摘要：为实现感应电能传输(inductivepowertransfer,IPT)系统在负载变化下的恒定电压和高效电能输出,提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的恒压输出和基于阻抗匹配技术的最大效率跟踪的复合控制方法。首先,分析LCC-S型IPT系统的参数与效率、输出功率的关系,通过参数优化设计使最优效率达到最大化;然后,在副边采用基于Buck-Boost电路的阻抗匹配技术以实现最大效率跟踪,同时在原边设计一阶LADRC对输出电压进行闭环控制,并给出控制器参数选取规则,所提复合控制方法保证效率和电压2个控制回路之间的解耦运行;最后,搭建实验平台对理论分析进行验证。实验结果表明,当负载电阻从满载到轻载变化时,所提系统可以实现恒压输出,整体效率保持在85.7%,与比例积分控制相比,LADRC对负载扰动和参考电压扰动具有更好的输出电压动态调节作用。

摘要：提出一种在连续金属膜两侧放置对称介质光栅来实现完美吸收的方案.在银膜厚度为20 nm,晶格常数为400 nm,介质折射率为1.46的情况下,得到最大吸收系数为99.47%.此时,吸收谱的线宽为2.53 nm,品质因子Q为296.06.研究发现,在完美吸收时,入射光的反射和透射受到有效抑制,吸收系数的相位梯度达到最大.完美吸收由长程表面等离子激元(LRSPP)决定,它的电场主要分布在银膜的外侧并形成驻波状,传输损失很小.当银膜厚度减小时,吸收谱线的线宽逐渐减少,而Q值增大.当厚度降到12右时,得到最小线宽0.98 nm和最大Q值760.0左右.完美吸收时的锐利吸收曲线和较高的品质因子可用于高灵敏度的微纳米传感器的设计与应用.

摘要：为合理评价全可再生能源多能互补系统,提出了计及可再生能源资源禀赋的综合评价指标体系。首先,设计了仅用可再生能源进行供能的全可再生能源多能互补系统,包括系统结构、设备配置和运行策略;其次,根据指标构建原则建立了包含资源禀赋(含资源储量和特性)等在内的综合评价指标体系;再次,针对引入的资源禀赋指标,采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-熵权-优劣解距离法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)组合法对系统进行综合评价。最后,根据地区气候差异选取5个代表性城市进行算例分析。分析结果表明,可再生能源资源禀赋与系统评价结果存在正相关性,资源禀赋指标的加入使得评价结果更加合理可靠,验证了所提评价体系的有效性;而所用评价方法不仅能有效地处理含资源禀赋在内的各项指标,还能使评价结果更具区分度,可为可再生能源多能互补系统优化配置等提供决策依据。

摘要：阻尼器优化布置是结构减震设计过程中的重要环节,通常需要通过多次动力响应计算来完成。为此,提出了一种通过结构静力分析确定阻尼器合理布置位置的方法,并能够快速计算出优化方案的附加阻尼比。将该方法应用于一栋位于日本东京都新宿区29层钢结构建筑的减震加固设计中,分析了该建筑的强震观测系统在日本“311地震”中采集到的部分楼层加速度时程数据,并基于分析结果验证了所建立的非线性数值分析模型的可靠性。采用所提方法对结构进行减震加固,得到双向共64个阻尼器的优化布置方案及其附加阻尼比,并通过动力方法对结果进行了验证。同时针对长周期及长持时特性的地震波,对减震结构进行动力弹塑性时程分析,评估其抗震性能。分析结果表明:减震优化方案的减震效果明显,结构整体地震反应和构件损伤较非减震方案都大大减小;减震优化方案有效改善了高层钢结构楼层变形不均匀的情况,层间位移角均满足小于1/100的性能要求;通过减震优化后大部分钢支撑和钢梁的塑性率都降低至小于1。

摘要：转子位置精度对于永磁同步电机无位置传感器控制至关重要。基于滑模观测器的转子位置估计方法因对参数敏感性低、鲁棒性强的优势得到了广泛的研究和应用。针对滑模观测器估计相位延迟导致的位置信号不准确问题,提出一种基于误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略。首先,详细分析了滑模观测器的位置误差产生机理,利用一阶滤波器设计了相位延迟补偿方法,以提高位置估计精度;然后,通过临界饱和切换函数改进滑模观测器收敛性能;最后,通过实验验证了所提方法的可行性。实验结果表明,所提方法的位置估计误差较传统方法减少了89.64%。

摘要：提高IEPE型压电式振动传感器的频率响应测量范围和抗电磁干扰能力是其在航空领域实现应用的关键。在理论研究基础上分别从传感器结构、性能和电荷转换电路等方面进行设计,采用ANSYS有限元仿真软件辅助进行功能分析,并对设计传感器进行功能性能验证,研制出一种灵敏度为10×(1+5%)mV/gn,在5 Hz~25000 Hz宽频率响应范围内灵敏度偏差±10%以内,并具有良好的抗电磁干扰能力的IEPE型压电式振动传感器,满足了航空发动机较低温度振动测量需求。

摘要：随着移动自组织网络的发展以及为了更加便捷地监测和探索水下环境,水下无线传感器网络开始出现并逐渐受到研究人员的重视.水下无线传感器网络可广泛应用于海洋环境监测、资源开采、水下生物研究、海难搜救等诸多水下场景.与传统的无线传感器网络不同,通常,水下无线传感器网络中存在锚定节点和移动节点两种类型的节点,并且由于水声通信的不规则性和水下环境的复杂性,这些给水下无线传感器网络数据传输带来了很多挑战,如节点移动规律复杂、未来链接不确定等.因此,设计合理的水下无线传感器网络消息转发算法,将有助于提高水下数据的传输效率.针对水下无线传感器网络的网络结构特性,利用链接预测方法来预测未来链接情况,特别引入了时空共同邻居指标来分析节点间链接在时空双重维度上的关联.此外,还针对锚定节点通信范围大、计算能力强的特点,使其扮演边缘计算节点角色,来进一步改善链接预测结果.最后,依据链接预测结果为待转发消息选择合适的下一跳节点.仿真实验结果表明:在消息转发副本数限定的情况下,所提算法能够提高消息投递率,缩短消息转发时延.

摘要：书法笔画能够产生丰富的主观意象,中国传统绘画也有类似的审美现象.于是,在古代的书画论著中,有大量关于笔画观感的记载,往往是将笔画引出的各种丰富拟物化意象进行描述.目前由于书法通常被归入艺术学研究的范畴,书法理论研究中还极少引入数理建模和科学实验的方法,因此对于笔画的意象空间还鲜有采取测量及实证的科学方法,还未能对其建立数理模型.本文设计了两项实验,用以探索书法笔画的意象空间.在第一项实验中,引入实验美学中常用的审美测量方法,选取了书法家写的15个“一”字作为测试样品,并选用21种拟物化感知维度,设计了视觉模拟量表,招募了252名普通群众对它们进行意象感受评测实验.然后,对数据进行主成分分析,展现出笔画“一”的意象空间的特征:其一,它的前二维占据主导,主轴对应于书法理论中探讨最多的“质与妍”的风格倾向问题、副主轴对应于“真与草”的书风倾向问题;其二,它的第三、四维的分布情况也不可忽略,其具体的意义有待进一步解释;其三,不同形态的笔画分布于该空间的不同位置,不同的感知维度对应于从空间原点出发的不同方向.基于第一项实验,设计了可视化方案,直观展现该意向空间中占主导的前二维的结构特征.第二项实验让测试者对实验一中的15个笔画样品评价其两两之间的主观差异.该实验结果经多维缩放分析,与实验一的结果互为支撑.不仅验证了书法理论中有关书风和书体的观点,还为关于“笔法”的审美感知实证研究提供了一种可拓展的数理模型和实验框架.

摘要：为提高复杂道路场景下智能车辆换道避障的安全性和舒适性,提出了一种基于分段优化的智能车辆换道避障轨迹规划方法。首先考虑多种换道可能,根据本车状态和多个采样点生成基于五次多项式的候选y-x曲线簇和x-t曲线簇;其次基于指数函数设计了一种障碍风险评价函数,并结合轨迹平顺性、利他性和行驶效率等构建了综合评价体系,选取出最优参考轨迹,为智能车辆换道避障提供方向和速度的参考,以防止轨迹优化时陷入局部最优;为适应障碍物运动状态时变的特点,以参考轨迹为引导,构建分段五次多项式y-x曲线和x-t曲线,并考虑与障碍车辆的碰撞风险建立了优化目标函数,将轨迹优化问题转换成带约束的非线性规划问题,通过外点法求出最优轨迹。最后基于MATLAB平台进行了仿真验证,结果表明,所提出的轨迹规划方法在满足换道平顺、舒适要求的基础上提高了车辆的环境适应性和避障调整能力。

摘要：船舶操纵系统是自主船舶的重要组成部分,其可靠性直接关系到船舶的安全作业。论文以自主船舶操纵系统为研究对象,将GO法与贝叶斯法相结合建立可靠性分析模型。通过定量推理方法确认该系统的薄弱环节是燃料供给系统和冷却系统,并对软、硬件的共因失效进行了分析。还对操纵系统设备和失效数据区间进行了敏感性分析。分析结果可为船舶操纵系统的冗余设计提供依据,以提高自主船舶的可靠度。