摘要：针对植入式心脏起搏器无线供能系统频率变化发生共振失调导致传输效率低等问题,该文提出一种基于多频磁负超材料(MB-MNG)的心脏起搏器无线供能系统。首先,根据磁负超材料等效介质理论,推导了正八边形超材料设计的基本公式,建立了MB-MNG基元模型;其次,以S-S结构为例,通过仿真和实验研究了6.78 MHz、8.94 MHz和13.56 MHz频段下系统传输效率;再次,为了研究可靠性,讨论了系统与MB-MNG之间的错位情况;最后,为确保安全性,使用多物理场仿真软件研究系统的电磁安全特性,并进行温升实验。实验结果表明:在三工作频段下,基于MB-MNG的WPT系统的输出功率为3.29W、2.77W和2.87W,与传统WPT系统和加入铁氧体薄板WPT系统对比,传输效率提高了24.6%~36.5%。同时,在系统发生偏移时,仍能保持30.73%~48.41%的传输效率;60 min充电测试内组织SAR值及最大温升均符合安全标准。

摘要：为减小植入式心脏起搏器无线充电系统的体积及电磁干扰,该文设计一种工作频率为150kHz的两端串并联(LCL-LCL)补偿集成式磁耦合谐振式无线供能系统。将谐振线圈取代电感集成到主线圈上;首先建立线圈模型并进行优化,分析匝数与匝间距对线圈互感的影响规律,设计一种耦合系数最佳的圆角方形线圈;然后对比集成式与非集成式结构系统的传输效率,验证了此结构在效率和体积更具优势;最后通过模拟三维人体组织,计算比吸收率和温升以及电磁场强度,进一步评估植入式充电系统的可行性和安全性。实验结果表明,在线圈中心对齐相距8mm的条件下,系统传输效率可达73%,比非集成式结构提升了15%,最大温升仅为1.2℃。

摘要：为探究更有利于提高汽车发动机活塞环/缸套摩擦副性能的微织构,在某发动机活塞环/缸套摩擦副设计椭圆开口偏置类抛物线微织构,综合运用CCD实验设计和响应面优化理论,采用CFD方法研究该微织构特征参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数和承载压力的影响规律;建立相应的数学模型,并运用鲸鱼优化算法对微织构参数进行多目标优化设计。结果表明:微织构参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数程度由大到小依次为密度、长半轴、深度、偏置量、短半轴,对承载压力的影响程度由大到小依次为密度、深度、偏置量、长半轴、短半轴;所建相应数学模型具有足够的精度,可用于依据微织构特征参数对摩擦副相关性能的准确预测。得出的微织构最优参数为:椭圆长半轴390μm,短半轴108μm,偏置量139μm,深度42μm,织构密度0.69。与未织构摩擦副相比,按照最优微织构参数织构化的活塞环/缸套摩擦副的承载压力提升了2.67%,摩擦因数降低了32.1%。

摘要：超声变幅杆是超声振动系统中的一个重要部件。设计了余弦半周期圆柱形复合变幅杆,实现了余弦段与圆柱段的平滑过渡。通过理论计算,推导了其频率方程和放大系数公式。结果表明,新型余弦圆柱形复合变幅杆的频率方程比圆柱圆锥形复合变幅杆和阶梯形变幅杆更为简单;新型余弦半周期圆柱形复合变幅杆的放大系数公式与阶梯形变幅杆相似,比圆柱圆锥形复合变幅杆更为简捷。利用ABAQUS有限元分析软件,对所设计的余弦半周期圆柱形复合变幅杆进行了模态分析,确定了其固有频率和振型;进行谐响应分析,检查了理论设计的可行性。模态分析和谐响应分析结果表明,当余弦段长度为55、60 mm时,超声复合变幅杆性能最优。研究结果为超声复合变幅杆的设计与应用提供了参考。

摘要：基于磁通叠加原理,提出一种混合式变刚度磁弹簧,具有刚度快速调节特性,可作为柔性机器人关节的弹性部件。在通入电流时,通过改变电流实现磁弹簧的刚度变化范围的调节;在未通入电流时,机构间只存在永磁磁通,在永磁力作用下可实现弹簧自复位。通过等效磁荷法、间隙磁导法和虚位移法推导出了磁弹簧的轴向磁力解析模型,基于有限元分析确定了线圈-永磁环的最优布置形式,并对机构参数进行了优化设计,使机构的输出刚度变化范围最大化。有限元仿真与模型计算共同表明,轴向磁力与刚度随着气隙变化呈先平缓后急剧增加的非线性关系;输出力和刚度与线圈电流近似线性关系;通过控制电流的大小和方向,可以控制混合式变刚度磁弹簧的刚度增减。

摘要：当前全波形LiDAR数据的分解方法仅考虑波形拟合,不能充分反映地物目标的散射特性。针对这一问题,提出利用有效散射单元表达全波形LiDAR数据,并对全波形LiDAR数据进行基于有效散射单元模型的可变分量波形分解。对ICESatGLAS全波形数据进行实验,实验结果能得到较为准确的地物高程信息;同时结果所得的有效散射单元个数与对应地物散射面积相结合,可反演各类地物散射特性。方法在自动确定地物个数的同时,从全波形LiDAR数据形成机理上设计分解模型,为全波形LiDAR数据分解建模提供了有效的新思路。

摘要：为了充分利用多光谱影像波段间的相关性,提出高斯Copula的多光谱遥感影像分割方法.首先,建立基于马尔可夫随机场的标号场模型,使用Potts模型刻画该标号场.然后,建立表征像素光谱测度的特征场,利用高斯Copula建立像素光谱测度的多变量统计模型以刻画该特征场.结合标号场、特征场模型及各模型参数的先验概率,利用贝叶斯定理建立多光谱影像分割的后验概率模型.最后,设计适用于模拟后验概率模型的M-H算法,在最大后验概率策略下获取最优分割结果.对模拟和真实多光谱影像分割结果表明,文中方法描述波段间相关性的能力较强,准确性较高.

摘要：针对传统方法难以实现全波激光雷达数据中非对称波形分解的问题,本文提出一种结合可变分量偏正态模型和可逆跳马尔科夫链蒙特卡洛(RJMCMC)算法的波形分解方法。首先,利用能量函数刻画服从偏正态分布的理想波形与实际波形间的差异程度,并用Gibbs分布定义其似然函数;然后,定义理想波形参数模型的先验分布;在贝叶斯定理框架下,建立具有分量可变性的波形分解模型;设计RJMCMC的移动操作,确定偏正态分布中的分量数以及求解模型参数。利用提出算法,对不同波形特征(偏态、正态)的ICESat-GLAS全波激光雷达数据进行可变分量分解实验。实验结果表明:实验波形结果与实际波形数据相关系数达到0.989以上,所提方法不仅能够同时实现对偏态数据和正态数据的拟合,还能更为准确地确定波形分量数。证明了该方法能实现全波激光雷达数据的精确分解,且分解结果与对应地物高程信息相符。

摘要：为了实现将水稻钵苗移栽和膜上栽植农艺技术相结合,设计了相应的步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构,用一套回转机构一次性依次完成取苗、输送、膜上开孔和配合栽植。根据移栽机构的工作原理,建立了运动学理论模型并设定数字化优化目标,基于Visual Basic 6.0开发了机构的计算机辅助分析优化设计软件,通过优化获得一组满足移栽要求的机构参数。对机构进行了结构设计、三维建模和装配,并通过ADAMS软件完成了虚拟样机仿真,应用3D打印技术制作了物理样机。利用高速摄像技术在所搭建的试验台架上对样机进行了轨迹与姿态验证试验,通过对比分析得到理论轨迹、虚拟仿真轨迹和物理样机轨迹基本一致,验证了机构设计的合理性与正确性。在试验台架上完成了取苗试验、膜上开孔试验以及栽植试验,结果表明取苗成功率为90.4%,秸秆纤维地膜和塑料地膜栽植成功率分别为87.5%和82.5%,所开膜孔的长度与宽度效果良好,满足步行式水稻钵苗膜上开孔移栽的要求。

摘要：针对分类过程中如何合理利用高光谱影像波段问题,提出一种基于波段影像统计量加权K-means聚类的高光谱影像分类算法.该算法的核心思想在于:由波段含有的信息量及波段间的相关性确定各波段权重,同时考虑各波段对各聚类的重要性.首先,根据波段影像的熵、标准差及均值定义波段信息量函数,根据相邻波段影像互信息定义相关性函数;其次,由上述波段信息量函数及波段间相关性函数定义波段权重函数;然后,结合波段权重和波段-类属权重定义规则化目标函数;最后,依据参数特性设计目标函数求解方案.对Salinas高光谱影像和Pavia Centre高光谱影像分别采用所提出的算法与传统K-means算法、 PCA+K-means算法及子空间波段选择+K-means算法进行对比实验,对于总精度及Kappa系数,所提出的算法都高于其他3种对比算法,结果验证了所提出算法的有效性.相对于其他3种算法而言,所提出的算法可有效改善高光谱影像分类的性能.