摘要：针对介电弹性体驱动器(Dielectric elastomer actuator,DEA)建模与控制的挑战性问题,提出基于神经网络常微分方程(Ordinary differential equation,ODE)和非线性模型预测控制(Model predictive control,MPC)的DEA动力学建模与跟踪控制方法.首先,基于神经网络ODE建立DEA的动力学模型以描述其复杂的动态行为.然后,基于所建立的DEA动力学模型,设计非线性模型预测控制器实现其跟踪控制目标.最后,在所搭建的实验平台上进行一系列跟踪控制实验.在所有实验结果中,DEA的运动均能很好地跟踪目标轨迹,且相对均方根误差均不超过3.30%,说明了所提动力学建模与跟踪控制方法的有效性.

摘要：商业建筑入口冷风的高渗透量对建筑运行能耗和人员热舒适造成了极大影响。为提升入口抵抗冷风渗透的性能,文中分析了寒冷地区商业建筑4种典型入口外部形式,并基于FLUENT平台的CFD数值模拟,对各类入口进行多风向的冬季风环境仿真计算。同时,提出“入口综合速度”作为入口风环境性能指标,以评价各入口类型在不同风向条件下的风环境性能。结果表明,入口迎风时,应优先选择凹入口,不宜采用平入口;入口背风时,应优先选择半凸近入口,不宜采用半凸远入口。此外,主导风向为90°、180°和270°的条件下,入口形式可任意选择;而风向多变条件下,凹入口风环境性能最佳,平入口最差。为此,提出了不同风向下的入口外部形式优选策略和提升方法。

摘要：针对超大型环件轧制过程中出现的环件外表面不平整缺陷,基于ABAQUS有限元软件建立超大型环件径轴向轧制热-力耦合有限元模型,研究了轧制过程中环件外表面平整性演变规律,进一步揭示了轴向与径向变形速率比对环件外表面不平整度变化的影响规律。提出了一种两段式轧制曲线设计方法,进而建立了一种基于环件外表面平整状态反馈的轧制曲线自优化控制模型,将自优化过程中环件外表面不平整度与预设S型轧制曲线所得不平整度进行了比较,结果表明,自优化控制方法得到的轧制曲线提升了环件外表面的平整度,轧制结束时环件中间高度与下端面处不平整度分别降低了36.6%和25.5%。

摘要：为分析公路工程项目不同设计阶段工程方案刻画尺度及方案优化对碳排放影响,本文提出了以估算、概算、预算工程量、材料、机械消耗量为多阶段排放源活动数量来源,采用排放因子法计算工程直接碳排放与材料、能源生产的间接碳排放量,加总获取总排放量与排放强度,评判多阶段方案优化与定额水平差异各自与复合影响的方法,并对某丘陵区高速公路桥梁段进行了验证。结果发现,项目估算阶段、概算阶段、预算阶段的碳排放量主要集中在材料生产使用产生的碳排放,表明设计工程方案的优化及工程内容包容情况差别较大,设计方案对排放影响显著。

摘要：为研究典型丘陵区域高速公路路基工程碳排放和工程技术经济特性,从“单项工程-单位工程-分部工程-分项工程”层级结构出发,对分部、分项工程及其子项的机械材料碳排放进行测算,对比分析单位公里碳排放和造价费用。研究结果表明:丘陵区设计路线线位高度需要充分考虑比选路基填挖方关系,应在工程设计优化时注意整体造价管控,合理控制施工现场活动,以减少施工阶段碳排放。

摘要：设计了一种基于双柔性支承板的快速伺服刀架用于金刚石车削加工非回转对称微结构表面,并对其性能进行了测试。根据约束条件推导了刀架柔性支承板的刚度解析表达式,同时给出了柔性板上最大Von Mises应力的计算公式。根据快速伺服刀架设计指标,优化了柔性支承板的结构参数,并根据上述结构参数,加工得到了快速伺服刀架。最后,搭建了快速伺服刀架控制系统,测试了它的静态及动态特性。测试结果表明,设计的快速伺服刀架的刚度为53N/μm,最小运动分辨率为3nm,工作行程可达20μm。另外,它的稳态跟踪误差小于4nm,开环带宽为2kHz,一阶固有频率可达3kHz。测试结果不仅验证了所述设计方法的正确性,也表明采用双柔性支承板结构是设计高刚度、高精度微位移机构的一种有效方法。

摘要：Ge为间接带隙半导体,通过改性技术可以转换为准直接或者直接带隙半导体.准/直接带隙改性Ge半导体载流子辐射复合效率高,应用于光器件发光效率高;同时,准/直接带隙改性Ge半导体载流子迁移率显著高于Si半导体载流子迁移率,应用于电子器件工作速度快、频率特性好.综合以上原因,准/直接带隙改性Ge具备了单片同层光电集成的应用潜力.能带结构是准/直接带隙改性Ge材料实现单片同层光电集成的理论基础之一,目前该方面的工作仍存在不足.针对该问题,本文主要开展了以下三方面工作:1)揭示了不同改性条件下Ge材料带隙类型转化规律,完善了间接转直接带隙Ge实现方法的相关理论; 2)研究建立了准/直接带隙改性Ge的能带E-k模型,据此所获相关结论可为发光二极管、激光器件仿真模型提供关键参数; 3)提出了准/直接带隙改性Ge的带隙调制方案,为准/直接带隙改性Ge单片同层光电集成的实现提供了理论参考.本文的研究结果量化,可为准/直接带隙改性Ge材料物理的理解,以及Ge基光互连中发光器件有源层研究设计提供重要理论依据.

摘要：肖特基二极管是2.45 G弱能量密度无线能量收集系统的核心器件,其性能决定了系统整流效率的上限.从材料设计角度出发,利用晶向优化技术和Sn合金化技术,提出并设计了一种大有效质量、大亲和能和高电子迁移率的Ge基复合半导体.在此基础上,进一步利用器件仿真工具,设定合理的器件材料物理参数与几何结构参数,实现了一种2.45 G弱能量微波无线输能用Ge基肖特基二极管.基于该器件SPICE模型的ADS整流电路仿真表明:与传统Ge肖特基二极管相比,该新型Ge基肖特基二极管在输入能量为-10—-20 dBm的弱能量工作区域,能量转换效率提升约10%.本文技术方案及相关结论,可为解决2.45 G弱能量密度无线能量收集系统整流效率低的问题提供有益的参考.

摘要：小尺寸单轴应变Si p型金属氧化物半导体(PMOS)沟道反型层迁移率与晶面/晶向密切相关,应变PMOS优化设计时应合理选择沟道的晶面/晶向.目前,文献已有1.5 GPa应力强度下单轴应变Si PMOS沟道反型层迁移率按晶面/晶向排序的理论模型.然而,在器件实际制造过程中,覆盖SiN应力膜工艺是固定的,由于沟道弹性劲度系数具有各向异性,这样,不同晶面/晶向应变PMOS沟道所受应力强度不同,进而导致在实际工艺下沟道反型层迁移率晶面/晶向排序理论模型"失效".针对该问题,本文采用中国科学院微电子研究所40 nm工艺流程制备了不同晶面/晶向40 nm沟道小尺寸单轴应变Si PMOS与未应变Si PMOS,并通过器件转移特性测试,获得了小尺寸单轴应变Si PMOS反型层迁移率晶面/晶向排序结论.此有关小尺寸单轴应变Si PMOS沟道反型层迁移率晶面/晶向排序的相关结论,由于考虑了工艺实现因素,与文献理论预测排序结果相比,更适于指导实际器件制造;相关分析方法也可为其他应变材料沟道MOS相关问题的解决提供重要技术参考.

摘要：球形机器人作为一种移动式的机器人,不可避免地会遇到爬坡的问题。结合所设计的球形机器人,详细分析其在爬坡状态下各状态变量的描述方法,给出机器人能够爬上坡角的计算公式,并且提出临界摆角的概念。利用基于耗散形式的拉格朗日方程推导出准确描述球形机器人爬坡状态的动力学方程,通过所提出的临界摆角,将动力学方程进行有效地线性化,采用坐标变换的方法来解决方程中的常数项问题,最终系统被转化为状态空间的形式。在机器人系统的全状态可测的情况下,考虑到机器人在爬坡时运动平稳、能耗小是实际需要,设计相应的线性二次型目标函数,最后通过设计状态反馈矩阵控制机器人在坡面上以期望速度进行运动,仿真结果证明了所设计控制方法的有效性。