摘要：由于具备较高的定位精确度,压电陶瓷驱动器在超精密加工、微纳米测试等领域应用广泛,然而压电陶瓷固有的迟滞性严重影响其定位精确度。研究了驱动范围对压电陶瓷驱动器迟滞性的影响,实验得出迟滞性随驱动范围增大而显著。而在压电陶瓷驱动器的实际应用中,驱动范围是其主要的设置参数之一。为此,提出基于自适应Prandtle-Ishlinskii(PI)模型的拟合方法,根据不同驱动范围下获得的迟滞曲线的斜率变化趋势设置分段区间,采用二次规划算法辨识PI模型的权重参数,基于分段区间对迟滞曲线进行拟合,大大提高了拟合精确度。设计基于自适应PI模型的逆模型作为前馈控制器对压电陶瓷驱动器进行迟滞补偿,并搭建基于Labview的实验平台验证了该算法的可行性。实验结果表明,基于自适应PI逆模型的前馈控制器将压电陶瓷驱动器的定位精确度提高至1.8 nm。

摘要：针对传统医学中脉诊方法依赖手脑反馈所带来的明显的主观性与个体差异,为提高证候判断的准确性,将现代脉诊学理论与现代传感器技术相结合,设计一种三部脉象采集腕带诊断系统。系统基于微气囊实现设计,使用气泵对三部充气式腕带充气,控制腕带内的气压模拟取脉压力;选用气压传感器,以数字化信号表示脉诊的信息;通过泄气阀排除腕带内气体。设计上位机软件实现系统控制、脉象可视化与存储等功能。系统在临床上经多次测试,准确性与稳定性良好,并能够完整记录患者脉象信息。

摘要：针对现有方法存在的隧道渗水检测精度不高和特征融合过程中信息丢失的问题,提出了一种基于有效的通道注意力(efficient channel attention,ECA)和YOLOv5的隧道渗水检测方法。该方法融合ECA注意力模块设计瓶颈结构,加强挖掘浅层特征表征的几何结构信息,充分提取水迹特征信息的同时抑制背景特征,提高水迹检测精度。在建立的隧道渗水水迹数据集上进行实验,结果表明:对比原YOLOv5模型,所提出的隧道渗水检测方法的平均精度均值提高了10%,准确率提高了17%,召回率提高了6%。实验结果验证了该方法的有效性。

摘要：双容水箱串级液位控制具有抗干扰能力强、超调量小、过渡过程较短等特点。传统的PID算法和参数整定方法难以达到期望的控制效果。因此,针对双容水箱串级液位控制,利用模糊推理的方法实现在线自整定PID参数,设计相应的模糊PID控制器,基于Simulink仿真建模,对比传统的PID与模糊自整定PID输出响应曲线发现,该模糊自整定PID系统具有更好的鲁棒性,抑制系统超调以及对控制参数变化的自适应能力更强。

摘要：为了改善自动控制原理及相近课程的教学效果,促进一体化课程建设,研制了机械谐振系统实验平台。首先,建立了实验平台的数学模型,详细分析了所提出的机械谐振系统的非线性动力学特性,讨论了实验平台系统的L_(2)稳定性和李雅普诺夫稳定性;其次,介绍了实验平台的软硬件组成及其实际应用方法;最后,用仿真实验和物理实验对机械谐振系统实验平台进行了验证。结果表明:通过机械谐振系统实验平台,能直观地展示二阶系统的时域响应特性与频率响应特性,以及PID、LQR和基于李雅普诺夫函数的抑振控制器的控制特性。所设计的机械谐振系统实验平台能够更好地辅助完成控制工程相关课程的教学任务,并为控制工程科研工作提供技术支持。

摘要：运动想象疗法对中风或运动功能障碍患者的康复训练具有重要意义,但针对下肢运动想象的研究较少。当对脚踝胫后神经施加电刺激时,在电刺激频率处可诱发出稳态体感诱发电位(SSSEP)。为了更好地实现下肢运动想象的分类,提高分类效果,丰富下肢运动想象的指令集,本文设计了两种实验范式:运动想象(MI)范式和有电刺激辅助的混合(Hybrid)范式,并招募了10名身体健康的大学生在两种范式中完成左、右脚单侧运动想象任务。通过时频分析和分类准确率分析发现,相比MI范式,Hybrid范式下可得到明显的SSSEP和ERD特征,受试者在Hybrid范式中平均分类准确率为78.61%,较MI范式显著提高,证明电刺激辅助在下肢运动想象分类训练中有积极的促进作用。

摘要：近年来,在超表面中实现对电磁诱导透明的主动式调控引起了越来越多的研究兴趣。采用石墨烯-金属复合结构,设计并研制了一种新颖的调制策略,通过同时施加光泵和偏置电压改变石墨烯的电导率,在太赫兹波段实现了一种主动式电磁诱导透明超表面,其在透射窗口频率处的振幅调制深度可达73%。模拟和理论分析表明,其内在物理机理在于石墨烯对金属谐振结构的短接作用,石墨烯的电导率越大,短接效果越明显,谐振强度也越弱。该石墨烯-金属复合超表面为设计紧凑的主动式太赫兹光开关器件提供了一种实现途径,在太赫兹通信中具有潜在的应用前景。

摘要：利用超材料模拟原子系统中的电磁诱导透明现象受到了人们的持续关注,而在超材料中实现主动式电磁诱导透明是其中一个重要的研究方向,在许多领域有着潜在的应用价值。在太赫兹波段上提出了一种新型的主动式电磁诱导透明超材料,其由石墨烯和金属微结构复合而成,其原理是利用金属微结构的场增强特性,结合石墨烯在强场太赫兹下电导率的非线性变化行为,实现对电磁诱导透明效应的非线性调制。为了提升该非线性调制深度,在金属微结构中引入了小开口间隙的谐振单元,以实现更强的近场增强,从而提升石墨烯非线性电导率的变化范围。在0.5μm开口间隙下,模拟获得了高达360.7的场增强因子和49.3%的非线性调制深度。设计思路为实现紧凑的非线性慢光器件提供了参考。

摘要：事件相关去同步(ERD)现象是脑电信号的基本特征,以ERD特征分析为基础的运动想象脑–机接口在运动功能康复方面具有重要意义。能否有效提取脑电信号中的ERD特征是决定脑–机接口性能的关键,因此研究受试者何种刺激模式下会产生明显的ERD特征至关重要。本文试验设计了4种不同的刺激模式(静态文字刺激、抓握视频刺激、手指序列运动视频刺激以及带声音的手指序列运动视频刺激),并分析了这几种刺激模式下的ERD特征。综合时频图谱、功率谱曲线、ERD值和脑地形图分析结果发现,手指序列运动视频刺激和带声音的手指序列运动视频刺激模式下,激发的ERD特征程度更深、范围更广,在以ERD特征分析为基础的脑–机接口的实际应用中也会有更好的效果,也可以在一定程度上提高脑–机接口系统使用者的认可度和接受度。

摘要：异步脑-机接口独立自主的特点,为使用者灵活自然的控制外部设备提供了可能。本研究通过联合闭眼引起α波能量增大和想象左右手运动引起事件相关同步/去同步的现象,将自主闭眼作为进入运动想象的开启信号,解决了检测运动想象"空闲"状态的困难,实现了脑-机接口的异步控制。利用db4小波对11～12.5 Hz频段的信号进行小波包分解和重构,实现了对α波和μ节律能量的有效提取。利用ActiveX控件实现在LabVIEW平台下对Word文本的调用。利用LabVIEW中的函数工具对提取到的脑电特征值变换为控制命令,改变ActiveX控件下的Filename和Range的范围,实现文档和文章段落的切换。通过3位受试者共60次实验,结果表明系统的正确率在86.5%以上,平均控制时间5.3 s,达到了系统的设计初衷,实现了使用者灵活自由的阅读和操作文本,为进一步开发复杂的异步脑-机接口系统做了尝试。