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面向手术操作的微操作平台力跟踪控制策略研究

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面向手术操作的微操作平台力跟踪控制策略研究

作者：俞子牛江南大学

学位级别：硕士

微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,其中面向手术操作的微操作臂系统在高精度控制领域发挥着重要作用。为解决实际应用中的问题,微操作臂末端与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下更不可... 详细信息

微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,其中面向手术操作的微操作臂系统在高精度控制领域发挥着重要作用。为解决实际应用中的问题,微操作臂末端与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下更不可忽略,因此微操作臂与环境接触力的精准控制是提高微操作准确度的关键。在微尺度下,难以获取操作者和操作对象之间相互作用力反馈。操作对象更多呈现不规则的形状。应用带有位置反馈和力反馈的控制策略不仅有助于降低操作对象的形变程度、额外损害,也能防止微操作器末端产生偏转,提供了更精确、柔顺、安全的控制。以力反馈为核心的主动型控制成为当下的研究热点之一。针对微机电系统受动力学模型不确定及时变输出和输入饱和影响的问题,设计了一种自适应神经力控制系统。该系统由用于产生精确运动的高精度线性电机和用于测量微尺度力的传感器组成。可测量微操做系统与外部未知环境之间的相互作用力,主要运用于手术等需要精确运动以及力跟踪的微纳操作中。使用仿真验证了该方法的可行性,并通过实验说明了控制策略可有效稳定输入脉冲数从而控制滑台运动速度防止交互中发生过冲。通过时变力实验有效证明了系统跟随时变输出的能力。通过多组实验反复对比证明了控制策略的可靠性。平均误差范围在-72-46.67 m N之间,平均绝对误差为29.31m N,均方根误差为33.61 m N,力跟踪误差相对于期望力的百分比为-7.2%-4.7%。然后本文研究了微操作平台与未知环境交互时的柔顺控制,常规混合力位控制中需要切换位置和力控制律,因此自由空间运动和受限空间运动频繁的转换会对系统造成影响。而阻抗控制为微操作臂与被操作对象之间提供了一种柔顺交互的方法,尤其是复杂环境下的交互模型以及力跟踪控制策略,并设计了验证实验。为实现微操作臂与复杂环境接触交互时力的灵活、柔顺、安全的控制,考虑复杂环境下测量的误差和其他扰动。设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的接触力阻抗控制方法。该方法将外部环境与微操作臂交互过程视为弹簧阻尼模型,并考虑了微操作臂与接触环境的动态耦合。通过该方法,能够实现对期望力的精准跟踪,降低轨迹跟踪误差。为验证设计的EKF滤波器对未知环境刚度估计的可行性,使用仿真进行了验证。结果证明,该方法能够实现对期望力的精准跟踪,并降低轨迹跟踪误差。最后,为了进一步验证方法的可靠性,本文在Sensapex微纳操作机械臂上进行了实验。实验结果表明,使用的控制方法能够对期望力进行精确跟踪,且能较好地维持位置与力之间的动态关系,实验中力跟踪平均误差范围在-44.49-13.20 m N之间,平均绝对误差为14.75 m N,均方根误差为19.76 m N,力跟踪误差相对于期望力的百分比为-4.94%-1.47%,平均轨迹跟踪误差范围在-0.14-1.65 um之间,平均绝对误差为0.14 um,均方根误差为0.26 um,实现了um级别的跟踪精度。证明了该方法的有效性。

关键词：力跟踪扩展卡尔曼滤波器阻抗控制自适应神经力控制

苏云金杆菌晶体蛋白不同给药途径对小鼠体内日本血吸虫的作用

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中国兽医学报 2002年第2期22卷 155-156页

作者：周艳琴姚宝安夏雪山赵俊龙孙明俞子牛华中农业大学畜牧兽医学院湖北武汉430070 华中农业大学农业部微生物实验室湖北武汉430070

将小鼠人工感染日本血吸虫尾蚴 40条 /只 ,30 d后将苏云金杆菌伴胞晶体蛋白以不同的给药方式 (静脉注射、肌肉注射、灌胃、腹腔注射 )给药 ,用药后 15 d剖检查虫。结果发现 ,各种给药方式对小鼠体内的日本血吸虫成虫均有一定的效果 ,但... 详细信息

将小鼠人工感染日本血吸虫尾蚴 40条 /只 ,30 d后将苏云金杆菌伴胞晶体蛋白以不同的给药方式 (静脉注射、肌肉注射、灌胃、腹腔注射 )给药 ,用药后 15 d剖检查虫。结果发现 ,各种给药方式对小鼠体内的日本血吸虫成虫均有一定的效果 ,但以静脉注射效果最好 ,肌肉注射次之 ,灌胃和腹腔注射效果较差。这表明苏云金杆菌制剂作用于小鼠体内的日本血吸虫时 ,静脉注射是最佳给药途径。

关键词：苏云金杆菌晶体蛋白日本血吸虫小鼠血吸虫病药物微生物杀虫剂

镍基二维纳米材料的硫化及其电催化水分解性能研究

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镍基二维纳米材料的硫化及其电催化水分解性能研究

作者：牛子琪曲阜师范大学

学位级别：硕士

日益紧缺的传统化石能源及高昂的生产成本已经无法满足社会运转需求,并且在化石燃料使用过程中的有害排放严重危害了生态环境与人类健康,因此,开发能够替代传统化石能源的绿色可再生新能源已经刻不容缓,提升绿色能源的生产效率极为重要... 详细信息

日益紧缺的传统化石能源及高昂的生产成本已经无法满足社会运转需求,并且在化石燃料使用过程中的有害排放严重危害了生态环境与人类健康,因此,开发能够替代传统化石能源的绿色可再生新能源已经刻不容缓,提升绿色能源的生产效率极为重要。氢能是一种非常重要的高效清洁的绿色能源,设计一种高效、稳定、低成本的电催化剂,对发展电化学水分解技术至关重要。贵金属材料作为最高效活跃的电催化材料,其高昂的成本和稀缺性限制了其规模化应用,因此研究高活性、制备简单、稳定性好的电解水材料具有重要意义。本论文以镍基二维纳米材料为基础,重点研究其改性优化对电催化分解水效率及稳定性的影响。具体工作如下:本文首先通过水热法在泡沫镍基底上制备氢氧化镍纳米片;其次,将硫化物NiS/Ni3S2负载到氢氧化镍纳米片上,硫化得到S-Ni(OH)2NSs;进而通过连续离子层吸附反应,在S-Ni(OH)2 NSs上进一步修饰硫化银纳米颗粒。S-Ni(OH)2-Ag2S NSs纳米材料具有良好的电催化活性和优异的稳定性,特别是产氢和产氧效率在光条件下可获得进一步提升。S-Ni(OH)2-Ag2S NSs在析氢反应和析氧反应达到100mA/cm2的电流密度时,过电位分别为310和350 mV,Ni(OH)2 NSs在电流密度为100 mA/cm2时过电位分别为332和560 mV。比较而言,S-Ni(OH)2-Ag2S NSs的催化活性明显优于Ni(OH)2 NSs。S-Ni(OH)2-Ag2S NSs的Tafel斜率是171.51 mA/dec,小于Ni(OH)2 NSs的192.65 mA/dec,展示了更快的电荷转移动力学特性。经过i-t测试,S-Ni(OH)2-Ag2S NSs纳米材料的长期稳定性至少可达50h。本文采用水热法制备掺杂铈(Ce)的镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH),通过改变掺杂不同Ce的量,确定出Ce的最佳掺杂浓度。在此基础上对CeNiFe LDH进行硫化,能极大提高产氢和产氧效率。OER和HER达到100 mA/cm2的电流密度时,S-CeNiFe LDH具有310和290mV较低的过电位,优于CeNiFe LDH(480与293mV)。掺杂Ce的电催化剂CeNiFe LDH优于未掺杂Ce的催化剂NiFe-LDH(560和359mV)。此外,S-CeNiFe-LDH具有较小的Tafel斜率和良好的稳定性。

关键词：电催化水分解硫化硫化银镍基层状双氢氧化物掺杂

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山西布老虎文化艺术特征研究

山西布老虎文化艺术特征研究

作者：牛子鑫太原科技大学

学位级别：硕士

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近距平行跑道一起一降模式安全间隔研究

近距平行跑道一起一降模式安全间隔研究

作者：蔡子牛中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着民航业的飞速发展,航班数量急剧增加,使得空中交通管理的运行安全和效率面临瓶颈。由于地理位置及空域的原因,部分多跑道机场采用近距平行跑道的一起一降模式,但国内对该模式的安全间隔标准尚不明确,且既有评估模型考虑风险因素不... 详细信息

随着民航业的飞速发展,航班数量急剧增加,使得空中交通管理的运行安全和效率面临瓶颈。由于地理位置及空域的原因,部分多跑道机场采用近距平行跑道的一起一降模式,但国内对该模式的安全间隔标准尚不明确,且既有评估模型考虑风险因素不够全面。因此,研究该模式下的安全间隔对于提高机场运行安全和效率有着重要的意义。本文首先构建了面向一起一降模式的安全间隔评估模型,接着针对评估模型存在的问题提出相应的改进方法,最后对比验证所提方法的可靠性。其主要工作如下:(1)针对一起一降模式的安全间隔评估模型的构建问题。首先,采用位置误差模型在侧向、纵向和垂直三个维度进行了构建,特别考虑了尾流和侧风的影响。接着,基于该模型分析进近航空器执行复飞操作的航迹,进一步构建了飞机的运动学模型。(2)针对一起一降模式的安全间隔评估模型的改进问题。首先,对危险源控制清单进行数据预处理以构建数据集。接着,使用极限梯度提升(XGBoost)模型训练数据集,通过超参搜索优化模型参数,模型的预测效果与三种常用回归模型进行对比验证。其次,通过该模型提取的风险因素信息增益评分(F-score)和统计学方法,识别出一起一降模式下的关键风险因素。最后,应用认知可靠性和错误分析(CREAM)方法,确定了关键风险因素的认知任务失误概率和影响认知任务执行的共同绩效条件权重,从而得到关键风险因素的风险概率值,并将其整合到安全间隔评估模型中,从而有效改进安全间隔计算方法。(3)以贵阳龙洞堡机场为算例,对基于位置误差的评估模型及其改进模型在不同机型组合下的运行进行了仿真分析。考虑到机场运行中的关键风险因素,改进后的模型更接近实际运行。经过以上工作后得出的结论为:相较于未改进的模型,改进后的模型在准确性和可靠性上都有显著提升。如重型机之间的安全间隔从5.953公里增至6.985公里,比当前实际运行标准7.4公里减少了0.415公里,间隔缩小了5.61%;中型机之间的安全间隔从2.997公里增至3.774公里,比当前实际运行标准6.0公里减少了2.226公里,间隔缩小了37.1%。这种调整不仅能保证近距平行跑道运行的安全性,还能显著提高机场的运行效率。

关键词：近距平行跑道一起一降模式安全间隔评估风险因素识别位置误差 XGBoost

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我国人工智能创作著作权侵权问题研究

我国人工智能创作著作权侵权问题研究

作者：牛子琨安徽财经大学

学位级别：硕士

实体经济振兴:智能制造与制造业企业“脱实向虚”

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经济学家 2024年第1期 78-88页

作者：牛子恒邹宗森山东财经大学经济学院曲阜师范大学经济学院

制造业“脱实向虚”问题严重动摇了制造业的国民经济支柱地位。本文针对制造业“脱实向虚”问题,基于中国2011—2021年A股制造业上市公司面板数据,通过引入智能制造试点示范行动的准自然实验,综合探究了智能制造对制造业企业“脱实向虚... 详细信息

制造业“脱实向虚”问题严重动摇了制造业的国民经济支柱地位。本文针对制造业“脱实向虚”问题,基于中国2011—2021年A股制造业上市公司面板数据,通过引入智能制造试点示范行动的准自然实验,综合探究了智能制造对制造业企业“脱实向虚”的影响。研究发现,智能制造能够遏制制造业企业“脱实向虚”且该结论在经过一系列稳健性检验和内生性处理后依然成立,其中,激励企业创新投资和提高实体资产收益率是重要作用机制。异质性分析表明,智能制造遏制制造业企业“脱实向虚”的作用效果仅存在于东部地区以及中、低行业竞争和融资约束环境中,在中西部地区以及高行业竞争和融资约束环境下作用效果不明显。进一步讨论证实,生产型智能制造模式和协同型智能制造模式均可以遏制制造业企业“脱实向虚”,但后者作用效果更强。本文相关研究结论提供了一项振兴实体经济的新证据并为推动我国智能制造发展提供了支撑依据。

关键词：智能制造试点示范行动制造业“脱实向虚” 创新投资实体资产收益率智能制造模式

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中国法律论证学的语用转向

逻辑学研究 2024年第2期17卷 1-16页

作者：牛子涵熊明辉中山大学逻辑与认知研究所浙江大学光华法学院

在我国,“法律论证学”,习惯上称为“法律论证理论”,其实是一个舶来词。作为法学理论的一个正式分支,虽然它于本世纪初才从欧美学界引入我国,但其理论探寻源头可追溯至我国二十世纪八十年代兴起的法律逻辑学研究。我国法律论证学研究... 详细信息

在我国,“法律论证学”,习惯上称为“法律论证理论”,其实是一个舶来词。作为法学理论的一个正式分支,虽然它于本世纪初才从欧美学界引入我国,但其理论探寻源头可追溯至我国二十世纪八十年代兴起的法律逻辑学研究。我国法律论证学研究以上个世纪八十年代探讨逻辑学在法律中的应用为开端,经历了上个世纪九十年代的法律推理转向和本世纪初的法律论证转向,统称为“语用转向”。通过语用转向,解决了传统法律逻辑学研究中的理论困境问题,走出了一条法律论证研究的中国路径,让我国法律论证学研究基本与国际接轨。

关键词：法律论证学法学理论法律逻辑法律推理法律论证

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城市轨道交通与城市经济低碳转型实证研究

城市轨道交通研究 2024年第1期27卷 11-16页

作者：鲁靖牛子昂张雨南京审计大学经济学院南京211815

[目的]城市轨道交通是现代城市经济的重要组成部分,为了更好地实现城市经济低碳转型,应关注城市轨道交通对城市经济低碳转型的作用。[方法]基于2000—2019年的283座城市所构成的面板数据,利用双重差分模型探讨了城市轨道交通对促进城市... 详细信息

[目的]城市轨道交通是现代城市经济的重要组成部分,为了更好地实现城市经济低碳转型,应关注城市轨道交通对城市经济低碳转型的作用。[方法]基于2000—2019年的283座城市所构成的面板数据,利用双重差分模型探讨了城市轨道交通对促进城市经济低碳转型的影响。[结果及结论]城市轨道交通不仅有助于促进城市经济低碳转型,还能够推动城市绿色技术创新水平的提升,进一步促进城市经济低碳转型发展;只有在城市的人口密度满足一定条件时,城市轨道交通才能有效促进城市经济低碳转型。

关键词：城市轨道交通绿色技术创新城市经济低碳转型

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