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角钢塔螺栓的紧固控制技术

北京理工大学学报 2024年第4期44卷 395-402页

作者：王向周陈旸赵国强韩谦北京理工大学自动化学院北京100081

针对角钢塔螺栓紧固作业需求,研究了一种轻量化、扭矩可准确控制的电动扳手.为了解决轻量化问题,提出了一种自抗扰控制器与滑模观测器融合算法,实现了无扭矩传感器的电动扳手扭矩参数估计与控制.首先,将自抗扰控制器引进扭矩环、速度环... 详细信息

针对角钢塔螺栓紧固作业需求,研究了一种轻量化、扭矩可准确控制的电动扳手.为了解决轻量化问题,提出了一种自抗扰控制器与滑模观测器融合算法,实现了无扭矩传感器的电动扳手扭矩参数估计与控制.首先,将自抗扰控制器引进扭矩环、速度环,在对其总扰动量进行估计的同时得到角加速度的估计值,然后将该角加速度值作为二阶滑模观测器的输入进行紧固扭矩值的估计,解决了二阶滑模观测器中变量的导数值难以获得的问题.仿真和实验结果表明,与传统PID控制器、滑模控制器相比,所提方法可实现扭矩的准确估计,具有扭矩调节时间短,超调小的特点.

关键词：电动扳手螺栓紧固自抗扰控制扭矩控制自抗扰与滑模观测器融合算法

混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 266-277,289页

作者：周巧玲赵仕兴苏明周石韵四川省建筑设计研究院有限公司成都610041 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安石油大学土木工程学院西安710065

基于性能化设计理念,提出了混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法:以结构达目标位移时实现合理失效模式作为性能目标,基于能量平衡原理确定结构设计基底剪力,并给出符合失效模式的侧向力分布;依据给定目标塑性耦连比分别... 详细信息

基于性能化设计理念,提出了混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法:以结构达目标位移时实现合理失效模式作为性能目标,基于能量平衡原理确定结构设计基底剪力,并给出符合失效模式的侧向力分布;依据给定目标塑性耦连比分别求解钢连梁和PEC墙肢底部加强区内力需求;采用塑性设计方法设计钢连梁和PEC墙肢底部加强区截面,采用弹性设计方法设计PEC墙肢非加强区截面,保证结构实现预期性能目标。依据提出的基于合理失效模式的性能化设计方法,设计了12层混合联肢PEC墙算例结构,对其进行Pushover分析和弹塑性动力时程分析,验证了该方法的可行性。基于合理失效模式的性能化设计方法设计的混合联肢PEC墙结构抗震性能良好,地震作用下,各层钢连梁首先剪切屈服耗散能量,然后PEC墙肢底部形成弯曲塑性铰,塑性铰分布及发展过程符合预期,实现了“两阶段耗能体系”设计目标。

关键词：混合联肢墙抗震性能目标位移合理失效模式性能化设计方法

负载镧掺杂无定形二氧化钛的介孔光催化氧化脱硫催化剂

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2206-2215页

作者：杨丽娜周效竹张熙李剑辽宁石油化工大学石油化工学院辽宁抚顺113001 中石化大连石油化工研究院有限公司辽宁大连116000

为了开发高活性油品光催化氧化脱硫催化剂,以样品La-TiO_(2)为活性组分,样品SBA-15为载体合成了以镧掺杂无定形二氧化钛为活性组分的介孔催化剂(La-TiO_(2)/SBA-15),采用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、氮气吸附–脱附(BET)、透... 详细信息

为了开发高活性油品光催化氧化脱硫催化剂,以样品La-TiO_(2)为活性组分,样品SBA-15为载体合成了以镧掺杂无定形二氧化钛为活性组分的介孔催化剂(La-TiO_(2)/SBA-15),采用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、氮气吸附–脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT–IR)、紫外–可见光谱(UV–Vis)、光致发光光谱(PL)、X射线光电子能谱价带谱(VB–XPS)进行表征,应用于含二苯并噻吩(DBT)的模拟柴油及真实柴油的光催化氧化脱硫,同时提出光催化反应机理。催化活性从高到低为:样品La-TiO_(2)/SBA-15,样品La-TiO_(2),样品TiO_(2),样品SBA-15,这是因为样品SBA-15的高比表面积和有序介孔结构促进了活性组分的分散和DBT的扩散,镧掺杂拓宽了光响应范围,提高了吸光度,降低了光生电子–空穴的复合率。捕获实验表明,·O_(2)^(–)和h^(+)是主要活性中间物种。优化后工艺条件为催化剂用量1%(质量分数),氧化剂中氧原子与硫化物中硫原子摩尔比n(O)/n(S)=15:1,剂油体积比(V_((extractant))/V_((model fuel)))=1:1,脱硫率达95.12%,且循环使用4次后仍高于85%,真实柴油在催化剂用量3%(质量分数),n(O)/n(S)=20:1,V_((extractant))/V_((model fuel))=1:1的条件下脱硫率达64.7%。

关键词：镧掺杂二氧化钛介孔分子筛负载光催化氧化脱硫

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船用螺旋桨静态声散射预报方法及特性

兵工学报 2024年第5期45卷 1523-1533页

作者：柯慧程彭子龙周富霖陈添宝江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212100 92578部队北京100161 上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240

针对螺旋桨静态声散射特性预报问题,采用分层介质声传播理论与离散面元厚度信息相结合的板块元算法,建立变厚度曲面薄板目标声散射特性预报方法。基于面元厚度及材料属性信息求解所有面元的反射系数,进而求得目标的总散射声场。为了提... 详细信息

针对螺旋桨静态声散射特性预报问题,采用分层介质声传播理论与离散面元厚度信息相结合的板块元算法,建立变厚度曲面薄板目标声散射特性预报方法。基于面元厚度及材料属性信息求解所有面元的反射系数,进而求得目标的总散射声场。为了提高计算效率,通过单片桨叶网格拓扑克隆的方式实现完整螺旋桨的散射声场预报,并通过有限元和静态声散射特性湖上试验对新的预报方法的准确性进行了验证。研究结果表明:螺旋桨目标强度的频响特性、角度-距离谱以及空间指向性预报值与测试值基本一致。研究结果对水下航行器艉向附近的声散射特性预报具有一定的参考价值。

关键词：螺旋桨板块元方法声散射特性目标强度

基于项目式教学培养高一学生“科学探究与创新意识”素养的实践研究 ——以“覆铜板蚀刻实验及废液循环利用”为例

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基于项目式教学培养高一学生“科学探究与创新意识”素养的实践研...

作者：周快黄冈师范学院

学位级别：硕士

新时代对创新型人才需求逐渐增加,而在高中化学教学中,培养创新型人才,需要提高“科学探究与创新意识”的核心素养。化学以实验为基础,传统教学缺乏互动性和实践环节,难以帮助学生在实践过程中巩固知识点、提高实验探究能力和化学思维,... 详细信息

新时代对创新型人才需求逐渐增加,而在高中化学教学中,培养创新型人才,需要提高“科学探究与创新意识”的核心素养。化学以实验为基础,传统教学缺乏互动性和实践环节,难以帮助学生在实践过程中巩固知识点、提高实验探究能力和化学思维,更难提升学科核心素养水平。项目式教学因为情境真实、形式多样、能赋予学生更大主动权等特点,且能有效关联化学实验教学,成为了教师教学和学者研究的热点。通过在中国知网和万方等文献检索平台收集并整理文献发现,“科学探究与创新意识”核心素养各水平的形成和学生的实验探究能力有关,培养实验探究能力需要采用完整的综合性探究实验;项目式教学培养学生“实验探究能力和科学探究与创新意识”核心素养具有可行性,但需要确定实验探究的方向和具体的内容。由此提出需研究的三个问题:(1)是否有必要在高一年级学生中采用项目式教学,培养其“科学探究与创新意识”核心素养?(2)培养“科学探究与创新意识”核心素养的项目式教学有怎样的设计要求?(3)项目式教学对学生有怎样的积极影响,对“科学探究与创新意识”核心素养的提升是否有效?本研究针对高一年级学生设计了问卷,调查学生的学习状态和心理状态,问卷分析发现,大多数学生因为初中接受的传统教学而被扼杀了学习化学的主动性,但仍对化学实验感兴趣,可以通过项目式教学进行引导。基于情境认知理论、OBE教学理念和STEM教学理论,提出了高一项目式教学的设计原则,并以此为据,对“覆铜板的蚀刻实验”进行了以下改进:(1)确定了以工业大生产和三废处理作为主的探究方向,体现绿色循环的化学思想,培养学生的环保意识和责任感,以可持续发展观念促进化学教育的现代化;(2)增加了选择蚀刻方案、探究反应机理、定量检测、废液回收循环利用等环节,深化学生对化学知识的理解,提高学生问题解决能力;(3)结合STEM的教学理念,添加“自制简易定量检测设备”环节,增强学生的实践能力和动手能力,为培养创新精神提供动力。完善并创新为“覆铜板蚀刻实验及废液循环利用”项目式教学。通过实验研究法,在M市某中学开展这一项目,选取两个班级分别作为实验班和对照班。实验班开展“覆铜板蚀刻实验及废液循环利用”项目式教学,对照班开展传统教学“覆铜板的蚀刻实验”,并以“科学探究与创新意识”核心素养各水平为标准,设计了前、后测试卷及延后测试卷。通过对两个班学生测试卷得分情况分析发现,在项目实施前,两班“科学探究与创新意识”核心素养水平相当,可以作为实验对象;开展教学实验后,后测中实验班总分均分比对照班高6.52分,“科学探究与创新意识”核心素养显著性提高;在一个月后的延后测中,实验班总分均分仍比对照班高出8.78分,保持了“科学探究与创新意识”核心素养全方面水平的提高,进一步证明了,项目式教学提高学生“科学探究与创新意识”核心素养具有显著性和持续性的特点。通过梳理文献,分析问卷调查结果和访谈内容,结合前后测与延后测中学生的得分情况,得出结论:(1)高一年级学生的“科学探究与创新意识”核心素养的实践与基础知识的认知存在偏差,有必要采用项目式教学开展实验教学;(2)设计项目式教学,应该把所需培养的核心素养化整为零,融入到整个项目中,保证内容的趣味性和挑战性,突出问题的批判性和创新性,体现实验的设计感和操作感,兼顾评价的严谨性和多角度;(3)经过项目式教学,学生“科学探究与创新意识”水平一至水平三能迅速得到提高,但水平四在短期内的提升效果不明显,经过一段时间的培养和训练后,才能显现出明显提高。

关键词：科学探究创新意识项目式教学核心素养绿色化学化学实验教学

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大思政视域下跨学科大概念引领的教学范式

思想政治课教学 2024年第5期 31-34页

作者：周荷秀江苏省太仓市教师发展中心

跨学科大概念教学是大思政课落地的优秀载体,通过跨学科教学案例的解读,聚焦“大思政”的“课程”属性,以跨学科大概念为教学锚点,可以优化跨学科协同育人路径。首先,挖掘共通性育人大素养,靶准跨学科的目标定位;其次,凝练跨学科大概念... 详细信息

跨学科大概念教学是大思政课落地的优秀载体,通过跨学科教学案例的解读,聚焦“大思政”的“课程”属性,以跨学科大概念为教学锚点,可以优化跨学科协同育人路径。首先,挖掘共通性育人大素养,靶准跨学科的目标定位;其次,凝练跨学科大概念,统整跨学科的思维高度;再次,构建项目式、主题情境式大单元,创新跨学科的实施路径;最后,设计课堂观察大评价量表,评定跨学科的素养达成,最终形成“大思政”视域下跨学科教学的优秀“范式”。

关键词：大思政跨学科大概念教学范式协同育人

基于夹层多模光纤MZI传感器的人体心率与呼吸率监测研究

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基于夹层多模光纤MZI传感器的人体心率与呼吸率监测研究

作者：周富民重庆理工大学

学位级别：硕士

近年来,人类对于心脏病与睡眠呼吸暂停综合征疾病的关注度越来越高,这些疾病与人体心率（HR）与呼吸率（RR）息息相关。能够有效准确地对人体HR与RR进行监测成为当前一个热门的研究话题。现在被使用的人体HR与RR的检测设备主要为电学类... 详细信息

近年来,人类对于心脏病与睡眠呼吸暂停综合征疾病的关注度越来越高,这些疾病与人体心率（HR）与呼吸率（RR）息息相关。能够有效准确地对人体HR与RR进行监测成为当前一个热门的研究话题。现在被使用的人体HR与RR的检测设备主要为电学类传感器,这些设备通常都是接触式的,在对使用者监测的过程中,需要与使用者的皮肤进行直接接触,这大大的降低了使用者的舒适度,并且很大情况下会导致测量的结果与日常不符。同时这类设备的抗电磁干扰能力差,容易引入电磁噪声,这将会增加测量难度。基于床垫式的光纤传感器虽然可以避免上述问题,但是由于嵌入进床垫中导致光纤传感器的灵敏度太低,并且使用者要躺在床上才可以进行监测。因此,可穿戴式光纤传感器被逐渐应用于人体HR和RR监测领域。其中,光纤马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）因为其制作简单,灵敏度高等原因被广泛制作成可穿戴设备。本论文设计了一种可穿戴式夹层多模光纤MZI微弯传感器,并将其应用在人体HR与RR的监测研究中。本论文的主要内容如下:（1）详细介绍了夹层多模光纤MZI传感器的结构和工作原理。在Comsol仿真软件中分析渐变型多模光纤（graded-index multimode fiber,GIMMF）的纤芯传输模式LP-LP,采用Rsoft仿真软件计算不同长度的阶跃多模光纤（stepped index-multimode fiber,SIMMF）以及GIMMF对光纤传输光谱的影响,最终将SIMMF与GIMMF的长度设置为2 mm与2 cm。使用微弯变形器对夹层多模光纤MZI传感器进行封装用来提高压力灵敏度以及保护光纤,将微弯变形器的微弯间距Λ与微弯数量N分别设置为1 mm与18用来获得更高的灵敏度,并对封装后的夹层多模光纤MZI传感器的压力灵敏度进行了分析。（2）使用高精度光纤切割装置与光纤熔接机制作了夹层多模光纤MZI传感器。通过实验研究了夹层多模光纤MZI传感器的曲率与应变灵敏度,最大灵敏度分别为-21.75 d B/m和0.00135 d B/με,得出了对曲率响应度高的结论,因此可以通过加入微弯变形器使夹层多模光纤MZI传感器的性能得到提升。使用硅胶管、紫外胶水、非弹性材料魔术贴制备了微弯变形器,并通过魔术贴实现与可穿戴式胸带集成。对封装完成后的夹层多模光纤MZI微弯传感器进行微压力实验,得到了约98 d B/N微压力灵敏度,实验结果表明夹层多模光纤MZI微弯传感器非常适合测量微压力的生理信号。例如心跳信号、心冲击图（BCG）信号以及呼吸信号。（3）将可穿戴式夹层多模光纤MZI微弯传感器放置在心尖搏动区,去获得心跳信号,BCG信号以及呼吸信号。实验针对了5名男性和5名女性受试者分别在坐、站以及躺着的姿势下进行监测实验,使用平均误差（ME）、平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分比误差（MAPE）以及它们所对应的标准差对实验误差进行了分析,结果均符合ANSI/AAMI EC13-2002标准。将所有HR数据进行了汇总并计算ME、MAE、MAPE以及其对应的标准差用来与市面上的其他设备进行对比分析,可穿戴式夹层多模光纤MZI微弯传感器的参数分别为-0.1±5.3 bpm、3.8±3.7 bpm以及4.9±4.9 bpm,均要高于市面上所认可的对比设备。计算出总体的HR与RR的Pearson系数为0.92与0.90,这意味着可穿戴式夹层多模光纤微弯MZI传感器达到了医疗设备的水平。并且发现对不同性别的受试者在不同姿势下进行监测时,HR的值会有所差异,具体体现为男性的HR会比女性的低;坐着姿势下的HR要低于站着的时候,并且高于躺着的时候。除此之外,可穿戴式夹层多模光纤MZI微弯传感器还能够测量BCG信号,对BCG信号的波形进行了分析,发现I、J和K特征峰均可以被识别,并且部分的数据中成功测量出F～N波,这表明传感器的灵敏度非常高,并且其准确度及一致性均符合标准。

关键词：夹层多模光纤MZI 微弯传感器心率呼吸率心冲击图

基于视觉的固定翼飞行器着陆阶段跑道识别方法研究

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基于视觉的固定翼飞行器着陆阶段跑道识别方法研究

作者：胡宇周中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

视觉信息对于固定翼飞机的进近和最终着陆非常重要,无论是对于遥控飞行或者自主着陆,视觉信息往往是决定飞行器最终是否能够安全着陆的关键。当前,得益于计算机算力的迅猛增长,计算硬件效率提升,以及深度模型的快速迭代,计算机视觉技术... 详细信息

视觉信息对于固定翼飞机的进近和最终着陆非常重要,无论是对于遥控飞行或者自主着陆,视觉信息往往是决定飞行器最终是否能够安全着陆的关键。当前,得益于计算机算力的迅猛增长,计算硬件效率提升,以及深度模型的快速迭代,计算机视觉技术也得到了前所未有的发展,而其在视觉导航领域的应用也逐渐成为现实。基于神经网络的深度视觉识别模型能够完成各种复杂任务,通过设计模型和调整参数,并最终使用合适数据集对模型进行训练,便可以得到能够准确识别特定特征的深度模型。本文主要研究针对固定翼飞机基于视觉的跑道识别方法,对图像进行跑道特征的识别,并对飞机的相对位置姿态进行估算。本文的研究工作分为:(1)对当前已有的跑道识别方法进行分类研究,分析传统识别算法与基于深度模型的识别方法的核心思想,对其步骤原理进行分析,概括各类算法的优势与不足。(2)研究使用深度模型对跑道进行识别的方法,提出一种基于视觉的跑道识别算法,可以提取出输入图像中的跑道特征信息。由于缺乏现成的跑道数据集,本文所使用的自建跑道数据集,是通过Microsoft Flight Simulator 2020模拟平台进行图像提取,使用Label Me标注软件进行跑道特征的标注,最终建成可供深度模型训练的跑道数据集。(3)研究Mobile Net V3网络结构,并对其LRASPP模块进行改造,使其在训练过后能够同时输出跑道特征区域的语义分割和跑道特征线的概率分布图,这个模型称作ERFE(Efficient Runway Feature Extractor)。对于ERFE输出的概率分布图,本文使用了一种带权重的回归算法对跑道特征线进行重构,使特征线能够被抽象化。为了量化抽象化过后的线条与标记线条之间的误差,本文使用了一种在标注线段方向上的积分算法来计算误差。(4)对于已经抽象化得到的特征线条,本文将利用基于PNP(Perspective-N-Point)算法的方法对飞机三维姿态和三维位置进行估算,或者在缺乏足够跑道特征的情况下解算三维姿态和二维位置,并设计RVC(Runway Visual Calibratoin)算法对飞机位姿参数进行校准。

关键词：视觉导航神经网络跑道识别位姿估计自动着陆

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知识增强的推荐方法研究

知识增强的推荐方法研究

作者：周北京北方民族大学

学位级别：硕士

知识图谱作为辅助信息的推荐方法,可有效缓解数据稀疏和冷启动问题。然而,现有的方法主要聚焦于知识图谱的语义信息编码,而忽略了用户个人信息,致使用户和项目的潜在语义挖掘不完全。为此,从个人信息编码、对比学习和多图构建与挖掘等... 详细信息

知识图谱作为辅助信息的推荐方法,可有效缓解数据稀疏和冷启动问题。然而,现有的方法主要聚焦于知识图谱的语义信息编码,而忽略了用户个人信息,致使用户和项目的潜在语义挖掘不完全。为此,从个人信息编码、对比学习和多图构建与挖掘等方面进行知识增强,提高推荐方法的性能。本研究的贡献如下:(1)提出了知识增强的双注意力机制推荐方法,使用知识感知注意力机制和用户画像级别的自注意力机制,编码用户交互信息、个人信息和知识图谱来增强用户和项目特征,挖掘用户潜在偏好和项目的潜在特征,并通关聚合器对用户和项目特征进行拼接,进而生成最终的用户嵌入和项目嵌入,以缓解数据稀疏和冷启动问题。(2)构建了项目邻居信息对比增强的推荐模型,以解决知识增强的双注意力机制推荐方法存在的监督信号弱和知识噪声问题,通过知识感知注意力机制和对比学习捕获邻居信息中重要信息,降低邻居中包含的噪声,并通过多任务策略结合推荐任务和对比学习以增强监督信号。(3)提出了多图挖掘的知识感知推荐方法,在项目邻居信息对比增强的推荐模型基础上,进一步探索用户-用户的社交关系和项目-项目的属性关联,通过关系聚类,构建潜在关系知识图谱,设计了一种关系潜在注意力机制来编码用户和项目的邻居信息,聚合用户和项目的特征,生成最终的用户和项目表示,实现个性化推荐。(4)开发了知识增强的电影推荐验证系统。综合应用Python、Neo4j、Django等语言和工具,基于多图挖掘的知识感知推荐方法,实现了电影个性化推荐功能,并提供电影检索、数据管理、个人信息等辅助功能。

关键词：推荐方法知识图谱知识增强注意力机制对比学习多图挖掘