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基于自适应神经网络的四旋翼无人机固定时间指令滤波控制

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：聂黎李臣亮刘旺魁沈海东刘燕斌陈金宝南京航空航天大学航天学院南京航空航天大学自动化学院北京空天技术研究所空天飞行技术全国重点实验室

针对四旋翼无人机在外部扰动和模型不确定性下的姿态跟踪问题，设计了一种基于自适应径向基函数神经网络的固定时间指令滤波控制方法。首先，设计了一种基于双曲正切函数的固定时间指令滤波器，避免了虚拟控制律推导过程中存在的“微分... 详细信息

针对四旋翼无人机在外部扰动和模型不确定性下的姿态跟踪问题，设计了一种基于自适应径向基函数神经网络的固定时间指令滤波控制方法。首先，设计了一种基于双曲正切函数的固定时间指令滤波器，避免了虚拟控制律推导过程中存在的“微分爆炸”问题，消除了传统滤波器由于分数阶引入而产生的奇异现象；其次，利用径向基函数神经网络对模型不确定性进行逼近，并根据跟踪偏差设计了神经网络权值的自适应调节律，改善了在线逼近效果；此外，结合反步法和干扰观测器，设计了四旋翼无人机固定时间控制律，通过干扰观测器对外界扰动进行估计和补偿，实现了对目标姿态的快速、准确跟踪。最后，基于Lyapunov理论严格证明了该方法的固定时间稳定性，并通过数值仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：自适应径向基神经网络固定时间控制指令滤波反步法四旋翼无人机

“微生物学实验”课程教学改革现状分析:以国内11所高校为例

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微生物学通报 2024年第4期51卷 1321-1328页

作者：汤海峰谢志雄李臣亮滕利荣吉林大学生命科学学院吉林长春130012 武汉大学生命科学学院湖北武汉430072

课程是人才培养的核心要素,课程的建设水平决定人才培养的质量。为了带动高校微生物学实验教学水平的不断提升,文中以生物学基础实验课程虚拟教研室开展的课程交流计划为主要数据来源,对国内11所高校的“微生物学实验”课程的教学改革... 详细信息

课程是人才培养的核心要素,课程的建设水平决定人才培养的质量。为了带动高校微生物学实验教学水平的不断提升,文中以生物学基础实验课程虚拟教研室开展的课程交流计划为主要数据来源,对国内11所高校的“微生物学实验”课程的教学改革情况进行了总结分析。通过对比发现:在课程内容和教学模式上呈现出与高校类型相关的差异,部属高校普遍能够为学生开设高水平研究型实验并采用线上线下混合式教学模式来增强教学效果;在教学方法和教学评价方式上呈现出“百家争鸣”的态势,各具特色。本文所归纳的“微生物学实验”课程的特色改革方法可作为高校相关课程实施改革的参考。

关键词：课程建设比较研究虚拟教研室

流式细胞仪在微生物学实验教学中的应用与实践

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现代科学仪器 2024年第2期41卷 210-213页

作者：李臣亮姜丹孟令军吉林大学生命科学学院吉林长春130012

基于高校大型分析仪器面临使用效益的挑战,不仅细胞生物学实验使用流式细胞仪检测细胞周期和细胞凋亡,根据流式细胞仪的操作简单、分析速度快、精确度高等特点,微生物学实验课程也将其融入。通过设计“酵母菌死活细胞鉴定及计数”实验项... 详细信息

基于高校大型分析仪器面临使用效益的挑战,不仅细胞生物学实验使用流式细胞仪检测细胞周期和细胞凋亡,根据流式细胞仪的操作简单、分析速度快、精确度高等特点,微生物学实验课程也将其融入。通过设计“酵母菌死活细胞鉴定及计数”实验项目,实现现代生命科学仪器分析技术与微生物学实验的有效融合。在实验教学中通过新技术方法与传统实验方法进行对比,不仅提高了大型仪器的使用效益也丰富了实验教学内容,从而使得实验教学效果得到显著提升。

关键词：流式细胞仪实验教学微生物酵母菌

计算扩展目标夏克-哈特曼波前传感器子图像偏移量的相关函数质心法研究

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光学学报 2017年第9期37卷 304-309页

作者：李臣亮胡新奇北京理工大学光电学院北京100081

扩展目标夏克-哈特曼波前传感器子图像之间偏移量的计算是影响波前传感精度的关键,通常采用相关算法来实现,并通过抛物线插值等方法来达到亚像元精度。子图像相对偏移量的计算也可以采用计算相关函数质心的方法来实现,其主要步骤是先计... 详细信息

扩展目标夏克-哈特曼波前传感器子图像之间偏移量的计算是影响波前传感精度的关键,通常采用相关算法来实现,并通过抛物线插值等方法来达到亚像元精度。子图像相对偏移量的计算也可以采用计算相关函数质心的方法来实现,其主要步骤是先计算子图像间的相关函数,在此基础上计算相关函数的质心,达到亚像元精度。通过仿真研究表明这种算法的精度与进行相关运算时的图像大小、计算质心时的相关函数窗口大小以及相关函数阈值的设定有关;同时,图像的信噪比也会影响算法的精度。研究表明,图像的信噪比小于1时,质心算法的计算误差相对较大;当图像的信噪比高于2时,相关函数质心算法的误差大约是抛物线插值法误差的一半。实验结果与仿真结果也基本吻合。

关键词：传感器自适应光学夏克-哈特曼波前传感器相关函数质心算法

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扩展目标夏克-哈特曼传感器算法及应用研究

扩展目标夏克-哈特曼传感器算法及应用研究

作者：李臣亮北京理工大学

学位级别：硕士

空间对地遥感光学系统自身受力、热环境影响会产生变形,光波经过大气层受到大气湍流因素的影响,也会导致像质下降,自适应光学技术是解决该类问题的有效技术途径。夏克-哈特曼波前传感器是自适应光学技术中常用的波前传感器。在空间对地... 详细信息

空间对地遥感光学系统自身受力、热环境影响会产生变形,光波经过大气层受到大气湍流因素的影响,也会导致像质下降,自适应光学技术是解决该类问题的有效技术途径。夏克-哈特曼波前传感器是自适应光学技术中常用的波前传感器。在空间对地遥感过程中,由于难以找到点目标作为信标,需要用扩展目标,此时利用夏克-哈特曼传感器产生的阵列子图像的偏移量可以测量波前畸变信息。本文首先论述了扩展目标夏克-哈特曼波前传感器工作原理、波前处理方法以及波前探测精度,对夏克-哈特曼传感器的常用算法进行了分析。在此基础上,提出采用相关函数质心法计算子图像的偏移量,并对该方法进行了详细的仿真分析和实验研究。最后,根据一个衍射成像空间光学遥感系统的波前误差探测需求,进行了波前传感方案设计。扩展目标夏克-哈特曼波前传感器子图像之间的偏移量计算是影响波前传感精度的关键,因此对子图像偏移量计算方法开展研究,非常必要。本文提出采用相关函数质心法计算子图像的偏移量,并对该方法进行了详细分析和研究。基于matlab软件环境,编写了仿真分析软件,仿真分析了相关函数质心算法计算精度,分析了计算精度和相关函数窗口大小、阈值设置以及信噪比的关系。利用验室波前传感光路进行了实验,实验和仿真都表明,当图像的信噪比高于2时,相关函数质心算法的误差大约是抛物线插值法误差的一半。大口径、拼接式衍射成像光学系统是近年来发展起来的新型光学遥感技术,具有质量轻、容差大的突出优点,本文探讨了用夏克-哈特曼波前传感方法实现衍射光学成像系统像差探测器的可行性。拼接式衍射成像光学系统入轨展开后,主镜子镜位置误差是影响光学系统成像质量的主要因素,本文仿真研究了子镜六个自由度的位置误差所引起的波前误差大小,在此基础上进行了夏克-哈特曼波前传感器测量衍射成像系统波前误差的方案设计和技术分析。

关键词：自适应光学夏克-哈特曼波前传感器相关函数质心算法

白囊耙齿菌水提物的抗疲劳、耐缺氧活性及其颗粒剂制备的研究

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白囊耙齿菌水提物的抗疲劳、耐缺氧活性及其颗粒剂制备的研究

作者：李臣亮吉林大学

学位级别：硕士

白囊耙齿菌是中药菌种的一种，具有非常高的医学价值，白囊耙齿菌的发酵提取物具有抗疲劳和提高缺氧耐受力等多种活性。白囊耙齿菌一般对生长条件的要求比较苛刻，野生的白囊耙齿菌一般生长在地势险峻的山谷中，而且生长慢，因此需要通... 详细信息

白囊耙齿菌是中药菌种的一种，具有非常高的医学价值，白囊耙齿菌的发酵提取物具有抗疲劳和提高缺氧耐受力等多种活性。白囊耙齿菌一般对生长条件的要求比较苛刻，野生的白囊耙齿菌一般生长在地势险峻的山谷中，而且生长慢，因此需要通过白囊耙齿菌液体深层发酵来获得更多的白囊耙齿菌。本文采用水提获得白囊耙齿菌的粗多糖，在通过动物的体内实验对白囊耙齿菌的抗疲劳和耐缺氧活性进行了初步的研究，最后对其颗粒剂的质量标准进行研究和考察了其稳定性。首先采用单因素结合响应面法对白囊耙齿菌的多糖水提条件进行了优化，提高多糖的含量。在单因素实验中，测得水提温度为80℃，水提时间为3h，水提的液料比为40：1，又通过响应面法优化了白囊耙齿菌的最优提取条件为提取温度86.72℃，提取时间3.66h，料水比43.89：1，通过回归方程预测得到最优的水提结果为10.62%。本论文在自主活动试验中，可以得知白囊耙齿菌对小鼠的自主活动与站立没有影响，因此判定白囊耙齿菌对中枢神经系统没有产生影响。在水迷宫试验中，可以得知白囊耙齿菌对小鼠的记忆与学习能力没有显著的影响。但是，白囊耙齿菌在小鼠耐力跑试验、疲劳转棒试验和负重游泳试验中，可以得知白囊耙齿菌对小鼠体力与抗疲劳方面有显著的影响，并且基本都具有剂量依赖性。从而得知，通过动物简单、基本的行为试验可以判断药物的简单的基本活性。白囊耙齿菌可以维持机体的能量，阻断机体的脂质过氧化，减少MDA对机体的损伤;白囊耙齿菌也可以在缺氧的状态下使机体促进生成抗氧化的酶，增加抗氧化酶的活性，即可加快清除过多的自由基;白囊耙齿菌促进下丘脑--垂体--肾上腺皮质的调节作用，使CORT含量和ACTH含量维持在相对合理的范围内，使机体对缺氧的刺激有相对的减缓作用。本论文由常压耐缺氧试验结果可以看出，白囊耙齿菌每个剂量组均可延长小鼠的存活时间。所以判断出白囊耙齿菌可能对缺氧实验有影响。紧接着又通过急性脑缺血性试验结果得出，白囊耙齿菌的每个剂量组均可延长小鼠的在断头后的张口次数，再次的说明了白囊耙齿菌对缺氧实验有影响。进一步通过亚硝酸钠中毒试验结果表明，白囊耙齿菌的各剂量组均可延长小鼠的存活时间，从而说明了白囊耙齿菌对缺氧具有保护作用。最大耐受试验对白囊耙齿菌提取物安全性进行初步评价。由结果显示，白囊耙齿菌提取物最大给药剂量为大于5.0g/kg，符合国家安全要求。本论文研究初步建立了白囊耙齿菌粗提取物颗粒剂的质量标准，本颗粒剂为褐色至深褐色，没有不良的气味，味道有点微微酸涩，粒度均匀，没有明显的杂质，水分的含量没有超过6%，也都全部的溶化，装量差异都在国家标准之内，微生物限度都符合国家的要求，采用苯酚-硫酸法测得的多糖含量不低于25mg/g;还在加速稳定性试验和长期稳定性试验中验证了该制剂方法的稳定性良好。

关键词：白囊耙齿菌抗疲劳耐缺氧颗粒剂

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基于保护映射理论的飞行器鲁棒自适应控制

基于保护映射理论的飞行器鲁棒自适应控制

作者：李臣亮南京航空航天大学

学位级别：硕士

针对现代飞行控制日趋严格的性能要求，本文基于保护映射理论与参数化矩阵或多项式族的广义稳定性之间的联系，提出了飞行控制鲁棒自适应控制方法，将保护映射约束的复平面子区域与闭环控制系统状态矩阵的特征值相结合，进而利用复平面... 详细信息

针对现代飞行控制日趋严格的性能要求，本文基于保护映射理论与参数化矩阵或多项式族的广义稳定性之间的联系，提出了飞行控制鲁棒自适应控制方法，将保护映射约束的复平面子区域与闭环控制系统状态矩阵的特征值相结合，进而利用复平面稳定区域与控制目标之间的联系进行控制系统的极点配置，实现控制系统自适应增益预置。针对固定模型的控制系统设计问题，将控制目标转化为复平面内相应特征值分布的区域，得到约束该目标区域的保护映射，进而利用保护映射约束包含未知增益参数的状态矩阵，给出增益预置过程具体的控制设计算法流程，只需给定一个初始控制结构，即可自适应地快速迭代生成满足性能要求的控制器，为实际应用提供了一种简单有效地控制增益自适应整定策略。对于线性变参数（LPV）模型的鲁棒控制设计过程，首先建立与环境因素相关的LPV模型，设计相应的控制器结构，此时整个闭环控制系统的未知参数包含不确定的模型动态和可调的控制增益。利用保护映射理论，得到满足控制要求的增益值，以及其作用的最大鲁棒自适应区域，从而实现了线性变参数（LPV）模型的鲁棒自适应控制。应用保护映射理论，研究了固定飞行器模型的C控制,自适应地获取控制增益,使得控制作用能够保证系统的动态性能和跟踪效果。此外，基于保护映射理论研究了火星无人机的线性变参数控制问题，所设计的LPV控制器能够满足火星无人机在高度和速度变化情况下的稳定飞行要求，实现飞行包线内火星无人机的鲁棒自适应控制。

关键词：保护映射鲁棒性自适应调参火星无人机增益预置 LPV模型

对微生物工程类虚拟仿真实验建设与共享应用的思考

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生物工程学报 2021年第12期37卷 4439-4445页

作者：汤海峰李臣亮周毓麟刘艳吉林大学生命科学学院吉林长春130012

微生物工程是一门实践性和应用性较强的课程。让学生走进企业的生产线进行实践性学习是必不可少的教学环节。实习资源不足一直是限制微生物工程课程开展高水平实习教学的瓶颈。利用信息技术搭建的虚拟化生产线不但可以使学生从中学习复... 详细信息

微生物工程是一门实践性和应用性较强的课程。让学生走进企业的生产线进行实践性学习是必不可少的教学环节。实习资源不足一直是限制微生物工程课程开展高水平实习教学的瓶颈。利用信息技术搭建的虚拟化生产线不但可以使学生从中学习复杂的生产系统中的理论性知识,还能进行更深层次的虚拟操作,从而促进学生实践能力和创新能力的形成。为了更好地发挥虚拟仿真实验项目在本科教学中的作用,文中对微生物工程类虚拟仿真实验项目的教学价值进行了归纳,对其建设进展和特点进行了总结,对限制其共享应用的主要问题进行了分析并提出了解决方案。

关键词：教学研究教学改革课程教学课程改革现代教育技术

径向基神经网络结合近红外光谱技术分析安络小皮伞发酵组分的研究

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光学学报 2014年第12期34卷 320-325页

作者：宋佳李臣亮邢高杨孟庆繁逯家辉曹家铭周毓麟王迪滕利荣吉林大学生命科学学院吉林长春130012 吉林大学珠海学院广东珠海519041

采用径向基神经网络(RBFNN)结合近红外光谱(NIRS)技术建立一种分析安络小皮伞发酵菌丝体中甘露醇、多糖和腺苷三种组分的定量分析模型。收集164个安络小皮伞液体发酵菌丝体样本的近红外光谱数据,采用常规方法分别测定样本中甘露醇、多... 详细信息

采用径向基神经网络(RBFNN)结合近红外光谱(NIRS)技术建立一种分析安络小皮伞发酵菌丝体中甘露醇、多糖和腺苷三种组分的定量分析模型。收集164个安络小皮伞液体发酵菌丝体样本的近红外光谱数据,采用常规方法分别测定样本中甘露醇、多糖和腺苷的含量。在应用蒙特卡罗偏最小二乘法(MCPLS)识别异常样本、确定校正集样本数量的基础上,以逼近度(Da)为评价指标,采用可移动窗口径向基神经网络(MWRBFNN)筛选特征波长变量,筛选最佳光谱预处理方法、隐含层节点数(NH)等模型参数。建立甘露醇、多糖和腺苷组分定量分析模型,最佳RBFNN-NIRS模型中校正集和预测集样本实验测定值与预测值间相关系数分别为0.9274、0.9009、0.9440和0.9354、0.9018、0.8847,表明模型具有很好的拟合度和预测性能。

关键词：光谱学近红外光谱蒙特卡罗偏最小二乘法径向基神经网络安络小皮伞