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基于有限/固定时间的机械臂柔顺控制研究

基于有限/固定时间的机械臂柔顺控制研究

作者：印帅盐城工学院

学位级别：硕士

近年来,机械臂在复杂环境中执行较为困难的接触式任务时,仅依赖单一的位置控制已无法满足机械臂的柔顺控制需求。因为当机械臂与外部环境接触时会产生接触力,接触力太大会影响机械臂的柔顺性和稳定性;而接触力过小则会导致机械臂无法顺... 详细信息

近年来,机械臂在复杂环境中执行较为困难的接触式任务时,仅依赖单一的位置控制已无法满足机械臂的柔顺控制需求。因为当机械臂与外部环境接触时会产生接触力,接触力太大会影响机械臂的柔顺性和稳定性;而接触力过小则会导致机械臂无法顺利完成预期任务。因此,机械臂需要在确保自身拥有足够柔顺性和稳定性的同时顺利完成任务,阻抗控制和轨迹跟踪控制则是实现这一目标的关键。轨迹跟踪控制可以让机械臂精确完成给定任务,而阻抗控制则可以根据接触力的大小对机械臂进行位置控制,使机械臂做出柔顺动作,从而提高机械臂的柔顺性。此外,复杂的工作环境中存在着各种干扰,在这些干扰的影响下,会使机械臂控制系统出现跟踪精度低、收敛速度慢等问题,这些问题的研究对机械臂柔顺控制的发展至关重要。因此,本文以柔顺控制策略中的阻抗控制为基础,结合有限/固定时间控制理论,对机械臂的轨迹跟踪进行研究,主要研究内容如下:(1)以双连杆工业机械臂为研究对象,建立基于改进型DH参数法的运动学模型,并对机械臂的正运动学和逆运动学进行了详细推导,使用MATLAB中的机器人工具箱(Robotic Toolbox)对机械臂进行了运动学建模,以检验用DH参数法建立的机械臂运动学模型的准确性,并验证了机械臂正运动学和逆运动学推导结果的正确性,最后分别采用数值法和Monte Carl法对机械臂工作空间进行可视化仿真分析,为后续柔顺控制研究提供基础。(2)针对机械臂在复杂环境中进行柔顺控制时存在未知扰动影响导致跟踪精度差、柔顺性低的问题,提出了基于实际有限时间的双幂次滑模阻抗控制方案。首先,建立带有未知干扰项的机械臂动力学模型,并将机械臂动力学进行空间转换。然后引入滑模控制,提高系统响应速度,并结合阻抗控制和双幂次函数设计了双幂次滑模阻抗来控制机械臂末端的运动轨迹,将接触力转化为位置控制,提高了机械臂系统的跟踪精度和柔顺性。接着设计了Lyapunov函数证明系统是实际有限时间稳定。通过仿真对比实例,对所设计的控制方案进行了仿真验证,结果证明了控制方案的有效性。(3)针对机械臂在受到关节摩擦等不确定因素影响下导致柔顺控制时跟踪误差高、系统收敛慢等问题,设计了一种基于模糊自适应滑模算法的固定时间机械臂阻抗控制方案,该控制方案首先建立了含有关节摩擦等不确定因素影响的机械臂动力学方程,并对关节摩擦力和其他不确定因素等非线性项进行补偿。通过模糊自适应控制对机械臂轨迹运动进行实时轨迹调整以提高控制精度。结合滑模控制,加快系统柔顺控制的响应时间和提高系统的鲁棒性,然后将阻抗控制、模糊自适应控制和滑模控制组成复合控制方案,并设计合适的Lyapunov函数,证明了系统是实际固定时间稳定。最后的仿真实例和对比实验表明,该柔顺控制策略能有效提高机械臂柔顺性以及鲁棒性。

关键词：机械臂柔顺控制有限/固定时间稳定性轨迹跟踪模糊自适应控制

未知障碍环境下的无人机集群协同控制技术研究

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未知障碍环境下的无人机集群协同控制技术研究

作者：何印中北大学

学位级别：硕士

CdLa2S4基光催化剂的制备及其光催化分解水产氢的研究

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CdLa2S4基光催化剂的制备及其光催化分解水产氢的研究

作者：何建印广西大学

学位级别：硕士

基于生物信息学鉴定类风湿关节炎相关的基底膜基因及其与免疫细胞浸润的关系

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基于生物信息学鉴定类风湿关节炎相关的基底膜基因及其与免疫细胞...

作者：张佳印吉林大学

学位级别：硕士

目的:基底膜存在于人体各个组织中,其将细胞单层从基底结缔组织中分离出来,为细胞提供结构支持并通过信号传导影响细胞行为进而发挥独特的生物学功能。类风湿关节炎是一种以滑膜炎为主的系统性疾病,严重可导致关节畸形及功能丧失。关于... 详细信息

目的:基底膜存在于人体各个组织中,其将细胞单层从基底结缔组织中分离出来,为细胞提供结构支持并通过信号传导影响细胞行为进而发挥独特的生物学功能。类风湿关节炎是一种以滑膜炎为主的系统性疾病,严重可导致关节畸形及功能丧失。关于类风湿关节炎的发病机制至今尚未完全阐明,本文探究基底膜相关基因在类风湿关节炎中的作用及其与免疫浸润之间的关系,从而在分子生物学水平上揭示类风湿关节炎的患病机制,旨在为类风湿关节炎的诊断,治疗及预后提供参考。方法:从GEO(Gene Expression Omnibus database,GEO)数据库(网址:https://***/geo/)下载GSE55235,GSE55457和GSE55584数据集。筛选所有基底膜相关的差异基因,通过Cytoscape软件筛选出Hub基因以及单样本GSEA富集对样本进行免疫细胞浸润分析,对Hub基因和免疫细胞进行共表达分析筛选出与免疫细胞浸润相关的Hub基因,通过构建回归模型预测Hub基因与疾病发生的风险,对所有免疫相关的Hub基因进行mi RNA及相关靶点药物的预测,最后通过验证数据集对Hub基因表达量进行验证。结果:基于“Cytoscape”软件中的“Cytohubba”插件,共筛选出来6个Hub基因,包括LAMA3,LAMA2,ITGB2,ITGA4,ITGB7和COL5A1。在免疫功能相关性分析当中,所有免疫功能均呈现正相关关联。所有Hub基因(LAMA3,LAMA2,ITGB2,ITGA4,ITGB7和COL5A1)均与免疫细胞及免疫功能具有高度相关性(|R|>0.4)。其中,ITGB2,ITGA4,ITGB7和COL5A1与免疫细胞主要成正相关关系,LAMA3和LAMA2与免疫细胞呈负相关关系。结论:基底膜相关基因(ITGB2,ITGB7,ITGA4,COL5A1,LAMA2和LAMA3)参与类风湿关节炎的形成并且与多种免疫细胞的浸润相关。

关键词：类风湿关节炎基底膜免疫浸润生物信息学

基于弧面分度凸轮机构的舰炮弹鼓运动规律研究

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舰船科学技术 2024年第8期46卷 169-173页

作者：周银鹤中国船舶集团有限公司第七一三研究所河南郑州450015

某舰炮弹鼓为实现间歇步进运动,采用了余弦加速度运动规律的弧面分度凸轮机构,由于在运动始末处加速度发生突变,运动停止时会产生振动和柔性冲击,导致弹鼓运动平稳性较差,不利于弹鼓与扬弹机交接弹药。基于弧面分度凸轮机构基本运动规... 详细信息

某舰炮弹鼓为实现间歇步进运动,采用了余弦加速度运动规律的弧面分度凸轮机构,由于在运动始末处加速度发生突变,运动停止时会产生振动和柔性冲击,导致弹鼓运动平稳性较差,不利于弹鼓与扬弹机交接弹药。基于弧面分度凸轮机构基本运动规律中速度和加速度相对较小、且连续无突变的改进正弦加速度运动规律,对跃度曲线进行优化,建立数学模型,利用Matlab求解相关系数,得到跃度连续的改进正弦加速度运动规律。通过改进前后凸轮机构运动曲线对比分析,说明改进运动规律的有效性,为提高弹鼓运动平稳性提出一种解决途径。

关键词：弧面分度凸轮机构舰炮弹鼓运动规律凸轮曲线

基于界面优化提升铁电有机薄膜晶体管存储器性能的研究

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基于界面优化提升铁电有机薄膜晶体管存储器性能的研究

作者：丁印吉林大学

学位级别：硕士

铁电型有机场效应晶体管非易失性存储器（Fe-OFET-NVM）具有质轻、成本低、可溶液法加工、机械柔性好等天然优势,在柔性电子学与可穿戴电子学等领域有广阔的应用前景。近二十年来,Fe-OFET-NVM的研究取得了良好的进展。然而,作为柔性应用... 详细信息

铁电型有机场效应晶体管非易失性存储器（Fe-OFET-NVM）具有质轻、成本低、可溶液法加工、机械柔性好等天然优势,在柔性电子学与可穿戴电子学等领域有广阔的应用前景。近二十年来,Fe-OFET-NVM的研究取得了良好的进展。然而,作为柔性应用的Fe-OFET-NVM普遍性使用铁电材料poly（vinylidenefluoride-trifluoroethylene）[P（VDF-TrFE）]作为栅绝缘层,其较高的矫顽电场导致了过高的擦写电压。此外,P（VDF-TrFE）栅绝缘层的多晶微结构导致了粗糙的、及多缺陷的铁电栅绝缘层/沟道层界面,进而产生了较高的界面陷阱密度;这是制约Fe-OFET-NVM迁移率提升的重要因素。低功耗是Fe-OFET-NVM能够实用化的重要先决条件之一;可高速运行也是存储器应用所期望的一项优秀品质。针对上述问题,本论文提出了基于界面优化技术、以研制出可低电压擦写、且具有高迁移率的Fe-OFET-NVM的研究目标和思路。论文的具体研究内容如下:1.在本论文中,作者设计、并研制了基于低矫顽电场的三元铁电聚合物poly（vinylidenefluoride-trifluoroethylene-chlorotrifluoroethylene）[P（VDF-TrFE-CTFE）]、代替常规的铁电聚合物P（VDF-TrFE）、作为栅绝缘层的Fe-OFET-NVM,该存储器在低至±20 V的VP/VE下,呈现了明显的存储特性;遗憾的是,其迁移率较低,仅有10-3 cm2/Vs。在系统性地分析研究了导致迁移率较低的因素之后,作者提出了:通过UVO处理铁电绝缘层,改变其表面能,进而改善小分子半导体C8-BTBT的生长模式、及沟道层的微结构,以减小栅绝缘层/沟道层的界面陷阱密度、显著提升Fe-OFET-NVM迁移率的研究思路与技术路线。相关的表面能测试、AFM分析、及器件的测试结果证实了作者的研究思路。作为结果,在玻璃衬底上研制的Fe-OFET-NVM呈现了显著的存储效果,其迁移率高达1.4 cm2/Vs。较高的迁移率不仅有利于提升Fe-OFET-NVM的擦写速度,也显著增大了其存储电流比;这结合P（VDF-TrFE-CTFE）栅绝缘层极化程度对栅电压的依赖性,对单个Fe-OFET-NVM分别设定+20、-10、-15和-20 V的VP/VE下,实现了可靠与稳定的2位信息存储功能。进一步地,作者研制了具有2位信息存储功能的、柔性Fe-OFET-NVM;适当减薄铁电栅绝缘层P（VDF-TrFE-CTFE）的厚度,VP/VE进一步地降至±15 V,并呈现出非常好的存储性能:其迁移率达到1.3 cm2/Vs,具有快的擦写速度、高度可靠的擦写循环、稳定的存储保持特性、以及优秀的机械弯曲耐用性。2.作者设计、并构建了基于P（VDF-TrFE-CTFE）/PVPy/C8-BTBT核心体系的Fe-OFET-NVM,研制出了具有2位信息存储功能的、可低电压工作的、高迁移率Fe-OFET-NVM;其迁移率也高至1.1 cm2/Vs,2位存储的VP/VE被进一步降低至±13 V。进一步地,基于此体系研制的柔性Fe-OFET-NVM、在+15、-5、-10和-15 V的4级VP/VE下,也呈现了可靠、稳定的2位信息存储功能,其迁移率达到0.9 cm2/Vs。作为对比,作者研制的Fe-OFET-NVM在擦写电压、迁移率这两项性能参量方面所取得的结果,明显优于已报道的同类Fe-OFET-NVM;本论文所展示的器件设计与研制思路对Fe-OFET-NVM的性能提升、及实用化发展能起到一定的启发与借鉴意义。

关键词：柔性铁电型有机场效应晶体管非易失性存储器低电压界面优化多级存储

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基于深度学习的老年认知障碍与语言特征研究

外语与外语教学 2024年第4期 81-90+149页

作者：黄立鹤叶子同济大学老龄语言与看护研究中心/外国语学院

近年来，以深度学习为代表的人工智能技术是老年语言学研究中值得关注的新方法。利用深度学习模型，基于语言标志物的老年人认知筛查手段正在成为国际研究热点，可弥补基于神经影像学、体液标志物的传统方法存在的采样成本高、具有侵入... 详细信息

近年来，以深度学习为代表的人工智能技术是老年语言学研究中值得关注的新方法。利用深度学习模型，基于语言标志物的老年人认知筛查手段正在成为国际研究热点，可弥补基于神经影像学、体液标志物的传统方法存在的采样成本高、具有侵入性的不足。本文从深度学习与神经网络的背景出发，梳理了神经网络方法在基于语言标志物对老年人开展认知障碍检测研究中各环节的应用情况，介绍了国内外学界在提升模型性能的新技术、嵌入特征的可解释性，以及医疗领域大模型三方面的前沿进展，并对未来以汉语母语老年人为对象的相关研究方向作出展望。利用深度学习技术赋能认知筛查是语言学服务人类卫生健康的新兴路径，具有广阔前景。

关键词：老年语言学认知障碍检测语言标志物深度学习神经网络

MoS2场效应晶体管及反相器的TCAD仿真

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MoS2场效应晶体管及反相器的TCAD仿真

作者：王德印电子科技大学

学位级别：硕士

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基于贡献度和数据有效性检验的共识机制

东北大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 160-169,178页

作者：时小虎姚鑫孙延风马德印吉林大学计算机科学与技术学院吉林长春130012 吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室吉林长春130012 吉林大学商学院吉林长春130012 长春工业大学计算机科学与工程学院吉林长春130012

将区块链技术引入到分布式数据维护系统,旨在解决基于传统中心化数据库的分布式系统存在的数据维护不透明、数据易被篡改、历史记录不可追溯等问题,提出一种基于贡献度和数据有效性检验的共识机制.该算法提出一种贡献度优先的随机可验... 详细信息

将区块链技术引入到分布式数据维护系统,旨在解决基于传统中心化数据库的分布式系统存在的数据维护不透明、数据易被篡改、历史记录不可追溯等问题,提出一种基于贡献度和数据有效性检验的共识机制.该算法提出一种贡献度优先的随机可验证领导者选举机制,保证记账权分配的随机性及可验证性.进一步引入密度峰值算法对交易数据有效性进行校验,对打包区块的正确性达成共识.最后将所提出的共识机制应用于梅花鹿分布式养殖场场景,结果验证了密度峰值算法在交易数据有效性检测任务中的准确性和高效性.出块时延分析和安全性分析表明,所提出的共识机制能够满足数据有效性验证的实时性需求,能耗较小,具有很强的灾备能力.

关键词：区块链共识机制离群点检测分布式数据维护溯源