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智能背景下机器学习在柔性应变传感器中的应用研究进展

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纺织学报 2024年第5期45卷 228-238页

作者：卢妍洪岩方剑苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123

为深入研究智能纺织品中柔性应变传感器的发展,探讨了其在检测人体运动轨迹、力学/声学特征以及各类生理指标信息方面的应用,着重阐述了机器学习在提升整个柔性应变传感系统性能方面的作用。通过系统综述最新研究进展,旨在深化对机器学... 详细信息

为深入研究智能纺织品中柔性应变传感器的发展,探讨了其在检测人体运动轨迹、力学/声学特征以及各类生理指标信息方面的应用,着重阐述了机器学习在提升整个柔性应变传感系统性能方面的作用。通过系统综述最新研究进展,旨在深化对机器学习在基于智能纺织品的柔性应变传感器领域应用的理解。介绍了几种常见柔性应变传感器的原理结构和相关研究,并概述了与柔性应变传感器阵列相结合的先进机器学习算法;系统分析了基于智能纺织品的柔性应变传感器结合机器学习在不同领域中的最新研究,强调了在柔性应变传感器中使用机器学习的益处;最后针对基于智能纺织品的柔性应变传感器结合机器学习的应用所面临的挑战以及如何提升整个传感系统的实用性进行展望,以期能够推动机器学习在柔性智能可穿戴领域的广泛应用,从而进一步推动智能材料与智能纺织品的发展。

关键词：柔性应变传感器机器学习信号处理智能纺织品智能材料

静电纺P(VDF-TrFE)纳米纤维在柔性压电传感与能量收集领域的研究进展

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1141-1152页

作者：屈展夏广波方剑苏州大学纺织与服装工程学院苏州215021 苏州大学现代丝绸国家工程实验室苏州215023

压电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))作为聚偏氟乙烯(PVDF)典型的共聚物,具有优异的压电性能、机械性能及生物相容性。因此基于P(VDF-TrFE)静电纺压电网膜的柔性压电传感器与能量收集器在可穿戴电子设备、智能纺织品及医疗健康... 详细信息

压电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))作为聚偏氟乙烯(PVDF)典型的共聚物,具有优异的压电性能、机械性能及生物相容性。因此基于P(VDF-TrFE)静电纺压电网膜的柔性压电传感器与能量收集器在可穿戴电子设备、智能纺织品及医疗健康系统等领域有着广阔的前景,能够将触觉/压力、应变、声波甚至生理微振动等信号转换为电学信号或低功率的电能。本文旨在深入分析P(VDF-TrFE)压电性能的机制,总结各种提升静电纺P(VDF-TrFE)纳米纤维压电性的策略,全面概述P(VDF-TrFE)基柔性压电传感与能量收集方面的应用,特别是在压力与触觉传感、声传感、生物组织传感、生理微振动传感及能量收集等领域的研究进展。阐述了静电纺压电聚合物纳米纤维的新兴应用场景,并讨论了该领域目前的挑战和未来前景。

关键词： P(VDF-TrFE) 静电纺丝法纳米纤维传感能量收集 PVDF 压电

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基于高阶滑模的机械臂主动容错控制策略研究

基于高阶滑模的机械臂主动容错控制策略研究

作者：方剑杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着工业控制技术的发展,机械臂在工业自动化和生产领域扮演着越来越重要的角色,然而,由于机械臂长期在恶劣环境中处于高强度运行状态,容易导致系统故障或传感器误差等问题,从而使机械臂可能面临意外情况。因此,研究机械臂容错控制策略... 详细信息

随着工业控制技术的发展,机械臂在工业自动化和生产领域扮演着越来越重要的角色,然而,由于机械臂长期在恶劣环境中处于高强度运行状态,容易导致系统故障或传感器误差等问题,从而使机械臂可能面临意外情况。因此,研究机械臂容错控制策略以提高系统的稳定性和鲁棒性成为关键。本文重点研究了执行器故障情况下机械臂系统的容错控制,以应对不同类型的故障和干扰。首先,以双连杆机械臂为研究对象,基于机械臂动力学特性以及可能遇到的执行器故障类型建立了机械臂故障动力学模型。接着深入研究了滑模控制和超螺旋算法,并由于其鲁棒性强、响应速度快和低抖振等优点,设计了一种基于超螺旋算法的非奇异快速终端滑模的被动容错控制方法。然后,针对被动容错控制杂性高、故障情况多的机械臂系统中存在一定的局限性;为了提高容错控制的控制性能,充分发挥神经网络的广泛逼近能力和对控制系统模型的免疫性,设计了一种基于极限学习机神经网络作为故障检测单元的超螺旋主动容错控制算法。并对极限学习机估计引起的抖动和超螺旋算法增益难以确定的问题进行了深入分析。针对上述问题,引入高阶滑模观测器,以实现对故障机械臂中故障和状态信息的估计;同时加入障碍函数自适应超螺旋算法,可根据误差信息自动调整有界幅值,从而提高容错控制的适应性。采用Lyapunov函数对所设计的容错控制方法进行稳定性证明,并利用Matlab仿真软件验证容错控制方法的控制性能。最后,在双联杆机械臂实物平台上对上述容错控制方法进行了可行性和优越性验证。本文在双连杆机械臂容错控制策略的仿真和实验结果表明所设计的三种容错控制方法都具有较好的控制效果。其中,基于高阶滑模的自适应主动容错控制方法在性能和鲁棒性等方面表现最为优越,其高阶滑模故障检测单元不需要速度信息,易于故障估计的实现;其自适应容错控制结合了障碍函数和传统超螺旋算法的优点,能够有效地保证跟踪精度高、抖振小、动态响应快、鲁棒性强,可成功应对各类执行器故障情况。

关键词：机械臂容错控制高阶滑模超螺旋算法极限学习机

1843—2020年上海城市扩张时空过程及机理分析

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地理学报 2024年第5期79卷 1286-1302页

作者：李爽张晓虹复旦大学历史地理研究中心上海200433

上海作为中国近现代城市化最为显著的城市之一,自1843年开埠以来城市格局与空间范围变化巨大,重建并分析其扩张过程,对于深刻理解上海乃至中国城市化进程具有重要意义。本文通过收集1843—2020年上海城市旧地图、中华民国(1912—1949年... 详细信息

上海作为中国近现代城市化最为显著的城市之一,自1843年开埠以来城市格局与空间范围变化巨大,重建并分析其扩张过程,对于深刻理解上海乃至中国城市化进程具有重要意义。本文通过收集1843—2020年上海城市旧地图、中华民国(1912—1949年)地形图、解密卫星影像、遥感数据等多源多精度城市空间数据,分别提取城市建成区信息,重建了开埠以来建成区时间序列,研究了上海开埠以来的城市扩张时空过程及机理。结果表明:(1) 1843—2020年上海建成区面积增长了约1453倍,扩张速率、扩张强度发生了剧烈变化;(2)紧凑度随着时间推进不断下降,分形维数则随着时间变化呈现出了一定的周期;(3)建成区重心位置呈现出先向北后向南发展的趋势,其中最主要的扩张方向为西南及南偏西;(4)优越的自然位置奠定了上海被选为开埠城市发展的先决条件,社会变迁及政策驱动作为最根本的驱动力决定着城市在不同阶段发展的最主要方向,产业经济发展、人口迁移、交通发展等多因素也在复合影响着这一时空过程。本文廓清了上海自开埠以来的城市扩张过程及机理,为更深刻理解城市变迁、人地关系演变提供历史知识与科学支撑;同时,中华民国地形图、解密影像等覆盖范围广、制作精度高的历史资料,可作为百年尺度研究的历史基础数据,对更长时序研究具有重要的启发意义。

关键词：城市扩张上海历史地理长时间序列古旧地图

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开放热管理式三维织物基光热海水淡化系统

纺织学报 2024年第2期45卷 153-161页

作者：葛灿雍楠杜恒吴天宇方剑苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 上海纺织集团检测标准有限公司上海200082

界面光热海水淡化系统可实现低碳低成本的除盐净水。为解决传统器件在海水淡化过程中效率较低的问题,提出一种额外捕获环境热量用于促进立体多级蒸发的开放式热量管理方案。将具有宽带谱光吸收性能的乙炔碳黑颗粒作为光热负载,混纺织物... 详细信息

界面光热海水淡化系统可实现低碳低成本的除盐净水。为解决传统器件在海水淡化过程中效率较低的问题,提出一种额外捕获环境热量用于促进立体多级蒸发的开放式热量管理方案。将具有宽带谱光吸收性能的乙炔碳黑颗粒作为光热负载,混纺织物作为基材及供水材料,利用系统与环境间的热量传递,额外捕获热量,用于促进供水层的冷蒸发。结果表明:在优化负载和平衡能量供需等策略下,系统呈现出优异的水蒸发性能蒸发速率为1.80 kg/(m^(2)·h),水蒸发效率为97.1%;在海水淡化运行15个循环后,织物的海水淡化速率仍保持约1.73 kg/(m^(2)·h),处理后的冷凝水符合健康饮水标准,具有广阔应用前景。

关键词：光热转换海水淡化冷蒸发热管理织物

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柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

复合材料学报 2024年第7期 3515-3524页

作者：张彤李杰叶施莹吴凯任松方剑江苏省纺织产品质量监督检验研究院苏州大学纺织与服装工程学院苏州大学现代丝绸国家工程实验室苏州大学材料与化学化工学部

随着全球能源的消耗加剧，热电器件的开发应用成为解决能源消耗问题的有效途径之一，其中，碲化铋（Bi2Te3）基柔性热电器件因在可穿戴领域逐步实现应用，得到了学界和业界的广泛关注。然而，受其材料成本较高、刚性结构等多方面因素的... 详细信息

随着全球能源的消耗加剧，热电器件的开发应用成为解决能源消耗问题的有效途径之一，其中，碲化铋（Bi2Te3）基柔性热电器件因在可穿戴领域逐步实现应用，得到了学界和业界的广泛关注。然而，受其材料成本较高、刚性结构等多方面因素的限制，Bi2Te3基柔性热电器件难以在保持高效热电性能的同时，实现柔性可穿戴化应用。本文系统地阐述了当前Bi2Te3基柔性热电器件在材料复合与柔性结构设计上的研究进展，特别是在柔性结构设计上，涵盖了块状、膜类及纱线型3种结构。最后，总结分析了Bi2Te3柔性热电器件未来可能面临的挑战与发展趋势，以期促进热电器件在可穿戴领域实现广泛应用。

关键词：碲化铋热电材料热电器件热电薄膜热电织物可穿戴热电

载有MXene的钴氮掺杂碳纳米纤维在锂硫电池中的应用

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纺织学报 2024年第4期45卷 24-32页

作者：宋贝贝赵浩阅李欣宇屈展方剑苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123

为缓解锂硫电池中多硫化物的穿梭效应,在钴氮掺杂纳米纤维中引入MXene纳米片,利用静电纺丝与高温炭化技术,制备了载有MXene纳米片的钴氮掺杂碳纳米纤维(MX-Co/N-PCNFs),并将其作为锂硫电池中间层,探讨了MX-Co/N-PCNFs中间层的形貌结构和... 详细信息

为缓解锂硫电池中多硫化物的穿梭效应,在钴氮掺杂纳米纤维中引入MXene纳米片,利用静电纺丝与高温炭化技术,制备了载有MXene纳米片的钴氮掺杂碳纳米纤维(MX-Co/N-PCNFs),并将其作为锂硫电池中间层,探讨了MX-Co/N-PCNFs中间层的形貌结构和MXene的添加对于多硫化物的吸附以及电池电化学性能的影响。结果表明:当MXene分散液质量浓度为90 mg/mL,炭化温度为800℃时,得到的MX-Co/N-PCNFs比表面积为257.5 m^(2)/g;将其作为中间层组装的电池,在0.2 C倍率下,循环100圈后,仍具有971.5 mA·h/g的容量;1 C倍率长循环400圈后,每圈容量衰减仅为0.063%;在高硫负载(4 mg/cm^(2))、0.5 C下循环50圈后,容量仍保持在853 mA·h/g,优于不添加MXene纳米片的中间层。

关键词：静电纺丝碳纳米纤维中间层 MXene 锂硫电池

外加磁性生物质炭强化偶氮染料的厌氧生物降解

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东华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：倪小岚杨波徐辉刘方剑新加坡南洋理工大学东华大学环境科学与工程学院

针对偶氮染料厌氧降解效率低下问题，利用升流式厌氧污泥床反应器，研究了投加磁性生物质炭对反应器运行效果的影响。进一步考察了铁碳材料对微生物胞外电子传递的强化作用以及这种强化作用如何促进偶氮染料的降解。研究结果表明，在充... 详细信息

针对偶氮染料厌氧降解效率低下问题，利用升流式厌氧污泥床反应器，研究了投加磁性生物质炭对反应器运行效果的影响。进一步考察了铁碳材料对微生物胞外电子传递的强化作用以及这种强化作用如何促进偶氮染料的降解。研究结果表明，在充足的外加碳源条件下，投加磁性生物质炭可以使厌氧污泥降解偶氮染料的效率提升至97.1%，较空白组提升了23%～37%，同时，甲烷产量较空白组降低6%～16%，这一变化归因于磁性生物质炭诱导有效电子供体（电活性菌氧化胞内有机物产生的电子）被更多的染料所利用。因此，磁性生物质炭优化了厌氧生物处理的电子传递路径，促进了偶氮染料的降解。投加磁性生物质炭的厌氧反应器中，富集了大量电活性菌，主要包括变形菌门（Proteobacteria）和具有染料降解能力的隐杆菌门＿vadinHA17（Bacteroidetes＿vadinHA17）。同时，在该反应器中，嗜氢型产甲烷菌相较嗜乙酸型产甲烷菌更具优势。

关键词：偶氮染料厌氧生物降解磁性生物质炭种间电子传递

变迁时代的生命历程、人生转折与心理嬗变——“知青”一代社会学家的口述史与集体叙事

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心理学报 2024年第7期56卷 964-976页

作者：胡洁周晓虹东南大学人文学院南京211189 南京大学社会学院南京210023

改革开放40年来,中国社会发生了朝向现代化的迅猛变迁。在经济与社会结构急剧变化并取得有目共睹的成就的同时,中国人的价值观和社会行为模式也发生了明显的嬗变。1979年中国社会学重建后,作为对社会变迁及其影响最为敏感的群体,知青一... 详细信息

改革开放40年来,中国社会发生了朝向现代化的迅猛变迁。在经济与社会结构急剧变化并取得有目共睹的成就的同时,中国人的价值观和社会行为模式也发生了明显的嬗变。1979年中国社会学重建后,作为对社会变迁及其影响最为敏感的群体,知青一代社会学人,因其个体生命史与改革开放同构及与社会学重建同步,成为表征转型时代心理蜕变的合适案例。就个体心理蜕变的向度说,转型或变迁影响到他们的认知方式、情感世界和个体行为的现代性;而就集体心态建构的向度说,他们在40年的职业生涯中,围绕中国式现代化与富民实践、遂生乐业的心态秩序、社会学本土化或中国化等议题所形成的话语叙事,都充分体现了这个独特群体在大变革时代的集体心态。进一步,在个体心理蜕变和集体心态建构之间,存在着多种重叠与共通的部分,它使得知青社会学人在变革时代的心理嬗变就是一部个体心理与集体心态互为镶嵌的精神蜕变史。

关键词：变迁时代心理史与心态史生命历程人生转折心理嬗变