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基于化学图谱的复杂体系定性定量分析新方法开发及其可视化研究

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基于化学图谱的复杂体系定性定量分析新方法开发及其可视化研究

作者：李新康五邑大学

学位级别：硕士

化学图谱在食品、药物分析等各个领域具有广泛应用。但在进行复杂体系测定时,容易出现光谱信号重叠现象,使得传统的分析方法得到的结果不够精确。此外,使用程序代码建立模型较为困难。针对以上情况,本研究对传统化学计量学方法进行改进... 详细信息

化学图谱在食品、药物分析等各个领域具有广泛应用。但在进行复杂体系测定时,容易出现光谱信号重叠现象,使得传统的分析方法得到的结果不够精确。此外,使用程序代码建立模型较为困难。针对以上情况,本研究对传统化学计量学方法进行改进,旨在提高传统分析方法的准确度;同时引入一些先进的算法到化学图谱分析领域解决一些实际问题,最后开发了跨软件平台的分析系统,这些研究工作主要分为五个子课题,对应于以下第二章到第六章,继第一章引言之后依次展开。第二章多线性回归模型在EEM图谱定量分析中的应用及可视化研究。此章节提出了一种基于EEM图谱定量测定目标化合物的有效方法。该方法采用逐步回归和多元线性回归相结合的方法,利用EEM图谱的特征值建立数学模型。同时验证了所建立模型的准确性和可靠性,结果表明所提出方法能够实现准确的定量分析。本研究开发了与上述方法相应的图形用户界面,该界面提供了数据输入、模型建立、模型优化和结果展示的过程,更便于后续应用。第三章一种变量筛选与建模方法联用的策略开发及其定量分析应用。此章节提出了一种i PLS算法与GD算法结合的联用策略,用于建立可用于不同光谱数据集中目标化合物的定量分析的新方法。本研究的新颖之处在于将i PLS方法用于图谱特征区间选择,并根据所选的特征区间采用GD算法建立定量模型。在i PLS-GD联用方法的应用中,优化了影响i PLS方法特征区间选择的区间数和GD方法的学习率、迭代次数等影响定量准确度的因素。然后利用NIR数据集、H NMR数据集和EEM数据集对i PLS-GD方法的性能进行了测试和验证。基于测试集比较了i PLS-GD联用方法与PLS、i PLS方法所得结果,结果表明新方法具有更好的预测能力,分析其原因在于综合了i PLS方法变量筛选能力强和GD方法建模能力强的优点。因此,i PLS-GD方法可作为复杂光谱数据建模的一种较好的可用方法。第四章基于GC-MS和MIR结合XGBoost方法对不同年份陈皮进行判别及相应过程的图形用户界面设计。此章节首次报道了XGBoost算法结合分别基于MIR光谱图谱和GC-MS色谱图谱使用XGBoost算法对不同贮藏年份（2年、4年、6年和8年）陈皮的鉴别。首先,分别从MIR一阶导数光谱数据和GC-MS色谱数据中提取重要特征,然后根据提取的重要特征使用XGBoost算法建立判别模型。结果表明,两种数据集的判别准确率均为100%。验证了XGBoost方法对不同贮藏年限陈皮样品的鉴别潜力。此外,在基于GC-MS色谱图谱提取的重要特征的基础上,本研究发现同一公司陈皮样品随着贮存年限的延长β-松油醇的相对含量增加,这一发现可以为陈皮的年份鉴别提供有益的物质基础依据。最后,为上述过程开发了友好的GUI,便于对陈皮样品的贮藏年限进行判别。本研究为陈皮样品不同贮藏年限的鉴别提供了新的思路。第五章基于GC和MIR利用机器学习方法结合改进后的中水平数据融合方式对陈皮地理产地进行判别研究。此章节旨在为区分不同产地的陈皮提供一种有效的策略。为此,采用GC和MIR光谱法对广东省新会区8个不同地区的39份陈皮样品进行了分析。首先采用随机森林方法从GC和MIR数据中提取特征信息。其次,采用中水平数据融合和改进的中水平数据融合方式对GC和MIR特征数据进行融合。然后,采用Adaboost、NB、KNN和ANN四种机器学习方法分别建立判别模型。最后,用混淆矩阵对各模型的判别性能进行了验证。结果表明,与单独的GC或MIR数据的建模结果相比,使用数据融合策略可以明显改善判别准确度,并且基于改进后的中水平融合数据所建立的KNN和ANN模型表现最佳,只有一个样本产地分类错误。本研究使用先进的机器学习方法与改进的中水平数据融合策略相结合,为不同地理来源的陈皮样本分类提供了新的思路第六章跨软件平台数据分析系统的建立与应用。此章节开发了一款开源跨软件平台的数据分析系统,该系统基于Java Web语言编写,可以调用其它平台的算法模型。该系统由登录注册、用户管理、数据管理、数据分类管理、数据建模五大模块组成,可以将数据上传至平台进行界面化的建模操作。为了验证系统的可行性,在系统中上传了数据进行建模分析操作,最后得到了预期的结果。该系统降低了对数据进行分析处理的难度。

关键词：化学计量学图谱分析机器学习数据融合可视化界面

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Mindlin板的等几何分析

固体力学学报 2013年第S1期34卷 198-203页

作者：李新康张继发郑耀浙江大学航空航天学院杭州310027

论文系统地利用等几何分析研究了基于一阶剪切变形理论的Mindlin薄板的静态、自由振动及屈曲问题.等几何分析采用等参思想,将精确描述几何形状的NURBS基函数同时作为场变量的插值函数,保证了在分析和网格优化过程中模型的几何精确性,并... 详细信息

论文系统地利用等几何分析研究了基于一阶剪切变形理论的Mindlin薄板的静态、自由振动及屈曲问题.等几何分析采用等参思想,将精确描述几何形状的NURBS基函数同时作为场变量的插值函数,保证了在分析和网格优化过程中模型的几何精确性,并可以轻易地构造任意高阶连续的单元.该方法具有很高的数值精度.计算结果表明,在相同的单元阶次和网格划分情况下,等几何分析的计算结果要优于传统有限元法;NURBS单元的阶次越高,网格数越多,计算结果越精确.

关键词： NURBS 等几何分析 Mindlin板一阶剪切变形理论

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生活饮用水卫生标准修订内容解读

护理研究 2022年第20期36卷 3741-3744页

作者：李新康五台县疾病预防控制中心山西035500

从新的生活饮用水卫生国家标准研究背景、研究意义、研究内容、对人群健康的影响等方面进行解读,以期提高人们的健康水平。

关键词：生活饮用水法律水质安全卫生标准管理

双连续相Ti3AlC2/Al基复合材料的制备及力学性能研究

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双连续相Ti3AlC2/Al基复合材料的制备及力学性能研究

作者：李新康北京交通大学

学位级别：硕士

铝基复合材料因其具有轻质高强高韧等优良的性能而在许多工程领域得到广泛的应用。本论文选择Ti3AlC2作为铝基复合材料的增强相,拟解决目前复合材料制备过程中的陶瓷脆性难加工、陶瓷/金属润湿性差、陶瓷与铝热匹配性差导致微裂纹等问... 详细信息

铝基复合材料因其具有轻质高强高韧等优良的性能而在许多工程领域得到广泛的应用。本论文选择Ti3AlC2作为铝基复合材料的增强相,拟解决目前复合材料制备过程中的陶瓷脆性难加工、陶瓷/金属润湿性差、陶瓷与铝热匹配性差导致微裂纹等问题。本文采用无压浸渗法制备了双连续相Ti3AlC2/Al基复合材料,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、差热分析(DSC)等方法完成了对多孔陶瓷预制体及复合材料的表征、复合材料反应机理的研究,通过性能测试完成对复合材料的力学性能研究并探讨了制备工艺与陶瓷含量对复合材料显微结构及力学性能的影响,最后分析了 Ti3AlC2/2024Al基复合材料的结构与性能。研究结果表明:(1)采用原位反应烧结法,在1380℃、1450℃保温10 min的条件下,以Ti、Al、TiC为原料,以Sn为反应助剂,制备出纯度较高气孔率可调的多孔Ti3AlC2预制体。预制体具有足够的强度与保形性,内部疏松多孔,符合无压浸渗法对预制体的要求。(2)采用930℃的浸渗温度,分别保温1h、2h和3 h都能获得结构致密、陶瓷相和金属相呈三维网络连续分布的Ti3AlC2/Al基复合材料。在浸渗过程中,A1与部分Ti3AlC2发生反应生成A13Ti和TiC。随着保温时间的延长,复合材料中A13Ti颗粒逐渐长大,Ti3AlC2颗粒尺度不断变小;保温3 h后Ti3AlC2由最初的大颗粒团聚堆叠形态逐渐被一层层剥离成为细丝状小颗粒,在颗粒的四周分布着反应生成的TiC颗粒。(3)制备的双连续相Ti3AlC2/Al基复合材料性能优良。其中,复合材料体积密度小于4 g/cm3,相对密度高于95%;保温3 h的58Ti3AlC2/Al基复合材料综合力学性能最佳,其维氏硬度达到约1.65 GPa,抗压强度、抗压屈服强度和弯曲强度分别达到368 MPa、359 MPa和362 MPa,断裂韧性KIC值达到7.1 MPa·m1/2。(4)选取2024铝合金作为金属基体制备了不同陶瓷含量的双连续相Ti3AlC2/2024Al基复合材料。该复合材料的力学性能优于相同工艺制备的Ti3AlC2/Al基复合材料,其中58Ti3AlC2/2024A1抗压强度、抗压屈服强度和弯曲强度分别达到414 MPa、351 MPa和417 MPa;46Ti3AlC2/2024Al复合材料的断裂应变值达到12.6%。

关键词：双连续相 Ti3AlC2 铝基复合材料 2024Al

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基于自适应神经元网络的过热汽温智能控制

动力工程 1998年第2期18卷 7-10页

作者：范伊波巨林仓胡勇李新成李新康西安西安交通大学

过热汽温调节过程是一个非线性时变过程。目前广泛使用的ＰＩＤ控制虽然有结构简单、鲁棒性强的优点，但也存在自适应性能差的缺点。作者利用神经元的学习特性，给出了一种神经元网络控制模型，并将其与串级控制相结合，形成了过热汽温... 详细信息

过热汽温调节过程是一个非线性时变过程。目前广泛使用的ＰＩＤ控制虽然有结构简单、鲁棒性强的优点，但也存在自适应性能差的缺点。作者利用神经元的学习特性，给出了一种神经元网络控制模型，并将其与串级控制相结合，形成了过热汽温智能控制结构。该结构可以实现参数的自整定，具有较强的自学习能力。最后通过仿真验证了该智能控制的有效性。

关键词：电站锅炉过热汽温神经元网络自适应智能控制研究

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基于子模型方法的地铁车体疲劳寿命评估

西南交通大学学报 2022年第2期57卷 295-300,330页

作者：李新康王苏秦刘潮涛张嘉陈逸斐中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都611756

车体是地铁车辆的重要承载部件,针对全尺寸车体疲劳试验综合难度高的问题,基于端部底架子模型包含了牵枕缓等在车体中受力最严苛结构的特点,提出采用端部底架子模型代替全尺寸车体进行疲劳试验的方法;建立了端部底架子模型和全尺寸车体... 详细信息

车体是地铁车辆的重要承载部件,针对全尺寸车体疲劳试验综合难度高的问题,基于端部底架子模型包含了牵枕缓等在车体中受力最严苛结构的特点,提出采用端部底架子模型代替全尺寸车体进行疲劳试验的方法;建立了端部底架子模型和全尺寸车体的有限元模型,并参照EN 12663标准所确定的疲劳载荷,通过设置合理的边界条件使得端部底架子模型与全尺寸车体关键位置应力分布一致;将试验测得端部底架关键位置的应力与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的准确性,进而采用名义应力法和Eurocode 9标准规定的疲劳寿命-应力(SN)曲线对车体和底架焊缝部位进行了疲劳损伤计算.结果表明:端部底架3个最大损伤位置与全尺寸车体一致,并且同一位置处端部底架的损伤值均大于车体损伤值,因此采用子模型法评估全尺寸车体的疲劳寿命易于获得相对保守的结果,针对地铁车体采用子模型法进行疲劳寿命评估是可行的.

关键词：全尺寸车体端部底架子模型疲劳试验有限元损伤

Kirchhoff-Love壳的等几何分析

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固体力学学报 2014年第S1期35卷 129-133页

作者：李新康张继发郑耀浙江大学航空航天学院杭州310027

论文利用等几何分析研究了基于Kirchhoff-Love理论的薄壳的静态问题.等几何分析采用等参思想,将精确描述几何形状的NURBS基函数同时作为场变量的插值函数,保证了在分析和网格优化过程中模型的几何精确性,并可以轻易地构造任意高阶连续... 详细信息

论文利用等几何分析研究了基于Kirchhoff-Love理论的薄壳的静态问题.等几何分析采用等参思想,将精确描述几何形状的NURBS基函数同时作为场变量的插值函数,保证了在分析和网格优化过程中模型的几何精确性,并可以轻易地构造任意高阶连续的单元.该方法具有很高的数值精度.计算结果表明,在等几何分析中,NURBS单元的阶次越高,网格数越多,计算结果越精确.

关键词： NURBS 等几何分析 Kirchhoff-Love壳

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火电厂时间序列的神经网络预报

动力工程 2000年第1期20卷 554-557页

作者：巨林仓李新康李新成西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

神经网络用于火电厂时间序列预报无需作平稳性假设。它从序列样本中学习序列本身的内在规律，从而建立正确的火电厂时间序列模型。神经网络将寻求序列规律的过程转化为Ｒｎ →Ｒｍ逼近的非线性映射的非线性优化问题，用经过改进的静态... 详细信息

神经网络用于火电厂时间序列预报无需作平稳性假设。它从序列样本中学习序列本身的内在规律，从而建立正确的火电厂时间序列模型。神经网络将寻求序列规律的过程转化为Ｒｎ →Ｒｍ逼近的非线性映射的非线性优化问题，用经过改进的静态ＢＰ算法可以取得较为满意的结果。适当增加输入单元的历史序列样本，可以得到对序列更为精确的预报。

关键词：火电厂神经网络时间序列模型预报

动态规划在国产300MW机组负荷最优分配中的应用

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热力发电 2002年第6期31卷 2-4,7页

作者：田丰周绍兴李新康广东省电力试验研究所广东广州510600 广州发电厂广东广州510160

根据现场试验结果 ,应用动态规划原理对某电厂 3台 30 0MW机组并列运行时的负荷分配进行了优化。结果表明 ,它比平均分配负荷的调度方式煤耗明显降低。在分析比较目前常用的负荷优化调度方法的基础上 ,对火电厂负荷经济调度的若干问题 ... 详细信息

根据现场试验结果 ,应用动态规划原理对某电厂 3台 30 0MW机组并列运行时的负荷分配进行了优化。结果表明 ,它比平均分配负荷的调度方式煤耗明显降低。在分析比较目前常用的负荷优化调度方法的基础上 ,对火电厂负荷经济调度的若干问题 ,如能耗特性的获取。

关键词：动态规划国产300MW机组负荷最优分配火力发电厂电力系统经济调度