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主动可调谐压电超材料梁的宽带振动抑制优化

Acta Mechanica Sinica 2024年第3期40卷 202-213页

作者：高玉强王立峰 State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China

压电超材料在带隙调控方面已经得到了广泛的应用,然而,在工程应用中,宽带振动抑制是仍存在着挑战.在本文中,设计了一中包含多个压电单元的压电超胞结构,并提出一种压电超材料梁的优化方法用于拓宽超材料振动抑制的频率范围.采用遗传算... 详细信息

压电超材料在带隙调控方面已经得到了广泛的应用,然而,在工程应用中,宽带振动抑制是仍存在着挑战.在本文中,设计了一中包含多个压电单元的压电超胞结构,并提出一种压电超材料梁的优化方法用于拓宽超材料振动抑制的频率范围.采用遗传算法对压电单元中的LR分流电路进行优化.通过优化将多个局部共振带隙耦合到布拉格带隙中.同时可定制超材料的衰减常数,并优化得到最大带宽.为验证优化方法的正确性以及宽频振动抑制能力,利用合成电路模拟LR电路中的可调电感,通过调节电感,实验实现了可调节的振动抑振能力.实验结果还表明,优化后的超材料可拓宽振动抑制频率范围.实验验证了超材料宽频可调节的振动抑振能力.本文为宽带振动抑制提供了一种新的方法和途径.

关键词： Optimization Broadband vibration suppression Piezoelectric metamaterial Tunable bandgap

基于注意力机制优化的BiLSTM珠江口水质预测模型

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环境科学 2024年第6期45卷 3205-3213页

作者：陈湛峰李晓芳广东省生态环境监测中心广州510308

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模... 详细信息

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模型应用于珠江8个入海口水质预测,开展预测性能试验、泛化能力试验和特征参数扩展性试验.结果表明:①新模型在珠海大桥水质预测取得了较高的预测精度,预测值与实测值的均方根误差RMSE为0.0041 mg·L^(-1),决定系数R^(2)为98.3%.与Multi-Bi LSTM、Multi-LSTM、Bi LSTM和LSTM对比,表明新模型预测精度最高,验证了模型的精准性.②训练样本数量和预测步数均对模型预测精度产生影响,模型预测精度随着训练样本的增加而提升,海珠大桥断面总磷预测时,240组以上训练样本可获得较高预测精度;增加预测步数,会使模型预测精度迅速下降,预测步数大于5步时无法保障模型预测的可靠性.③将新模型应用于珠江8个入海口不同水质指标预测,预测结果均取得较高精度,模型具有较强的泛化能力;输入对象断面预测指标相关联的上游来水、降雨量等特征参数,能够提高模型预测精度.通过多方面多次试验,结果表明新模型能够较好地满足珠江口水质预测精度、适用性和扩展性要求,为复杂水动力环境水体水质高精度预测进行了新的探索.

关键词：特征注意力机制时间注意力机制 BiLSTM模型 LSTM模型珠江口水质预测

基于土地利用/覆被动态变化的粤港澳大湾区碳储量评价与预测

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环境科学 2024年第4期45卷 2321-2331页

作者：郑慧玲郑辉峰中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 中国人民解放军93617部队北京101400

土地利用/覆被变化会增加区域碳储量或引发碳损耗,进而影响全球气候.研究湾区土地利用与碳储量变化的影响机制,对区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.基于InVEST模型和PLUS模型,分析了粤港澳大湾区土地利用与碳储量的动... 详细信息

土地利用/覆被变化会增加区域碳储量或引发碳损耗,进而影响全球气候.研究湾区土地利用与碳储量变化的影响机制,对区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.基于InVEST模型和PLUS模型,分析了粤港澳大湾区土地利用与碳储量的动态变化特征及影响机制,进一步模拟预测了2030年3种发展情景(自然趋势情景、建设用地优先情景和生态优先情景)下土地利用类型变化对碳储量的影响.结果表明:(1)2000~2020年粤港澳大湾区的耕地(减少5.38%)和建设用地(增加8.68%)变化最显著,其余用地类型的变化较小.林地作为大湾区的主要用地类型,同样也是重要的碳库,空间上集中分布于东、北、西三面的台地和丘陵地区,碳储存低值区集中于中部平原,以建设用地为主.(2)受不同用地类型相互转化的影响,粤港澳大湾区的碳损失了20.12×10^(6) Mg.耕地和林地面积的减少以及建设用地面积的增加是碳损耗的主要原因.(3)模拟研究发现生态保护措施将有效提高区域碳储量.具体来说,当耕地、林地和草地向建设用地的转化减少20%,湿地和水体向建设用地的转化减少30%时(生态优先情景),区域碳储量可增加2.58×10^(6) Mg.研究结果可以为土地利用和城市发展规划的制定提供理论依据,促进粤港澳大湾区“碳达峰碳中和”目标的实现.

关键词：土地利用/覆被(LULC) 碳储量 InVEST模型 PLUS模型粤港澳大湾区(GBA)

数据注入攻击下ICPS的自适应事件触发弹性控制

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 866-874页

作者：薛威峰孙子文江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

为使工业信息物理系统(ICPS)抵御数据注入攻击,本文研究了事件触发弹性控制策略,采用自适应事件触发以减少通信资源,构建攻击估计器以降低攻击对系统性能的影响.通过H∞渐近稳定性准则推导估计器参数,采用Lyapunov-Krasovskii函数推导... 详细信息

为使工业信息物理系统(ICPS)抵御数据注入攻击,本文研究了事件触发弹性控制策略,采用自适应事件触发以减少通信资源,构建攻击估计器以降低攻击对系统性能的影响.通过H∞渐近稳定性准则推导估计器参数,采用Lyapunov-Krasovskii函数推导事件触发、数据注入攻击、网络延迟和弹性控制器之间的定量关系.以二自由度质量–弹簧–阻尼串联系统为被控对象, MATLAB仿真验证基于自适应事件触发的ICPS在数据注入攻击下的系统性能,结果表明所采取策略能保证系统的稳定性,并有效减少通信资源.

关键词： ICPS 数据注入攻击自适应事件触发弹性控制

顾及观测空间信息的CPⅢ网多维粗差可区分能力分析

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 670-676,711页

作者：闫广峰岑敏仪内江师范学院地理与资源科学学院四川内江641100 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756

高铁轨道控制网(CPⅢ网)是一个自由测站、自动观测的边角同测后方交会测量网,其观测值间的粗差可区分性除了与控制网设计空间有关外,还会受到全站仪自动观测等观测空间因素的影响.为此,在由粗差判断方程得到CPⅢ网多维观测值粗差可区分... 详细信息

高铁轨道控制网(CPⅢ网)是一个自由测站、自动观测的边角同测后方交会测量网,其观测值间的粗差可区分性除了与控制网设计空间有关外,还会受到全站仪自动观测等观测空间因素的影响.为此,在由粗差判断方程得到CPⅢ网多维观测值粗差可区分能力的设计空间相关关系基础上,考虑CPⅢ网数据采集中全站仪自动观测特点,引入观测值时序相关性,将观测值间的可靠性关系由传统只考虑设计空间影响扩展到综合评价设计空间和观测空间影响,挖掘得到符合CPⅢ网测量实际的多维粗差可区分能力的规律;然后,采用蒙特卡罗方法验证顾及观测空间信息的CPⅢ网多维粗差可区分能力的正确性.研究结果表明:CPⅢ网观测值可靠性会受到观测空间的影响,在粗差探测实践中应予以考虑;CPⅢ网中每个测量边观测值均有粗差发现与定位能力;观测同一个目标点的3个测量边中最多可发现并定位1个测量边中的2个粗差;当测站点无错误时,1个测站观测n个目标点的n个测量边中,最多可以发现并定位└n/2┘个测量边中的2└n/2┘个粗差.

关键词：高速铁路轨道控制网观测空间时序相关性粗差判断方程

基于视线协同和DMPC的载机-防御弹群协同主动防御制导策略

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1724-1733页

作者：杨登峰闫晓东西北工业大学航天学院陕西西安710072

在目标-攻击弹-防御弹群(target-attacker-defenders,TADs)系统中,防御弹群通过与目标(载机)异构协同、弹群间同构协同以保护载机并降低单弹脱靶的风险。针对TADs系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,采用机/弹协同和防御弹... 详细信息

在目标-攻击弹-防御弹群(target-attacker-defenders,TADs)系统中,防御弹群通过与目标(载机)异构协同、弹群间同构协同以保护载机并降低单弹脱靶的风险。针对TADs系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,采用机/弹协同和防御弹群协同的两层制导策略。在机弹协同方面,防御弹领弹与载机进行异构协同,考虑载机及防御弹领弹的机动能力限制,采用协同视线制导律(cooperative line of sight guidance,CLOSG)分别得到载机和防御弹领弹的制导指令;在防御弹群协同方面,考虑单弹计算能力约束,拦截时间约束和加速度约束,设计出基于分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的算法实现弹群从弹和防御弹领弹协同同时抵达并拦截攻击弹。仿真结果表明,多防御弹协同一致拦截制导算法能够实现TADs系统中载机和防御弹群的异构协同主动防御,并实现防御弹群的一致性同时拦截,以降低单弹脱靶的风险。

关键词：协同主动防御异构协同目标-攻击弹-防御弹群系统协同视线制导分布式模型预测控制一致性同时拦截

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基于动态尺度反向学习的改进金豺优化算法

系统工程理论与实践 2024年

作者：杜淼蔡建峰西北工业大学管理学院

金豺优化是一种模拟金豺狩猎协作行为的群智能优化算法，其依然面临着收敛精度低且容易陷入局部最小等缺陷. 反向学习可以有效改善元启发式优化算法的性能，其核心思想是以固定边界为参考生成反向解. 但是，种群边界是随迭代次数变... 详细信息

金豺优化是一种模拟金豺狩猎协作行为的群智能优化算法，其依然面临着收敛精度低且容易陷入局部最小等缺陷. 反向学习可以有效改善元启发式优化算法的性能，其核心思想是以固定边界为参考生成反向解. 但是，种群边界是随迭代次数变化而动态改变的， “动态边界”信息在算法中并未得到充分利用. 因此，本文引入种群“动态边界”来生成反向解，提出了两种改进反向学习模型: “动态尺度反向学习”和“准动态尺度反向学习”，改进模型生成的反向解能够更好地与种群共同完成勘探和开发过程. 进一步提出了一种“基于反向学习的金豺优化”算法，并将动态尺度反向学习和准动态尺度反向学习引入该算法中，得到了两种改进的金豺优化算法: 动态尺度反向金豺优化和准动态尺度反向金豺优化. 将所提算法与多种算法在标准测试数据集上进行仿真对比，结果证明了本文所提算法的有效性.

关键词：金豺优化反向学习动态尺度反向学习准动态尺度反向学习

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荧光光谱法的卤酸脱卤酶活性全细胞检测

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 413-418页

作者：陈鹏陆峰赵云丽沈阳药科大学药学院辽宁沈阳110016 海军军医大学药学院上海200433

卤酸脱卤酶能够降解对环境具有危害性的卤代羧酸类化合物,并且其具有立体选择性,可以拆分出纯手性的卤代羧酸,在环境保护和化学合成领域具有潜在的应用价值。建立卤酸脱卤酶活性的分析方法具有重要意义。催化性能较好的卤酸脱卤酶DehE... 详细信息

卤酸脱卤酶能够降解对环境具有危害性的卤代羧酸类化合物,并且其具有立体选择性,可以拆分出纯手性的卤代羧酸,在环境保护和化学合成领域具有潜在的应用价值。建立卤酸脱卤酶活性的分析方法具有重要意义。催化性能较好的卤酸脱卤酶DehE在弱碱性范围内(pH 8.00~9.50)能催化2-氯丙酸发生脱卤反应产生氢离子,从而改变弱缓冲能力反应体系的pH,而某些物质的荧光强度受溶液pH影响较大。进行了荧光-pH指示剂的筛选,并以此建立了基于荧光光谱法的卤酸脱卤酶活性全细胞检测方法。结果表明:筛选出的荧光-pH指示剂2-萘酚-6,8-二磺酸二钾能够灵敏地反映弱碱性范围内(pH 8.00~9.50)的pH变化。所建方法在20 mmol·L^(-1)的4-羟乙基哌嗪乙磺酸、pH 8.50、45℃、45 mmol·L^(-1)的2-氯丙酸条件下检测效果最好,并且能避免假阳性结果的出现。当被检测的菌液OD600=2.0时,15 min即可出现50%的荧光变化。采用HPLC验证了方法的专属性。该方法能够快速、简单、灵敏地在全细胞水平上检测卤酸脱卤酶活性。当微生物含有卤酸脱卤酶的活性与DehE相当时,所建立的方法对该微生物检测限为菌液OD600=0.3,具备对含有卤酸脱卤酶的微生物原位筛查分析潜力。

关键词：荧光光谱法卤酸脱卤酶酶活性检测正交试验设计全细胞检测

加载与干湿循环作用下土石混合料蠕变特性试验

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岩土力学 2024年第1期45卷 226-234页

作者：孙晨峰王步雪岩钱建固王家超张甲峰同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 上海民航新时代机场设计研究院有限公司上海200335

土石混合料在干湿循环作用下具有显著的蠕变性,其对高填方工程蠕变变形的影响不可忽略。为了研究了不同干密度及荷载水平对土石混合料湿化蠕变变形的影响,开展了9组土石混合料干湿循环作用下的压缩蠕变试验。结果表明,土石混合料的湿化... 详细信息

土石混合料在干湿循环作用下具有显著的蠕变性,其对高填方工程蠕变变形的影响不可忽略。为了研究了不同干密度及荷载水平对土石混合料湿化蠕变变形的影响,开展了9组土石混合料干湿循环作用下的压缩蠕变试验。结果表明,土石混合料的湿化蠕变变形随荷载水平的提高而增大,随干密度的提高而显著减小,但随着干密度进一步提高,湿化蠕变变形的减小幅度则明显弱化。土石混合料在干湿循环作用下的湿化蠕变变形与干湿循环次数对数之间较好地满足线性发展规律,初次湿化应变及湿化蠕变速率均同荷载水平及干密度之间符合幂函数特征,在此基础上提出了考虑不同干密度及荷载水平的土石混合料干湿循环蠕变经验模型。

关键词：填筑土土石混合料干湿循环蠕变干密度