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基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制

航空学报 2024年第1期45卷 13-28页

作者：刘明范睿超邱实曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度... 详细信息

针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度运动,建立精确且简洁的航天器姿轨一体化误差动力学模型;通过引入指数形式的预设性能函数,先验定量地约束航天器姿轨状态误差的动态和稳态过程;考虑到航天器相对运动模型的非线性特性,设计了基于全驱系统方法的反馈控制项,使闭环系统成为具有可配置特征结构的常线性系统,降低了后续控制器设计难度;进一步设计了包括自适应神经网络项的积分滑模控制器,以实现存在惯量不确定性和轨道摄动情况下的航天器高精度一体化控制;此外,利用改进粒子群算法进一步优化控制器参数,提高了控制器的工程应用性。数值模拟结果显示,在所提出的控制方法作用下,能够实现高精度姿轨一体绕飞,航天器状态轨迹始终处于预设性能包络内且控制输出无明显抖振,证明了所设计控制器的有效性和可应用性。

关键词：全驱系统方法 Lie群SE(3) 航天器姿轨一体化控制预设性能控制改进粒子群优化

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基于扩张观测器的航天器无速度旋量信息姿轨一体化控制

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南京信息工程大学学报（自然科学版） 2021年第1期13卷 1-9页

作者：范睿超孔宪仁胡文坤钟智雄哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 闽江学院计算机与控制工程学院福州350108

针对在轨飞行期间无法精确获得速度信息(角速度与质心速度)的情况,设计了基于扩张状态观测器的航天器姿轨一体化控制器.首先给出了基于对偶四元数的航天器姿轨一体运动学与动力学模型;然后针对速度旋量信息缺失的情形并考虑模型参数误... 详细信息

针对在轨飞行期间无法精确获得速度信息(角速度与质心速度)的情况,设计了基于扩张状态观测器的航天器姿轨一体化控制器.首先给出了基于对偶四元数的航天器姿轨一体运动学与动力学模型;然后针对速度旋量信息缺失的情形并考虑模型参数误差与外界扰动设计了扩张状态观测器,并利用Lyapunov稳定性定理分析观测误差的有限时间收敛性;最后基于该扩张观测器设计航天器姿轨一体快速终端滑模控制器,分析该控制系统的有限时间收敛性,并进行数值仿真验证.

关键词：姿轨一体化控制对偶四元数速度信息扩张状态观测器有限时间收敛

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基于ACELP的嵌入式语音编码算法

通信学报 2007年第10期28卷 48-54页

作者：范睿鲍长春李锐北京工业大学电子信息与控制工程学院语音与音频信号处理实验室北京100022

为实现对激励信号的精细描述,提出了一种基于ACELP模型的嵌入式语音编码算法,该算法通过逐层增加脉冲数以及采用一种新的自适应码书结构,能够保证各层编码的相对独立性以及编码器参数的最佳匹配。与以往基于ACELP模型的嵌入式编码算法相... 详细信息

为实现对激励信号的精细描述,提出了一种基于ACELP模型的嵌入式语音编码算法,该算法通过逐层增加脉冲数以及采用一种新的自适应码书结构,能够保证各层编码的相对独立性以及编码器参数的最佳匹配。与以往基于ACELP模型的嵌入式编码算法相比,实现的编码器能够获得具有嵌入结构的码流,不仅能够保证核心层的合成语音质量,而且在增强层也取得了与对应速率的现有标准编码器相当的合成语音质量。

关键词：语音编码码激励线性预测嵌入式编码自适应码书代数码书

海洋胶红酵母菌株Rhodotorula mucilaginosa CTD02的冷适应性机制研究

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海洋胶红酵母菌株Rhodotorula mucilaginosa CTD02的冷适应性机制...

作者：范睿中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

深海环境作为一个高压、低温(除海底火山口、热液口附近外)、黑暗以及寡营养的极端生境,生活在这里的微生物必须依靠其独特的生物合成与代谢途径来应对诸多恶劣条件。但直到现在,人们对这些生活在深海的微生物——尤其是真菌适应极端环... 详细信息

深海环境作为一个高压、低温(除海底火山口、热液口附近外)、黑暗以及寡营养的极端生境,生活在这里的微生物必须依靠其独特的生物合成与代谢途径来应对诸多恶劣条件。但直到现在,人们对这些生活在深海的微生物——尤其是真菌适应极端环境的生理机制的了解依然十分有限。本文通过对雅浦海沟2个站位的2个沉积物样品和2个水体样品在不同温度下进行分离纯化,以一株分离得到的胶红酵母Rhodotorula mucilaginosa CTD02菌株为研究模型,试图通过该菌株的生长特性、生理特征与组学分析(基因组、转录组分析)相结合的方法研究其冷适应性机制。CTD02菌株的温度生长实验显示,该菌株在4℃和25℃下均能生长,但4℃下生长较为缓慢,提示菌株为耐冷酵母,具有冷适应性。同时,4℃时CTD02菌株的细胞膜脂肪酸不饱和度较25℃有显著提高,提示菌株细胞膜的脂肪酸不饱和度与其低温适应性密切相关。进一步通过组学分析(基因组、转录组分析)研究CTD02菌株的低温适应机制。全基因组测序分析显示,菌株基因组大小为20.24 Mb,GC含量60.49%。转录组学分析显示,4℃培养条件下的菌株与25℃的表达差异较大,共获得3107个显著差异基因,其中2112个显著上调基因,995个显著下调基因。低温抑制了CTD02菌株在RNA加工与修饰、染色质结构与动力学、能量生产和转换、细胞周期控制、细胞分裂、染色体分裂以及氨基酸转运与代谢和脂肪酸合成与代谢等通路的基因转录水平,这些通路上发生差异表达的基因是菌株在低温环境下生长速率降低、细胞形态改变的主要原因。此外,CTD02菌株在不饱和脂肪酸代谢与合成通路上的基因在低温条件下转录水平变化显著。因此,我们选择了脂肪酸合成通路上的七个代表性基因进行了实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证,验证结果与转录组数据分析相符。我们进一步选择了脂肪酸合成通路中的两个表达差异幅度最大的基因,长链脂肪酸-辅酶A连接酶2(ACSBG2)基因和乙酰辅酶A酰基转移酶1(ACAA1)进行基因沉默。在我们分别沉默了这两个基因后,通过RTqPCR的方法对脂肪酸合成通路上相关基因表达水平进行了测定,发现两个基因的下游基因的表达量都出现明显下调。同时,基因沉默后的重组菌株在低温下的生长速度均高于野生型菌株。综合以上数据,我们认为酵母菌CTD02菌株脂肪酸合成途径上的两个关键基因ACSBG2基因与ACAA1基因与其低温适应性密切相关。ACSBG2基因通过降低脂肪酸末端乙酰基的活化能力来缩短细胞膜脂肪酸链的长度,从而提高细胞膜在低温下的流动性能力。ACAA1基因的发现揭示了低温下真核微生物可通过对乙酰CoA代谢去向的调控来抑制胆固醇的合成,从而增加了胞内脂肪酸的合成,保证低温下细胞膜的脂肪酸供给。常温与低温下基因沉默后重组菌株的细胞膜脂肪酸含量成分测定结果也验证了我们的推测,调整细胞内不饱和脂肪酸的含量与短链不饱和脂肪酸的比例是深海酵母菌株CTD02应对低温环境的一个主要方式。

关键词：深海红酵母冷适应机制转录组基因沉默

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基于传统民居价值保护下的徽州民宿改造研究

基于传统民居价值保护下的徽州民宿改造研究

作者：范睿合肥工业大学

学位级别：硕士

本文将徽州传统民居类民宿作为研究对象,以价值保护为理论基础,对传统村落逐渐废弃的传统民居进行活化研究。文章研究内容包括:传统民居价值的概念及内容研究;徽州传统民居各构件价值解析;民宿改前传统民居价值评估;传统民居类民宿改造... 详细信息

本文将徽州传统民居类民宿作为研究对象,以价值保护为理论基础,对传统村落逐渐废弃的传统民居进行活化研究。文章研究内容包括:传统民居价值的概念及内容研究;徽州传统民居各构件价值解析;民宿改前传统民居价值评估;传统民居类民宿改造具体内容以及基于传统民居价值保护下民宿改造策略。其中,民居各构件价值解析、价值评估以及民宿改造具体内容为本文的核心章节。传统民居价值是建筑遗产价值应用于传统民居后的产物。本文对现有文献进行整理得出传统民居价值有三大类——物质价值、精神价值、社会价值,并对其所含价值类型进行了梳理与解读。本文选取徽州传统民居为研究对象,将其分为建筑立面、宅居空间、建筑装修、建筑结构几个部分并以物质、精神、社会价值为基础进行价值解析,从而对以价值保护为角度的民宿针对性改造提出理论依据。民宿原貌的传统民居价值评估是民宿改造研究的基础,本文对传统民居价值进行归纳整理,制定评估体系并以专家问卷为手段,运用AHP层次分析法计算评价指标权重。本文选取半榻山房、半山闲客、南山巷3号、半日闲为调研对象通过主、客观评价指标打分,进行传统民居价值取向判定。从而对传统民居民宿化改造中建筑构件的去、留、改问题进行指导。另外,本文从建筑结构、墙体定位、空间营造、材料置入、立面改造为研究方向对民宿改造内容进行归纳总结。判定不同改造内容对传统民居价值的影响,并以价值取向为基础,针对建筑立面、宅居空间、建筑装修、建筑结构四个方面提出具体的改造策略以及强度限定。传统民居的民宿化改造,最根本目是在价值保护的基础上将现代文明与历史记忆相融,达到传统民居的活化再生,提高文化认同感、实现中华民族文化复兴。

关键词：传统民居价值民宿改造徽派建筑

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考虑空调负荷需求响应的负荷恢复量削减方法

电工技术学报 2022年第11期37卷 2869-2877页

作者：范睿孙润稼刘玉田电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 济南250061

温控负荷的冷负荷启动特性导致停电后负荷量增加,使其可能超过系统的最大可恢复负荷量。为保证负荷恢复的顺利进行,以空调负荷作为温控负荷的代表,提出一种考虑需求响应的负荷恢复量削减方法。首先,建立了计及停电时间的空调负荷聚合功... 详细信息

温控负荷的冷负荷启动特性导致停电后负荷量增加,使其可能超过系统的最大可恢复负荷量。为保证负荷恢复的顺利进行,以空调负荷作为温控负荷的代表,提出一种考虑需求响应的负荷恢复量削减方法。首先,建立了计及停电时间的空调负荷聚合功率估计模型,快速计算停电后的空调负荷聚合功率;然后,综合考虑暂态安全约束以及系统可提供的恢复功率,确定变电站单次最大可恢复负荷量;最后,基于空调负荷群聚合功率估计模型和变电站单次可恢复负荷量限值,利用需求响应技术削减负荷恢复量,保证单次负荷恢复量在限值之内。仿真结果表明,所提方法在不同场景下能够通过需求响应技术实现空调负荷恢复量削减,保证系统的可靠恢复。

关键词：负荷恢复需求响应空调负荷冷负荷启动

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基于TCP/IP协议的远程控制系统

基于TCP/IP协议的远程控制系统

作者：范睿中南大学

学位级别：硕士

摘要：随着网络技术的发展,远程控制技术在远程办公、远程教育、远程维护和远程协助等领域得到了极其广泛的应用。本文以TCP/IP网络协议、木马原理为基础,采用广泛应用的C/S系统体系结构,对远程控制系统进行研究和设计。本文所设计的远... 详细信息

摘要：随着网络技术的发展,远程控制技术在远程办公、远程教育、远程维护和远程协助等领域得到了极其广泛的应用。本文以TCP/IP网络协议、木马原理为基础,采用广泛应用的C/S系统体系结构,对远程控制系统进行研究和设计。本文所设计的远程控制系统以面向对象技术进行编程,在网络通信部分采用面向连接的传输协议。远程控制系统分为控制端和被控端两部分,控制端启动后进入等待连接状态,被控端启动后主动对控制端进行循环连接请求,直到建立连接。控制端与被控端直接通过自定义协议命令进行通信,控制端将操作转化为协议命令发送给被控端,被控端首先解析出协议命令,随后执行相应命令操作,即实现了远程控制。本文以远程访问、远程操作、远程硬件关机与重启、文件传输、即时信息提醒和查看远程硬件信息等功能的设计与实现为例对远程控制系统进行研究。测试表明,本文设计的基于TCP/IP网络协议的C/S模式远程控制系统是合理有效的,完全可以正常使用,而且实现了大部分最基本的功能,可以满足一般用户的需求。图29个,表4个,参考文献60篇。

关键词： C/S socket 远程控制 TCP/IP 木马

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基于遗传算法的神经网络洪水预报研究与应用

基于遗传算法的神经网络洪水预报研究与应用

作者：范睿哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

洪水预报是适应自然、减免损失的非常重要的防洪非工程措施,直接为防汛抢险、水资源合理利用与保护、水利工程建设与运用管理和发展工农业生产服务。水文预报是一个复杂的系统,且具有很强的非线性特征。目前,不论是确定性水文预报模型,... 详细信息

洪水预报是适应自然、减免损失的非常重要的防洪非工程措施,直接为防汛抢险、水资源合理利用与保护、水利工程建设与运用管理和发展工农业生产服务。水文预报是一个复杂的系统,且具有很强的非线性特征。目前,不论是确定性水文预报模型,还是统计模型都是以实测资料为基础建立起来的一类数学模型,由于受许多建模假设的限制,这些模型很大程度上只是对实际水文规律的一种近似模拟,难以用于处理水文现象及其要素之间内在的、复杂的非线性关系。在综述国内外研究的基础上,本文把人工神经网络和遗传算法结合起来,尝试建立GA-LMBP神经网络洪水预报模型。本文的主要研究工作概括如下: 1、系统的阐明了BP神经网络的基本原理和学习训练过程,分析了BP网络存在的缺陷,介绍了通用的一些改进措施。 2、针对水文现象以及各水文要素之间关系的复杂性,利用遗传算法全局搜索能力强的特点与人工神经网络模型学习能力强的特点,把遗传算法用于神经网络初始权重的优化,设计出GA-LMBP算法,可以在一定程度上克服神经网络模型训练中普遍存在的局部极小点问题。 3、以某水库33年的最大日库区径流资料数据为例,对GA-LMBP神经网络算法进行计算和检验,运用MATLAB软件进行仿真,并与单一运用常用BP改进算法的仿真结果进行比较,结果显示GA-LMBP算法稳定更好、鲁棒性强,有效的提高了洪水预报的精度。

关键词：洪水预报 BP神经网络遗传算法

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牛奶中含氮外源污染物的红外光谱检测研究

牛奶中含氮外源污染物的红外光谱检测研究

作者：范睿山东理工大学

学位级别：硕士

目的:基于近红外光谱定量分析牛奶中含氮掺假物质（氯化铵、三聚氰胺、植物水解蛋白）,比较未经处理的掺假牛奶和三氯乙酸前处理后的掺假牛奶建立对应的定量分析模型并比较其差别,建立并优化含氮掺假物质牛奶近红外定量分析模型;同时探... 详细信息

目的:基于近红外光谱定量分析牛奶中含氮掺假物质（氯化铵、三聚氰胺、植物水解蛋白）,比较未经处理的掺假牛奶和三氯乙酸前处理后的掺假牛奶建立对应的定量分析模型并比较其差别,建立并优化含氮掺假物质牛奶近红外定量分析模型;同时探究基于近红外光谱技术定量分析花生牛奶成分的可行性。方法:配制不同浓度的含氮掺假物质（氯化铵、三聚氰胺、植物水解蛋白）的掺假牛奶,使用三氯乙酸前处理制备清液。优化不同掺假物质的近红外光谱采集条件,结合TQ软件对建模方法、光谱预处理、建模波长范围、主成分数和异常点进行优化分析定量分析模型。模拟花生牛奶生产工艺配制不同浓度花生含量和奶粉含量的花生牛奶,使用傅里叶变换近红外光谱仪积分球模块扫描,结合TQ软件建立模型,验证定量分析花生牛奶中成分的可行性。结果:1、漫反射氯化铵含量定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP分别是0.0761、0.9914、0.5870,回收率135.94%;透射氯化铵含量定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP分别是0.0324、0.9984、0.0498,回收率为107.60%。漫反射三聚氰胺含量定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP分别为0.0164、0.9835、0.0216,回收率为107.02%;透射三聚氰胺含量定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP分别为0.00858、0.9955、0.0497,回收率为105.03%。漫反射植物水解蛋白定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP分别为0.224、0.9841、0.214,回收率为93.24%;透射采集植物水解蛋白定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP分别是0.175、0.9903、0.138,回收率为98.73%。2、建立花生浆定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP依次为0.573、0.9997、3.73,回收率为104.43%;建立奶粉含量定量分析模型,RMSEC、R、RMSEP依次为0.066、0.9557、0.183,回收率为103.99%结论:1、未经处理的掺假牛奶样品和三氯乙酸前处理后的掺假牛奶都可以建立掺假物质定量分析模型,适合定量分析牛奶中含氮掺假物质（氯化铵、三聚氰胺、植物水解蛋白）。近红外光谱检测技术具有污染小、快速、高效的优点。2、三氯乙酸打破了牛奶胶体乳浊液体系,离心后变成一种清液,使用近红外光谱建立的透射分析模型更加稳定、精确。可以用于牛奶中含氮掺假物质（氯化铵、三聚氰胺、植物水解蛋白）的检测,构建的模型的RMSEC、RMSEP、R和回收率四个指标都比直接扫描构建的模型优异。3、初步证明了近红外光谱可以用于应用于花生牛奶定量分析。受花生牛奶制备工艺的影响:均质处理、蛋白颗粒、脂肪球及添加剂等是建模中的不稳定因素,若提高花生牛奶的制备工艺近红外光谱技术有望应用于其产品质量检测。

关键词：近红外定量分析牛奶掺假含氮掺假物质花生牛奶