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多反射极相位补偿型容栅传感器位移测量方法及实验研究

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多反射极相位补偿型容栅传感器位移测量方法及实验研究

作者：马世东西安理工大学

学位级别：硕士

容栅测量技术作为一种成本低、精度高、抗干扰能力强的位移测量方法,广泛应用于精密检测领域中。随着国内制造水平的不断发展,容栅类数显产品逐渐趋于成熟,但在技术创新能力方面,相较于国外高端产品的测量性能还存在着差距。典型容栅传... 详细信息

容栅测量技术作为一种成本低、精度高、抗干扰能力强的位移测量方法,广泛应用于精密检测领域中。随着国内制造水平的不断发展,容栅类数显产品逐渐趋于成熟,但在技术创新能力方面,相较于国外高端产品的测量性能还存在着差距。典型容栅传感器的测量分辨力和精度取决于电极刻划的精密程度,目前多采用蚀刻技术进行电极制作,由于受到机械加工水平的限制,精度较难进一步提高。对此,本文对现有容栅传感器测量精度的影响因素进行研究分析,设计出一种多反射极相位补偿型容栅位移传感器结构,进一步提高传感器分辨力和精度。首先,利用等效电路法分析典型容栅传感器的测量机理,在此基础上通过减小发射电极信号细分程度的方法提高理论测量分辨力,通过设计多反射电极结构的方法,对应原理非线性误差曲线的不同位置,实现相位非线性误差的补偿,最终设计出该新型容栅结构,并推导其位移-相位计算公式。利用有限元仿真软件从理论上定性、定量分析参数设计对边缘效应影响程度,并确定传感器参数的设计思路。结合国内普通PCB板厂的工艺及指示表测试架的定位尺寸,对比典型容栅、多反射极相位补偿型容栅结构的理论分辨力大小,确定发射电极组数为7组,发射电极的节距为3.048mm,并进行传感器设计,实现0.002mm的理论分辨力。通过矢量分析法对接收电极上的信号进行合成,分析高次谐波对输出信号相位的影响程度,使用MATLAB软件对几种典型信号进行频谱分析,选择矩形波作为本系统的激励电压信号形式。其次,确定以STM32L071为核心的鉴相式容栅测量应用系统整体方案,包括屏幕显示、公英制切换、按键清零、上位机显示等。为避免系统掉电时丢失基准,设计出一套由USB及锂电池组成的双供电电源管理系统;用4位扭环计数器方案及异或调制器产生8路相位差为135°的激励电压信号;根据传感器输出信号特性,设计出解调、滤波、整形信号处理电路;微控制器读取基准的方波信号与任一位置的方波信号异或计算出位移量。使用EDA工具Altium Designer完成传感器和测量系统的硬件设计、制板以及测试平台搭建。最后,利用全自动指示表检定仪和标准量块完成多反射极相位补偿型容栅测量系统的精度检定。利用格罗布斯准则、平均值滤波和死区处理等方法减小或消除粗大误差和随机误差;利用分段线性补偿算法对周期性系统误差进行补偿。检定结果表明,该容栅传感器在全量程12.7mm内分辨力达到0.002mm,示值误差小于0.005mm,相较于典型容栅结构,测量精度大幅度提高。

关键词：多反射极相位补偿鉴相式误差分析

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一种单输入双输出高增益DC-DC变换器

电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 44-58页

作者：汪诚张善路张佳琪张浩东华红婷李磊南京理工大学自动化学院江苏南京210094

随着分布式发电在中低压场合的应用越来越广泛,对高增益直流变换器的需求日益增加。提出一种新型单输入双输出高增益DC-DC变换器。该变换器在传统Boost电路基础上引入电容和二极管组成极性反向极,功率端口通过差分连接方式互联,提高了... 详细信息

随着分布式发电在中低压场合的应用越来越广泛,对高增益直流变换器的需求日益增加。提出一种新型单输入双输出高增益DC-DC变换器。该变换器在传统Boost电路基础上引入电容和二极管组成极性反向极,功率端口通过差分连接方式互联,提高了变换器电压增益,降低了开关管电压应力;同时端口功率控制彼此独立,进一步提高了电能路由的灵活性。详细分析了该变换器的电路结构和工作原理,推导出稳态特性下的电压增益、主要开关器件电气应力以及电流纹波等表达式。在此基础上,提出了基于矢量时间作用的模型预测控制策略,建立了该变换器预测模型、推导出开关管矢量时间以及设计了目标函数寻优过程。最后,通过仿真和实验验证了所提变换器及其控制策略不仅可行、有效,而且具有高运行效率与低电压应力。

关键词：分布式发电高增益差分结构低电流纹波模型预测控制

海州湾浮游桡足类丰度的季节变化及其与环境因子的相关性

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海洋学报 2024年第3期46卷 89-97页

作者：任爽宁张硕高世科路吉坤伏光辉上海海洋大学海洋生物资源与管理学院上海201306 连云港市海洋与渔业发展促进中心江苏连云港222002

浮游桡足类是浮游动物中的一个重要类群,研究浮游桡足类的分布特征及其与环境因子的相关性具有重要意义。本研究利用广义加性模型(GAM)对2003-2022年江苏连云港海州湾人工鱼礁区及邻近海域的环境监测数据进行分析,探讨了浮游桡足类的季... 详细信息

浮游桡足类是浮游动物中的一个重要类群,研究浮游桡足类的分布特征及其与环境因子的相关性具有重要意义。本研究利用广义加性模型(GAM)对2003-2022年江苏连云港海州湾人工鱼礁区及邻近海域的环境监测数据进行分析,探讨了浮游桡足类的季节变化、空间分布及其与环境因子的相关性。结果表明,浮游桡足类丰度季节间差异极显著(p <0.01),均值由大到小依次为春季、夏季、秋季。丰度空间分布总体呈现人工鱼礁区低、近岸南部海域高的分布态势。GAM结果显示,季节间主要影响因子有同有异,春季是溶解氧浓度、叶绿素a浓度、硅酸盐浓度和硝酸盐浓度;夏季是生化需氧量、硅酸盐浓度、铵盐浓度和温度;秋季是盐度、溶解氧浓度、磷酸盐浓度和悬浮物含量。本研究可为进一步认识人工鱼礁海域浮游动物结构以及针对人工鱼礁海域栖息地适宜性评价提供参考。

关键词：浮游桡足类季节变化空间分布广义加性模型分析

融合子采样与负采样的自适应知识图谱嵌入模型

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数据分析与知识发现 2024年

作者：路稳吴贞东彭莉兰陈祥瑞马欢四川师范大学计算机科学学院四川师范大学可视化计算与虚拟现实四川省重点实验室西南交通大学计算机与人工智能学院可持续城市交通智能化教育部工程研究中心

[目的]针对知识图谱嵌入（KGE）模型学习过程中，由于数据规模增长带来的实体采样质量不高、正负样本分布欠均衡等问题，提出了一种融合子采样与负采样的自适应知识图谱嵌入模型（SSF）。[方法]首先，引入K-Meams聚类算法，基于实体感... 详细信息

[目的]针对知识图谱嵌入（KGE）模型学习过程中，由于数据规模增长带来的实体采样质量不高、正负样本分布欠均衡等问题，提出了一种融合子采样与负采样的自适应知识图谱嵌入模型（SSF）。[方法]首先，引入K-Meams聚类算法，基于实体感知负采样策略，选取与正样本高度相关的负样本，缓解了样本稀疏性和采样质量问题；其次，采用多维子采样策略，通过动态调整正负样本比例，优化样本数据集结构，确保样本类别分布均衡；最后，搭建门控网络，通过计算数据集词频，模型能够自适应选择Freq和Uniq采样函数，提升输出实体与关系嵌入的准确性。[结果]在FB15k-237和WNRR18数据集上进行对比实验，结果表明SSF模型在MRR指标上相较于基线模型最高提升了33%。[局限]由于负采样策略的计算复杂度较高，本文未能全面分析SSF模型的复杂度和效率。[结论]本文提出的SSF模型充分融合了子采样与负采样策略优点，在MR、MRR、Hit@N三个指标上均优于基线模型，能够提升知识图谱嵌入的质量和模型泛化能力。

关键词：知识图谱嵌入负采样策略子采样策略门控机制

基于改进暗通道先验去雾的无人机目标检测研究

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激光杂志 2024年第7期45卷 102-110页

作者：路佩东范菁孙书魁云南民族大学电气信息工程学院云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室昆明650031

图像去雾是图像处理领域的一个重要研究热点。为了解决雾霾天气下图像的去雾与增强问题,提出了一种基于改进暗通道的去雾算法。首先为了使雾霾图像更接近无雾图像,提高图像的清晰度,该算法分别减少雾图像的RGB通道值,并结合每个减少的... 详细信息

图像去雾是图像处理领域的一个重要研究热点。为了解决雾霾天气下图像的去雾与增强问题,提出了一种基于改进暗通道的去雾算法。首先为了使雾霾图像更接近无雾图像,提高图像的清晰度,该算法分别减少雾图像的RGB通道值,并结合每个减少的通道和其他两个先前未减少的通道,使用该图像去雾算法后再对三个新图像加权来恢复图像;为了解决图像天空区域出现颜色失真的问题,设置了一个参数K来分别计算天空区域和非天空区域的透射率;为了解决图像中亮度过暗和增加目标对比度,本文引入CLAHE的方法对图像进行增强处理。实验结果表明:本算法在5张图像的对比度值分别是MDCP和RSD算法的2倍多和3倍多,在5张图像中的信息熵均值为7.5589,均明显优于其余2种算法,并且该算法在雾霾天气下目标检测的平均精度可达73%,相比于未经处理图像前提升了15%,具有一定的可行性。

关键词：去雾增强暗通道模型颜色通道自适应天空 CLAHE 无人机视角目标检测

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基于深度学习的空中目标威胁评估技术研究

系统仿真学报 2024年

作者：江达伟董阳阳张立东路宵董春曦中国人民解放军93209部队西安电子科技大学电子工程学院

在电子对抗作战中，目标威胁评估的准确性直接影响作战决策以及作战资源的分配，为了实现对空中作战目标的有效评估，提出了一种基于深度学习的空中目标威胁评估方法。根据空中目标的威胁特性，从平台层和设备层两个角度出发，对电子对... 详细信息

在电子对抗作战中，目标威胁评估的准确性直接影响作战决策以及作战资源的分配，为了实现对空中作战目标的有效评估，提出了一种基于深度学习的空中目标威胁评估方法。根据空中目标的威胁特性，从平台层和设备层两个角度出发，对电子对抗作战所面对的空中目标的威胁属性进行了分析，构建了空中目标威胁评估指标体系，并建立了空中目标威胁评估指标数据集。以卷积神经网络为基础，并引入残差结构对该网络进行优化，建立了威胁评估模型，并利用构建的指标数据集进行训练，从而得出空中目标的威胁排序。通过仿真实验，验证了本文所提威胁评估方法准确率高，鲁棒性强具有较好的适用性和有效性，为威胁评估提供了一种新思路。

关键词：电子对抗威胁评估深度学习残差网络残差卷积自编码器

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基于力位感知技能学习的轴孔柔顺装配方法

图学学报 2024年第2期45卷 250-258页

作者：路龙飞王峻峰赵世闻李广丁鑫涛华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

针对传统机器人轴孔装配方法建立精确几何接触模型难、学习方法需要样本大和初始姿态偏差大且成功率低的问题,提出了一种基于力位感知装配技能学习的机器人轴孔柔顺装配方法。在搜孔阶段均匀采集轴未入孔的力和力矩样本数据,构建力-动... 详细信息

针对传统机器人轴孔装配方法建立精确几何接触模型难、学习方法需要样本大和初始姿态偏差大且成功率低的问题,提出了一种基于力位感知装配技能学习的机器人轴孔柔顺装配方法。在搜孔阶段均匀采集轴未入孔的力和力矩样本数据,构建力-动作数据集,搭建多层感知机(MLP)和注意力模块网络进行监督学习、生成力-动作映射判别模型,根据装配过程中的六维力信号预测下一步装配动作,减小轴中心线与孔中心线的夹角和距离,完成轴孔对准操作;在插孔阶段设计了一种以位置控制为内环的柔顺控制算法,通过设置轴端面的期望接触力,在六维力传感器数据反馈的作用下以主动顺应方式实时调整轴的位置和方向。以最小间隙为0.1 mm的单轴孔为对象,设计了100组装配实验,在平均时间为15.1s内的装配成功率为94%。通过与其他装配方法比较,提高了轴孔装配的效率和成功率。

关键词：轴孔装配力位感知技能学习注意力机制阻抗控制

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海州湾人工鱼礁区和河口区食物网结构与功能的比较

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生态学报 2024年第2期44卷 579-590页

作者：高世科姚永琪陈涛张硕路吉坤伏光辉上海海洋大学上海201306 江苏连云港渔业发展促进中心连云港222002

近年来,在快速变化的近海环境和人类活动的共同影响下,渔业资源的管理和可持续利用对保护和恢复海洋生态系统越来越重要。基于2020—2021年的渔业资源数据构建了海州湾海域人工鱼礁生态系统(ARE)和河口生态系统(EE)的生态系统能量通道模... 详细信息

近年来,在快速变化的近海环境和人类活动的共同影响下,渔业资源的管理和可持续利用对保护和恢复海洋生态系统越来越重要。基于2020—2021年的渔业资源数据构建了海州湾海域人工鱼礁生态系统(ARE)和河口生态系统(EE)的生态系统能量通道模型(Ecopath),比较和分析了两个区域食物网结构与功能的差异性和相似性。结果显示,ARE的生物量流动直接或间接来自碎屑食物链。I—III营养级占生态系统总生物量流量的97.98%以上;EE的生物量流动来自于初级生产力食物链。I—III营养级占生态系统总生物量流动的99.88%以上。浮游生物是具有自下而上控制效应的重要结构功能类群,顶级捕食者则控制着两个生态系统的自上而下的效应。总体而言,EE的Finn循环指数(FCI)、Finn平均路径长度(FMPL)、连通性指数(CI)、系统杂食性指数(SOI)和优势度/容纳量(A/C)较高,比ARE更成熟,但ARE的自由度/容纳量(O/C)和多样性指数(H)较高,食物网结构更多样化、更稳定。研究认为,人工鱼礁建设的持续进行,将有助于增强渔业资源的养护并推动海州湾生态系统走向更加成熟、稳定和健康的状态。

关键词：生态系统能量通道模型(Ecopath) 食物网海州湾人工鱼礁河口

平灾结合视角下灾后重建乡村公共空间韧性重构路径及规划响应——以北京佛子庄村为例

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城市发展研究 2024年第7期31卷 1-6页

作者：孟世玉何羽丰陈语轲丁涣茹张云路北京林业大学园林学院

“23·7”极端强降雨对北京西南部山区造成了严重的灾害。乡村地区由于基础设施薄弱，损失较大。重构具有韧性特征的乡村公共空间，是科学推进受损乡村恢复重建和有效应对未来自然灾害的重要手段。但既有研究尚未系统提出极端天气频发... 详细信息

“23·7”极端强降雨对北京西南部山区造成了严重的灾害。乡村地区由于基础设施薄弱，损失较大。重构具有韧性特征的乡村公共空间，是科学推进受损乡村恢复重建和有效应对未来自然灾害的重要手段。但既有研究尚未系统提出极端天气频发背景下乡村公共空间韧性重构的框架和路径。因此，本研究首先通过文献回顾和理论分析揭示了平灾结合视角下乡村公共空间的韧性特征内涵；其次，通过构建“双明确—双评估—双响应”乡村公共空间韧性重构的技术框架，明确参与主体和空间类型，并基于平时空间品质评估和灾时空间韧性评估，提出了宏观、中观、微观空间规划路径和应急管理响应机制；最后，以“23·7”特大暴雨洪涝灾害北京市灾后重建示范点房山区佛子庄村为例进行应用实践，以期为灾后乡村公共空间的规划重构和恢复重建提供一定的科学支撑和实践借鉴。

关键词：韧性景观乡村乡村公共空间平灾结合规划路径