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双臂系统协同控制研究综述:从经典到基于学习的算法

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控制理论与应用 2023年

作者：王东邱超超贺威王伟大连理工大学控制科学与工程学院北京科技大学人工智能研究院

双臂系统的协同控制技术在机器人领域发挥重要的作用,它可以协助人类在工业生产,家庭服务,太空及深海等非结构化环境完成复杂危险的任务.然而,双臂机器人是一个强耦合、高度非线性和不确定性系统,其协同控制问题是一个具有挑战性的课题... 详细信息

双臂系统的协同控制技术在机器人领域发挥重要的作用,它可以协助人类在工业生产,家庭服务,太空及深海等非结构化环境完成复杂危险的任务.然而,双臂机器人是一个强耦合、高度非线性和不确定性系统,其协同控制问题是一个具有挑战性的课题.本综述首先回顾了双臂系统的发展历程,其次对该系统的结构、建模、控制及其应用进行介绍.特别地,详细归纳了双臂系统的协同控制方法:如协同搬运时的主从控制、力/位混合控制和阻抗控制等经典方法;基于神经网络和模糊系统的智能控制方法;基于强化学习的数据驱动方法在机器人控制取得的最新进展.最后,展望了双臂系统的未来发展趋势.

关键词：双臂系统仿人机器人协同控制智能控制强化学习

氧化石墨烯/两性壳聚糖插层复合物对水泥水化产物晶体结构及力学性能的影响

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氧化石墨烯/两性壳聚糖插层复合物对水泥水化产物晶体结构及力学...

作者：邱超超陕西科技大学

学位级别：硕士

水泥基材料目前依然是世界范围内的主要建筑材料，水泥基材料的发展趋势是高强度、长寿命和绿色化。水泥基材料目前的研究热点及关键是在增强的同时增韧。本研究主要探索了氧化石墨烯（GO）及其与两性壳聚糖（CTA-CMCTS）的插层复合物（... 详细信息

水泥基材料目前依然是世界范围内的主要建筑材料，水泥基材料的发展趋势是高强度、长寿命和绿色化。水泥基材料目前的研究热点及关键是在增强的同时增韧。本研究主要探索了氧化石墨烯（GO）及其与两性壳聚糖（CTA-CMCTS）的插层复合物（CTA-CMCTS/GO）对水泥基复合材料微观结构及拉伸强度、耐折强度的影响，通过改变水泥水化产物微观结构来提高其强度、韧性及抗裂缝能力。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨，再经过对其超声波破碎分散制备了GO纳米片层分散液，再与CTA-CMCTS制备得到CTA-CMCTS/GO。将GO纳米相片层和CTA-CMCTS/GO分别掺入水泥基材料中，研究了其对水泥水化产物晶体结构和水泥胶砂力学性能的影响。SEM检测结果表明，GO及CTA-CMCTS/GO掺加到水泥中后，对水泥水化产物的形状有调控作用。XRD检测结果表明，GO及CTA-CMCTS/GO促进水泥水化产物中钙矾石（AFt）、氢氧化钙（CH）等水泥水化产物晶体的生成及生长。力学性能检测表明，掺入GO及其插层复合材料的水泥基材料的抗压强度和抗折强度明显提高。结果显示，当GO及CTA-CMCTS/GO掺量分别达到0.02%及0.05%时，水泥基材料的抗压强度分别达到最大即79.5MPa及83.2MPa，抗折强度分别达到最大的即7.7MPa及9.6MPa。研究结果表明CTA-CMCTS/GO能够调控水泥水化产物的形状，促使水泥水化反应形成规整的花状和块状晶体，使得水泥基复合材料的强度特别是拉伸强度和耐折强度显著的提高。研究结果证实了CTA-CMCTS/GO在水泥基复合材料德水化过程起到模板作用，能够调控水泥水化产物的微观结构及提高水泥基复合材料的韧性，同时提出了CTA-CMCTS/GO调控水泥基复合材料微观结构的作用机理。本研究结果提供了一种可显著增强增韧水泥基复合材料的新方法，具有潜在的应用前景。

关键词：氧化石墨烯水化反应抗压强度抗折强度模板作用

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多孔碳材料的合成及其储能应用的研究

多孔碳材料的合成及其储能应用的研究

作者：邱超超山东科技大学

学位级别：硕士

随着科技的进步和经济的发展,新能源技术已广泛应用到我们生活的方方面面,例如便携式电子产品,电动交通工具,大规模智能电网。其供能系统主要采用锂离子电池,但是其容量已满足不了当前越来越高的需求,开发新型的电化学储能技术势在必行... 详细信息

随着科技的进步和经济的发展,新能源技术已广泛应用到我们生活的方方面面,例如便携式电子产品,电动交通工具,大规模智能电网。其供能系统主要采用锂离子电池,但是其容量已满足不了当前越来越高的需求,开发新型的电化学储能技术势在必行。二次硫电池相比于锂离子电池具有更高的安全性,更高的比容量,更低的价格及环境友好等优点,受到了广泛的关注,被认为是有前景的二次储能系统之一。然而,在实际开发过程中,二次硫电池存在许多挑战。首先,正极活性物质硫具有较差的导电性;其次,充放电过程中产生的多硫化物造成体积膨胀,导致活性物质脱落;再次,多硫化物易溶解于电解液中,吸附在负极表面,导致其容量的快速衰减,因此高比容量二次硫电池的商业化发展受到了极大地限制。本论文针对上述问题,制备了具有优秀性能的多孔碳作为活性物质硫的载体,其具有较大的比表面积（1498 m2 g-1）,导电性好,制备简单,无污染等优点,与单质硫复合作为二次硫电池正极材料可以提高正极的导电性,多孔性有效缓解充放电过程中的体积膨胀,一定量的氮元素掺杂可以有效抑制“穿梭效应”,提高二次硫电池的循环稳定性。因此,本论文将以多孔碳作为硫的载体,并研究其在锂硫电池与铝硫电池中的作用,进一步分析电化学性能及反应机理。主要内容如下:（1）利用非传统碳源——卤化高分子（如聚偏二氟乙烯PVDF;聚偏二氯乙烯PVDC）,经过脱卤反应,在室温下即可得到高质量的碳纳米材料,脱除官能团后的碳源具有高反应活性,不但可以高效的C-C偶联（即成碳反应）制备具有一定石墨化程度的碳材料,还可以在其他非金属掺杂剂存在的情况下（如三聚氰胺）,完成C对于有机元素（如N）的偶联。（2）以PVDF作为碳化的前驱体,在氨基钠的作用下通过脱卤反应合成多级孔碳材料,并通过熔融扩散法与硫复合制备HPC@S复合材料,并用其制作锂硫电池。材料中丰富的微孔结构可使硫的负载量高达71.51%;材料良好的导电性为锂离子和电子提供了传输通道,加快锂硫电池的电化学反应。对不同碳化温度合成的材料进行电化学测试,其中700℃下碳化的材料表现出最好的性能。在0.1 C的电流密度首圈容量保持在1157mAhg-1,循环500圈后容量依然可以保持在423 mAh g-1。（3）以PVDC作为碳化的前驱体,在氧化锌的作用下通过脱卤反应合成介孔碳材料,同上制备MPDC@S复合材料,用其设计一种比容量高达374 mAh g-1,放电平台1.5-1.8 V,可循环500圈以上的新型铝硫电池。

关键词：锂硫电池铝硫电池多孔碳材料氮元素掺杂

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小学数学估算教学现状分析及策略研究

小学数学估算教学现状分析及策略研究

作者：邱超超海南师范大学

学位级别：硕士

估算是小学数学教学中的一项重要内容,是培养学生数感和运算能力的重要手段。《义务教育数学课程标准(2011年版)》中对估算提出了具体目标为“能结合具体情境,选择恰当的单位进行简单估算,体会估算对生活的作用”,“在解决问题的过程中... 详细信息

估算是小学数学教学中的一项重要内容,是培养学生数感和运算能力的重要手段。《义务教育数学课程标准(2011年版)》中对估算提出了具体目标为“能结合具体情境,选择恰当的单位进行简单估算,体会估算对生活的作用”,“在解决问题的过程中,能选择合适的方法进行估算”。在国际数学教育界,加强学生估算的培养已经成为世界性的潮流。对于如何在教学中提高学生的估算意识和能力,也随着时代的发展成为热门话题。当前,教师也意识到了培养学生估算能力的重要性,但是估算的课堂教学不够完善,教学里还存在一些尚待解决的问题,如教师对估算教学不够重视,学生不愿意用估算等。如果这些问题不能得到妥善解决,就会影响到教师对学生估算能力的培养。对此,本文将通过调查小学数学估算教学的现状,分析教师、学生以及教学环节存在的主要问题,给出相应的估算教学策略,通过案例的教学设计以期望能够对教师进行有效的估算课堂教学提供参考。本文的研究方法主要是文献法,问卷调查法及课堂观察法。第一,对《义务教育数学课程标准(2011版)》中有关估算的内容进行了整理与研究,发现课程标准中强调了估算与数感的联系,并且课程标准中特别要求估算要在“情境”中运用,体现了估算与现实生活密不可分。第二,分析与整理人教版小学数学教材估算内容的编排情况,发现估算内容主要在“数与代数”这一领域呈现;教材编排的难易程度符合学生的认知规律;课程目标、课程内容、教学建议等方面都遵照了课程标准所提出的相关要求。第三,通过对教师的问卷调查,估算课堂的观察以及学生作业的反馈情况,了解小学估算教学的现状,分析教师、学生与教学环节主要存在的问题。教师受到传统教学的影响,对估算的重视程度不够,在估算教学中不能激发学生的学习兴趣,不利于学生估算意识与估算能力的培养。第四,针对以上存在的问题,给出相应的估算教学策略:教师在估算教学时要创设估算的问题情境;引导学生使用估算方法解决问题让学生体会估算的价值发展学生的估算意识;应该鼓励学生采用多种估算方法解决问题;估算的过程与结果具有开放性,教师对与估算的评价要有科学的评价标准。第五,在给出估算教学策略的基础上,对小学数学估算教学设计进行研制,给教师如何开展估算课堂教学提供参考。

关键词：小学数学估算教学现状数感估算策略

青岛市李村河再生水补水河段微生物群落多样性研究

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青岛市李村河再生水补水河段微生物群落多样性研究

作者：邱超超青岛理工大学

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微生物是河流生态系统中分布最广、种类最多的生物类群,在地球能量流动和物质循环过程中发挥着重要的作用,在河流生态系统中发挥着重要的意义。微生物的群落结构及多样性与生态系统的功能和健康息息相关,了解河道微生物群落结构对于维... 详细信息

微生物是河流生态系统中分布最广、种类最多的生物类群,在地球能量流动和物质循环过程中发挥着重要的作用,在河流生态系统中发挥着重要的意义。微生物的群落结构及多样性与生态系统的功能和健康息息相关,了解河道微生物群落结构对于维护河流生态,改善城市环境都有重要意义。再生水回补自然水体是实现区域水资源循环利用的高效途径,符合国家水资源利用发展规划。再生水水质与自然水体水质存在差异,特别再生水中残留有微量新兴污染物等具有潜在危害效应的物质,这种水质差异可能对自然水体原有微生物造成冲击,甚至破坏土著群落结构。本文以青岛市李村河再生水补水河道作为研究对象,考察分析了水质指标的季节性变化特征,基于16s RNA高通量测序技术对浮游细菌和沉积物细菌群落结构进行分析,比较各季节优势菌群,并分析其季节性差异和两者之间微生物群落结构差异;探究了微生物群落结构的主要影响因素,并使用FAPROTAX功能预测,对微生物群落的功能进行注释,主要结果如下:(1)水质监测结果显示,水质改善明显,补水后河段均符合地表水环境质量Ⅳ类水标准;水质存在明显季节性差异,夏季氨氮、总磷等浓度均高于其他季节,硝态氮在秋季的浓度最高,硫酸盐浓度则在春冬两季节最高;再生水补入导致硝态氮和氯化物的浓度呈现沿河道上升的空间特征,春季的总磷浓度、夏季的氨氮浓度以及冬季的COD浓度呈现出沿河道下降的特征,同时再生水补入可有效降低河道粪大肠杆菌菌群数,降低了致病微生物对人体健康的安全风险。主要影响水环境质量的环境因子为粪大肠杆菌、氨氮、总磷,需要警惕总氮和TP可能引起河道水体富营养化的风险。(2)所有样本共归类于59个门,1696个属。浮游细菌与沉积物细菌群落结构呈现明显差异,浮游细菌优势菌为Proteobacteria(变形杆菌门)、Actinobacteriota(放线杆菌)、Firmicutes(厚壁菌门)、Bacteroidota(拟杆菌门)、Chloroflexi(绿弯菌门),沉积物细菌优势菌为厚壁菌门、绿弯菌门、放线菌门、Myxococcota(粘菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)以及Deinococcota(异常球菌门);浮游细菌主要优势菌属为Rhodococcus(红育菌属)、Glutamicibacter(谷氨酸杆菌属)、Brevundimonas(短波单胞菌属)、Bacillus(芽孢杆菌属)、Flavobacterium(黄杆菌属)等,沉积物细菌优势菌属为Romboutsia(罗氏菌属)、Clostridium＿sensu＿stricto＿13(梭菌科某属)、Clostridium＿sensu＿stricto＿1(梭菌科某属)、Sporacetigenium(生孢产醋杆状菌属)以及Fonticella。(3)浮游细菌受季节影响较大,沉积物细菌群落结构受季节影响较小;差异性分析结果显示,浮游细菌门水平主要优势菌均存在显著季节性差异,沉积物细菌则仅Desulfobacterota(脱硫菌门)、Planctomycetota(浮霉菌门)等非优势菌存在显著差异。再生水补入会对补水点附近浮游细菌群落结构产生影响,导致浮游细菌群落中甲基杆菌属等耐氯菌相关丰度增加,而对于沉积物细菌群落结构改变并不明显;同时,随着河流流动,浮游微生物结构会逐步恢复,聚类分析结果显示再生水在非雨季对浮游细菌的影响较大,在雨季时对浮游细菌群落的影响则较小。(4)相关性分析结果表明,浮游细菌群落结构主要受到水温、COD、以及总磷的影响。沉积物细菌群落结构受到河道水质的影响小于浮游细菌,COD与亚硝态氮以及氯化物等化学指标对于沉积物细菌群落的影响较大,而p H、DO、水温等物理性因素对沉积物细菌群落的影响则较小,引起微生物群落结构变化的主要驱动因素与再生水补水导致变化的环境因子存在不同,说明再生水补水导致的水质变化不是导致微生物群落结构变化的主要原因。(5)补给河段内沉积物与浮游细菌在生态系统中发挥的功能存在差异,浮游细菌的化能营养方式主要为有氧化学异养,沉积物细菌则以无氧的发酵为主;沉积物细菌中硫酸盐呼吸、铁呼吸、亚硫酸盐呼吸、硫磺呼吸等功能注释丰度均显著高于浮游细菌,且在沉积物中发现了浮游细菌中未发现的厌氧氨氧化功能注释,表明沉积物细菌在水生态系统中参与物质和能量循环的方式与浮游细菌存在区别。

关键词：再生水河流水环境因子微生物群落结构群落结构与功能

氧化石墨烯纳米片层对水泥基复合材料的增韧效果及作用机制

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复合材料学报 2014年第3期31卷 644-652页

作者：吕生华孙婷刘晶晶马宇娟邱超超陕西科技大学资源与环境学院西安710021

通过氧化和超声波分散制备了氧化石墨烯(GO)纳米片层分散体系,研究了GO纳米片层对水泥基复合材料的增韧效果及作用机制。用EDS、FTIR、XRD、SEM和AFM对GO纳米片层的结构进行了表征。研究结果表明:所得GO含氧量为32.3wt%,GO纳米片层的厚... 详细信息

通过氧化和超声波分散制备了氧化石墨烯(GO)纳米片层分散体系,研究了GO纳米片层对水泥基复合材料的增韧效果及作用机制。用EDS、FTIR、XRD、SEM和AFM对GO纳米片层的结构进行了表征。研究结果表明:所得GO含氧量为32.3wt%,GO纳米片层的厚度为6nm左右,在GO片层表面含有羟基、羧基和磺酸基等活性基团。水泥基复合材料的SEM形貌及力学性能测定结果表明:当GO掺量为0.03wt%时,GO能够使水泥水化产物形成花朵状晶体,并使水泥基复合材料的拉伸强度、抗折强度和压缩强度比对照样品分别提高了65.5%、60.7%和38.9%。提出了GO纳米片层对水泥水化产物的模板调控机制,揭示了花状晶体的形成过程。

关键词：氧化石墨烯水泥水化晶体模板效应增韧效果

氧化石墨烯对水泥水化晶体形貌的调控作用及对力学性能的影响

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功能材料 2013年第10期44卷 1487-1492页

作者：吕生华马宇娟邱超超巨浩波陕西科技大学资源与环境学院陕西西安710021

用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)并用超声波将其分散制备了纳米片层分散液,用XRD和AFM表征了分散的效果。研究了不同含氧量GO对水泥水化晶体微观形貌及胶砂耐折强度和抗压强度的影响,结果表明含氧量为18.65%和25.53%的GO可使水泥水化... 详细信息

用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)并用超声波将其分散制备了纳米片层分散液,用XRD和AFM表征了分散的效果。研究了不同含氧量GO对水泥水化晶体微观形貌及胶砂耐折强度和抗压强度的影响,结果表明含氧量为18.65%和25.53%的GO可使水泥水化产物成为花朵状微晶体,而且形状统一、分布均匀,具有显著的增韧增强效果。研究结果也说明了GO能够调控水泥水化晶体产物的形状和尺寸,GO对于水泥水化反应产物具有促进作用和模板效应。研究结果对于提高混凝土建筑的抗裂缝和耐久性具有积极的意义。

关键词：氧化石墨烯水泥水化反应微观结构增强增韧

GO纳米片层对水泥水化晶体及胶砂力学性能的影响

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建筑材料学报 2014年第5期17卷 749-754页

作者：吕生华周庆芳孙婷马宇娟邱超超陕西科技大学资源与环境学院陕西西安710021

通过控制氧化反应时间和超声波处理,制备了含氧量(质量分数,下同)分别为19.15%,25.43%和32.30%的氧化石墨烯(GO)纳米片层分散液,研究了不同含氧量GO纳米片层对水泥水化晶体和胶砂力学性能的影响.结果表明:含氧量为25.43%的GO纳米片层能... 详细信息

通过控制氧化反应时间和超声波处理,制备了含氧量(质量分数,下同)分别为19.15%,25.43%和32.30%的氧化石墨烯(GO)纳米片层分散液,研究了不同含氧量GO纳米片层对水泥水化晶体和胶砂力学性能的影响.结果表明:含氧量为25.43%的GO纳米片层能够促使水泥水化反应形成规整的花状晶体,同时使得胶砂的拉伸强度和抗折强度显著提高.阐述了GO纳米片层调控水泥水化晶体的作用机理,认为GO纳米片层对水泥水化晶体的形成具有模板作用.

关键词：氧化石墨烯水泥水化反应微观结构增强增韧

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氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的研究

功能材料 2013年第15期44卷 2227-2231页

作者：吕生华马宇娟邱超超巨浩波陕西科技大学资源与环境学院陕西西安710021

用Hummers法对石墨进行氧化后再用超声波进行分散制备纳米氧化石墨烯(GO)分散液。研究GO对掺有聚羧酸系减水剂(PCs)的水泥净浆流动度、粘度、凝结时间、石泥石孔结构和水泥砂石的耐折强度、抗压强度的影响。研究结果表明,纳米氧化石墨... 详细信息

用Hummers法对石墨进行氧化后再用超声波进行分散制备纳米氧化石墨烯(GO)分散液。研究GO对掺有聚羧酸系减水剂(PCs)的水泥净浆流动度、粘度、凝结时间、石泥石孔结构和水泥砂石的耐折强度、抗压强度的影响。研究结果表明,纳米氧化石墨烯掺量为15mg/(100g水泥)时,使净浆流动度和凝结时间稍有降低,所得石泥石的中大孔隙率减少,结构致密,硬化水泥砂浆的耐折强度和抗压强度显著提高。硬化水泥石的XRD和SEM测试结果表明,纳米氧化石墨烯片层对水泥水化晶体产物的形成有模板效应,能够促使水泥石形成微小、形状统一的晶体结构,研究纳米氧化石墨烯增强增韧混凝土对于构建高性能、长寿命混凝土具有重要的意义。

关键词：氧化石墨烯水泥基复合材料微观结构增强增韧