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一种新型最速控制技术:原理和应用

控制理论与应用 2024年第8期41卷 1408-1416页

作者：石上瑶李军刘兆华刘家豪陈鹏云中北大学软件学院山西太原030051 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080 中北大学机械工程学院山西太原030051 山西电子科技学院信创产业学院山西临汾041000 中北大学航空宇航学院山西太原030051

在实际的控制工程领域中,传统的比例–积分–微分(PID)控制仍然占主导地位.一阶惯性滤波器(FOIF)是构建PID结构的基础.加速型工程最速比例–积分(AEFPI)控制器则是以加速型工程最速跟踪滤波器(AEFTF)为基础构造的,然而,对于AEFPI的全面... 详细信息

在实际的控制工程领域中,传统的比例–积分–微分(PID)控制仍然占主导地位.一阶惯性滤波器(FOIF)是构建PID结构的基础.加速型工程最速比例–积分(AEFPI)控制器则是以加速型工程最速跟踪滤波器(AEFTF)为基础构造的,然而,对于AEFPI的全面研究和分析还缺乏.本文提出了FOIF原型的问题,并通过研究和分析最速跟踪滤波器机理与物理缺陷、工程化重构加速型工程最速滤波器输出跟踪输入特性、频域滤波特性以及所构造的AEFPI控制器的控制性能等方面,从技术角度揭示了低通滤波器属性对所构造控制器性能具有决定作用.通过数学计算分析、仿真实验验证以及现有工程实践结合,说明了这种AEFPI控制器具备显著反馈控制性能.

关键词：工程化重构问题加速型工程最速跟踪滤波器加速型工程最速比例–积分新型最速控制技术直角三角窗

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合成生物技术助力纳米颗粒疫苗理性设计时代的到来

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合成生物学 2024年第2期5卷 353-368页

作者：马雪璟郭畅华兆琳侯百东中国科学院生物物理研究所感染与免疫重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 昌平实验室北京102206

纳米颗粒疫苗自1981年首次应用于人体以来,经历逾40年的发展历程,在临床应用方面已取得了极大成功。尤其是在乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)、人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)等疫苗领域,纳米颗粒疫苗以显著的免疫原性和... 详细信息

纳米颗粒疫苗自1981年首次应用于人体以来,经历逾40年的发展历程,在临床应用方面已取得了极大成功。尤其是在乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)、人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)等疫苗领域,纳米颗粒疫苗以显著的免疫原性和良好的安全性在遏制病毒传播和疾病防控方面发挥了不可替代的作用,为人类社会的健康安全作出了巨大贡献。自新型冠状病毒疫情爆发以来,迫切的防控需要进一步推动了包括纳米颗粒疫苗在内的各类新型疫苗技术的发展。然而,由于被相对更经验化的设计方式和更复杂的制备工艺制约,纳米颗粒疫苗临床转化应用的速度并不突出。因此,通过理性设计来提升纳米颗粒疫苗的研制效率和应用范围,正成为其未来发展的重要方向和关键目标。合成生物技术在纳米颗粒疫苗发展的过程中一直起着重要作用。近年来,新型合成生物技术的应用在推动纳米颗粒平台灵活性方面取得了显著进展,有望满足未来对抗原承载多样性的需求。本文首先综述了纳米颗粒疫苗发展的技术沿革与进展,从抗原自组装形成的纳米颗粒疫苗到抗原协助组装的纳米颗粒疫苗,再到抗原平台展示的纳米颗粒疫苗。其次,总结了纳米颗粒疫苗提高抗原淋巴引流效率、抗原增强B细胞信号活化、抗原具有独特的抗原提呈方式等增强抗原免疫原性的特殊作用。最后概括了纳米颗粒疫苗在新型冠状病毒流行中的转化应用,如新型冠状病毒刺突蛋白三聚体疫苗、协助组装的新冠纳米颗粒疫苗、标签偶联展示的新冠纳米颗粒疫苗。随着对免疫应答机理的深入研究和对抗原提呈新规律的发现,利用合成生物技术也将有助于充分发掘纳米颗粒疫苗的独特免疫功能、满足高难度疫苗研制的要求。因此有理由相信:在合成生物技术助力下,未来纳米颗粒疫苗将在新突发及重大传染性疾病的防控中做出更突出的贡献。

关键词：纳米颗粒疫苗合成生物学免疫应答抗原提呈新型冠状病毒肺炎

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广东南岭苦竹地上生物量分配特征与回归模型

生态学杂志 2024年

作者：林大雪赵厚本李兆佳黄春华许伟华南岭北江源森林生态系统国家定位观测研究站中国林业科学研究院热带林业研究所广东省天井山林场(广东天井山国家森林公园管理处) 广东南岭国家级自然保护区

苦竹(Pleioblastus amarus)在广东南岭地区分布广、数量多，其碳汇潜力不可忽视，构建苦竹地上生物量模型可以为区域森林碳储量计算和碳汇功能评估提供重要基础数据。本研究以广东南岭地区苦竹林为对象，采用随机取样法选取45株样竹测... 详细信息

苦竹(Pleioblastus amarus)在广东南岭地区分布广、数量多，其碳汇潜力不可忽视，构建苦竹地上生物量模型可以为区域森林碳储量计算和碳汇功能评估提供重要基础数据。本研究以广东南岭地区苦竹林为对象，采用随机取样法选取45株样竹测定各器官生物量，以胸径(DBH)为主要因子构建苦竹各器官及地上生物量模型，并探讨竹高作为第二参数加入模型对模型精度的影响，比较地上生物量不同算法间差异。结果表明：苦竹竹秆生物量占比为76.1%±0.8%，竹枝为14.5%±0.5%，竹叶为9.4%±0.4%。竹秆生物量占比与DBH呈显著正相关(P<0.05)，竹枝和竹叶生物量占比与DBH呈负相关。以DBH为自变量的一元模型及以DBH和竹高为自变量的二元模型对竹秆和地上生物量均有很高的预估精度(R2均超过0.95)，对竹枝和竹叶生物量预估也有较好精度(R2分别为0.888和0.684)。增加竹高作为第二参数加入模型能小幅度提高模型预估精度但存在较严重的多重共线性问题。在估算地上生物量时，采用单一模型计算与采用先估算出各器官生物量再累加计算的差异很小。以上结果说明，苦竹倾向于采取先分配较多生物量给枝叶以快速进行光合作用之后再分配较多生物量给竹秆以稳定群落地位的生物量分配策略，在估算苦竹地上生物量时，建议采用DBH为单一变量的一元模型以减少工作量同时具有较好的估算精度。

关键词：苦竹生物量分配特征回归模型

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加工方式对大豆油中挥发性物质的影响

中国食品学报 2024年第2期24卷 248-259页

作者：程建军王兆华于殿宇张赫尤美月潘明喆东北农业大学食品学院哈尔滨150030

为探究加工方式对大豆油风味物质的影响,采用电子鼻与顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用相结合的方法分析浸提、热榨和冷榨3种方式加工的大豆油挥发性物质的差异。结果表明:在3种大豆油样品中共检出86种挥发性物质,其中浸提油53种,热榨... 详细信息

为探究加工方式对大豆油风味物质的影响,采用电子鼻与顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用相结合的方法分析浸提、热榨和冷榨3种方式加工的大豆油挥发性物质的差异。结果表明:在3种大豆油样品中共检出86种挥发性物质,其中浸提油53种,热榨油54种,冷榨油45种,主要包括醛类、醇类、酮类、酸类、酯类、萜烯类、杂环类(呋喃和吡嗪)以及烃类等化合物。在3种大豆油中检出相同的挥发性物质有24种。主成分分析和层次聚类分析结果表明加工方式对大豆油风味的影响较大。采用气味活度值(OAV)判定3种大豆油样品的关键风味物质,浸提油中检出关键风味物质15种,以3-壬烯-2-酮等物质为主,使浸提油具有浆果风味。热榨油中检出关键风味物质16种,其中2,5-二甲基吡嗪等杂环类物质使热榨油具有独特的烘焙风味。冷榨油中检出12种关键风味物质,以(E,E)-2,4-庚二烯醛等醛类物质为主,使冷榨油具有天然油脂风味。偏最小二乘回归分析表明电子鼻与气相色谱-质谱联用的检测结果间存在较好相关性。

关键词：气相色谱-质谱联用法(GC-MS) 电子鼻大豆油加工方式风味物质

电动自走式玉米-花生带状复合种植模式施药机设计与试验

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农业机械学报 2024年第9期55卷 216-225,274页

作者：郝建军艾庆贺袁大超李兆玮杨淑华赵建国河北农业大学机电工程学院保定071001 河北省智慧农业装备技术创新中心保定071001

针对玉米-花生带状复合种植模式施药农艺要求,设计了一款基于STM32单片机控制系统的电动自走式玉米-花生带状复合种植模式施药机。对施药机的驱动电机、转向机构、喷杆及防飘装置、施药管路等关键部件进行了选型与设计;采用流量传感器... 详细信息

针对玉米-花生带状复合种植模式施药农艺要求,设计了一款基于STM32单片机控制系统的电动自走式玉米-花生带状复合种植模式施药机。对施药机的驱动电机、转向机构、喷杆及防飘装置、施药管路等关键部件进行了选型与设计;采用流量传感器和速度传感器实时采集管路药液流量和底盘行驶速度,通过增量式PID算法实时调节比例控制阀开度,实现了变量施药控制;开发了基于Android手机的APP控制软件,实现了对施药机的远程控制。流量控制精度试验表明,调控后单个喷头目标流量与实际流量的相对误差η≤4.0%;变量施药试验表明,施药系统平均超调量为2.7%,施药量与理论值相差2.1%;雾滴沉积试验表明,雾滴沉积个数极差为4个/cm^(2),单位面积最低沉积量为35个/cm^(2),符合国家标准。

关键词：玉米-花生带状复合种植模式电动自走式施药机变量施药 APP控制

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优质食品酶的催化机制及在高端配料创制方面的应用基础

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中国食品学报 2024年第5期24卷 75-88页

作者：李兆丰陈福生江正强王永华路福平黄和江南大学食品学院江苏无锡214122 华中农业大学食品科学技术学院武汉430070 中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 华南理工大学食品科学与工程学院广州510641 天津科技大学生物工程学院工业酶国家工程实验室天津300457 南京师范大学食品与制药工程学院南京210023

优质食品酶是食品生物加工的核心,是食品制造产业的“芯片”。我国食品酶领域的应用基础研究薄弱,70%以上的酶制剂市场被国际公司垄断,优质食品酶长期受制于人,难以支撑目前食品行业提质升级的发展需求。在此背景下,本文聚焦新型食品酶... 详细信息

优质食品酶是食品生物加工的核心,是食品制造产业的“芯片”。我国食品酶领域的应用基础研究薄弱,70%以上的酶制剂市场被国际公司垄断,优质食品酶长期受制于人,难以支撑目前食品行业提质升级的发展需求。在此背景下,本文聚焦新型食品酶高效筛选和分泌表达的生物学基础,高端高值食品酶的催化机制,食品酶催化性能改造的结构基础,食品酶创制高端配料的内在规律及作用机制等关键科学问题,综述优质食品酶的催化机制及在高端配料创制方面的应用基础,旨在为食品高端配料的酶法创制提供理论和实践指导。

关键词：新型食品酶催化机制结构基础高端配料

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一种高速直升机过渡段控制分配策略

控制工程 2024年

作者：段镖刘业华王兆基袁婷慧盛守照中国直升机设计研究所防务科研部南京航空航天大学自动化学院

针对高速直升机过渡段存在状态受约束的非线性操纵冗余问题，设计了一种内外环相结合的多级控制分配架构，提出了一种基于改进迭代学习算法的控制分配策略，通过引入修正因子减小自适应学习率的方差，提高了迭代学习算法的收敛性。测试... 详细信息

针对高速直升机过渡段存在状态受约束的非线性操纵冗余问题，设计了一种内外环相结合的多级控制分配架构，提出了一种基于改进迭代学习算法的控制分配策略，通过引入修正因子减小自适应学习率的方差，提高了迭代学习算法的收敛性。测试试验结果表明，本文方法能显著提高算法学习速率，所获得的控制分配策略能够充分考虑各操纵面的操纵效率随飞行速度的变化，显著改善了过渡飞行安全。

关键词：控制分配迭代学习高速直升机过渡段

菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析

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湖泊科学 2024年第2期36卷 389-402页

作者：李昂松武闯朱琳徐丽桦张劲李兆华蔡伟冯学高湖北大学资源环境学院武汉430062 湖北大学生态文明建设研究院武汉430062 武汉市生态环境安全中心武汉430062 荆门市生态环境局沙洋县分局荆门448299

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,... 详细信息

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大优势菌群,A、B、C三组的第一大优势菌门均为变形杆菌门,水质提升有助于厚壁菌门的生长和繁殖,在B组和C组中的第二大优势菌群是厚壁菌门,稀释比越高两类细菌门的总相对丰度越大。(4)总悬浮物、氧化还原电位、浊度和总氮对水体中的细菌群落结构产生显著影响,腐解进程可分为2个时段,环境因子对菌群结构影响的变化与腐解进程有关。因此,相关人员可通过适度收割沉水植物残体,调节水体氮素、浊度等上覆水理化指标,调控水体中细菌的群落结构及优势菌群种类,从而降低季节性水生植物腐解引发的负面影响,最终达到科学管理沉水植物的目的。

关键词：菹草腐解上覆水氮素浮游细菌典范对应分析网络分析

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畜禽粪污社会化服务模式的实践与探索

畜牧业环境 2024年第9期 25-27页

作者：华兆才福建省上杭县畜牧技术推广站福建上杭364200

针对畜禽养殖场在粪污资源化利用中无法解决用地或消纳地的问题,上杭县按照政府支持、企业主体、市场化运作的方针,探索形成政府、企业、社会共同参与的畜禽粪污资源化利用社会化服务新机制,打通种养循环堵点,为粪污无处可还的养殖场及... 详细信息

针对畜禽养殖场在粪污资源化利用中无法解决用地或消纳地的问题,上杭县按照政府支持、企业主体、市场化运作的方针,探索形成政府、企业、社会共同参与的畜禽粪污资源化利用社会化服务新机制,打通种养循环堵点,为粪污无处可还的养殖场及种养殖经营主体提供粪污输送与施用等服务,有效解决了粪污还田最后一公里难题,推进种养循环发展。

关键词：畜禽粪污资源化利用社会化服务种养循环