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基于单目三维尺度恢复的人机碰撞识别与预警

建筑结构学报 2024年第7期45卷 56-68页

作者：卢昱杰王瑞魏伟张雁杰霍骏同济大学土木工程学院上海200092 同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点实验室上海200092 同济大学上海智能科学与技术研究院上海200092

高效的施工安全管理对建筑业健康与高质量发展至关重要,其中预防人机碰撞事故是保障安全施工的核心。为了提升人机作业危险识别的精度,以施工挖掘机为例,提出一种基于双尺度单目相机自标定的人机碰撞危险识别与安全预警方法。该方法基... 详细信息

高效的施工安全管理对建筑业健康与高质量发展至关重要,其中预防人机碰撞事故是保障安全施工的核心。为了提升人机作业危险识别的精度,以施工挖掘机为例,提出一种基于双尺度单目相机自标定的人机碰撞危险识别与安全预警方法。该方法基于施工场景几何特性分析与目标检测特征提取来恢复单目视觉的三维尺度,以高效测算人机三维空间距离。此外,基于工程机械的运动学特性设计了人机碰撞预警及可视化模拟方法,依据人机距离阈值触发多级碰撞预警。以上海某房建工程项目为测试实例,实现了高精度人机目标检测(平均精度为91.2%)、空间距离测算(精度大于98%)与高效的碰撞事件评估,且算法帧率满足实时监测要求。

关键词：施工单目视觉三维尺度恢复人机碰撞施工安全监管危险预警

基于干扰特性指标与推力分配的载人潜水器容错控制

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控制理论与应用 2024年第7期41卷 1264-1273页

作者：方星阮中一张琪杰刘飞高翔江南大学自动化研究所轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122 国家深海基地管理中心山东青岛266237

载人潜水器在深海复杂恶劣的环境中运行,容易受到外部环境干扰和推进器故障的困扰,本文将干扰特性指标与基于推力分配的主动容错控制方法相结合,提出了一种新的主动容错控制方法.首先,建立了载人潜水器系统的数学模型;其次,设计非线性... 详细信息

载人潜水器在深海复杂恶劣的环境中运行,容易受到外部环境干扰和推进器故障的困扰,本文将干扰特性指标与基于推力分配的主动容错控制方法相结合,提出了一种新的主动容错控制方法.首先,建立了载人潜水器系统的数学模型;其次,设计非线性干扰观测器估计系统所受的集总干扰,并设计无推进器故障时的控制器;然后,针对推进器故障问题,引入权重矩阵进行推力分配以保护故障推进器,并设计了干扰特性指标表示干扰的性质对跟踪误差和推力损失的影响;在此基础上,给出了一种基于干扰特性指标与推力分配的新型容错控制方法,李雅普诺夫方法保证了该控制算法的理论稳定性;最后,通过数值仿真,验证所设计的控制方法的优越性.其优越性主要体现在:能够利用可用干扰与补偿有害干扰,并将可用的干扰能量用于补偿故障推进器的推力缺失.

关键词：载人潜水器非线性干扰观测器干扰特性指标推力分配容错控制

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基于BAS的模糊PID解耦算法在船舶动力定位中的应用

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舰船科学技术 2024年第6期46卷 13-19页

作者：耿骏杰孟帅上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

模糊PID应用于船舶动力定位控制时,因无法保证量化比例因子选取到最优值可能限制控制性能。基于某动力定位船舶的三自由度运动模型,利用串联补偿解耦算法消除船舶横荡与首摇控制量的相互影响,选取纵荡与横荡的时间乘绝对误差积分(Integr... 详细信息

模糊PID应用于船舶动力定位控制时,因无法保证量化比例因子选取到最优值可能限制控制性能。基于某动力定位船舶的三自由度运动模型,利用串联补偿解耦算法消除船舶横荡与首摇控制量的相互影响,选取纵荡与横荡的时间乘绝对误差积分(Integrals of Time-weighted Absolute Error,ITAE)之和为目标函数,尝试利用天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search algorithm,BAS)对模糊PID中的量化比例因子进行优化。利用Matlab/Simulink,采用PID、模糊PID、基于BAS的模糊PID等3种控制策略,对定点定位工况下动力定位船舶在无干扰和瞬时干扰条件运动响应进行仿真。研究发现,相比于PID和模糊PID,基于BAS的模糊PID在纵荡和横荡运动控制上可显著提高控制精度并减少超调量,进而可改善动力定位系统性能。

关键词：动力定位模糊PID 解耦控制天牛须搜索算法

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多横模激光器：从原理、实现到应用

中国激光 2024年

作者：王豪吴佳蔚江骏杰吴诗非付星柳强清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室

多模激光器作为新兴的激光技术，克服了单模光源的限制，能够同时支持大量的激光模式振荡输出，且在很多场景中允许模间耦合关系的灵活控制，展现了更丰富的物理现象并为激光器应用开辟了新领域。从不同光子自由度出发，近年来多模激光... 详细信息

多模激光器作为新兴的激光技术，克服了单模光源的限制，能够同时支持大量的激光模式振荡输出，且在很多场景中允许模间耦合关系的灵活控制，展现了更丰富的物理现象并为激光器应用开辟了新领域。从不同光子自由度出发，近年来多模激光器取得了一系列的创新进展，本综述围绕多横模激光器，介绍了谐振腔的设计原理及其相应的调控技术，探讨从单模激光到多模激光的过渡。文章重点阐述了五大类新颖的多横模激光器，并从原理出发深入探讨这些非传统激光器的多样应用，为读者提供一个关于激光器开发的全新角度，最后从模式数量、模式控制、模式应用等方面进行了展望。

关键词：多模激光器简并腔随机激光器混沌微腔激光器光子网络激光器复杂激光

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水泥混凝土含水率传感器设计与应用

电子测量与仪器学报 2024年

作者：金庆鹏刘璐吕侃骏孔明牟赛杰中国计量大学台州市黄岩区计量与产品质量安全检测研究院

水泥混凝土是一种被广泛应用于工程建设中的复合材料，它的凝结状态对工程进度与安全有着至关紧要的影响，研究发现水泥混凝土的凝结时间与含水率有关。因此，为测量水泥混凝土含水率设计了基于电容检测原理的含水率测量传感器。根据水... 详细信息

水泥混凝土是一种被广泛应用于工程建设中的复合材料，它的凝结状态对工程进度与安全有着至关紧要的影响，研究发现水泥混凝土的凝结时间与含水率有关。因此，为测量水泥混凝土含水率设计了基于电容检测原理的含水率测量传感器。根据水泥混凝土的介电特性和电容式传感器的检测原理，并利用边缘电场增大测量范围，设计了平行板式及圆柱式的电容式边缘电场传感器。利用COMSOL软件进行了有限元仿真分析，通过比较两种传感器结构的穿透深度、灵敏度与信号强度，优选出了圆柱式结构。再通过正交实验对不同参数组合的圆柱式传感器进行性能比较，确定了传感器的最优参数组合为电极间距5mm、电极宽度50mm、电极半径15mm，使所研制传感器的穿透深度可达66.86 mm、信号强度为11.387 pF、灵敏度为0.267。最后，利用所研制传感器对不同含水率的水泥混凝土进行了实际测量，传感器输出电容值与含水率有良好的线性关系，非线性误差为±1.276%，并与称重法相比最大相对误差为1.533%，具有良好的测量效果。

关键词：圆柱式传感器 COMSOL 边缘电场水泥混凝土

中国老年人失能程度与抑郁程度双向关系的探究——基于CHARLS数据的实证分析

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人口研究 2024年第2期48卷 104-117页

作者：阮韵晨陆杰华福州大学人文社会科学学院北京大学中国社会与发展研究中心北京大学社会学系

重视老年人身心健康,对于实施积极应对人口老龄化国家战略和健康中国战略具有重要意义。基于中国健康与养老追踪调查(CHARLS)2013年、2015年和2018年的个体层面追踪数据,利用固定效应模型和交叉滞后面板模型,对老年人失能程度与抑郁程... 详细信息

重视老年人身心健康,对于实施积极应对人口老龄化国家战略和健康中国战略具有重要意义。基于中国健康与养老追踪调查(CHARLS)2013年、2015年和2018年的个体层面追踪数据,利用固定效应模型和交叉滞后面板模型,对老年人失能程度与抑郁程度之间的因果关系进行量化考察。研究发现,失能程度与老年人当期的抑郁程度存在显著的正相关关系;控制未被观测到的混淆因素后,失能程度变化会显著影响抑郁程度变化;老年人失能程度与抑郁程度之间存在着双向因果关系,且无论使用Nagi指数、ADL指数还是IADL指数等指标来测量失能程度,二者之间的双向因果关系都显著。因此,应当加强老年人失能预防和失能康复工作,并构建覆盖身体健康与心理健康等多方面的综合性老年人健康服务体系。

关键词：失能程度抑郁程度双向因果关系交叉滞后面板模型

基于阻抗匹配的直驱式波浪发电系统滑模功率优化

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太阳能学报 2024年第6期45卷 22-28页

作者：黄逸杨俊华林炳骏吕世强邓存杰广东工业大学自动化学院广州510006

采用传统共振方法控制的直驱式波浪发电系统,不规则激励下可能存在性能下降的问题,为此提出改进阻抗匹配控制策略。基于系统等效电路模型,构造出波浪能最大功率捕获条件;为适应实际运行工况,引入约束处理机制,改变增益调节浮子速度和位... 详细信息

采用传统共振方法控制的直驱式波浪发电系统,不规则激励下可能存在性能下降的问题,为此提出改进阻抗匹配控制策略。基于系统等效电路模型,构造出波浪能最大功率捕获条件;为适应实际运行工况,引入约束处理机制,改变增益调节浮子速度和位移,保证系统安全运行。以激励力、电磁力为未知输入,设计滑模观测器,检测波浪力信息,结合矢量控制策略,控制电机跟踪理想轨迹,实现功率优化控制。仿真结果表明,滑模观测器观测精度高,可在线估计激励力,所提策略能兼顾系统运动状态与输出功率,提升系统波能获取。

关键词：波浪能滑模控制预测阻抗匹配永磁同步直线电机

β淀粉样蛋白受体PirB对小鼠星形胶质细胞增殖及反应性增生的影响

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解放军医学杂志 2024年第1期49卷 82-90页

作者：赵沅杰拓振杰尚培骏杨锦雯张晓华西安医学院公共卫生学院陕西西安710021 厦门大学神经科学研究所/福建省神经退行性疾病及衰老研究重点实验室福建厦门361005

目的观察β淀粉样蛋白(Aβ)受体PirB对小鼠星形胶质细胞增殖和反应性增生的影响。方法培养小鼠原代星形胶质细胞,将细胞分为对照组、Aβ组、Aβ+0.2μmol/L PEP组、Aβ+0.4μmol/L PEP组、Aβ+Fluspirilene组、Aβ+GFP-LV组和Aβ+mPirB... 详细信息

目的观察β淀粉样蛋白(Aβ)受体PirB对小鼠星形胶质细胞增殖和反应性增生的影响。方法培养小鼠原代星形胶质细胞,将细胞分为对照组、Aβ组、Aβ+0.2μmol/L PEP组、Aβ+0.4μmol/L PEP组、Aβ+Fluspirilene组、Aβ+GFP-LV组和Aβ+mPirB-LV组。分别采用PirB的可溶性胞外段PEP或PirB抑制剂Fluspirilene处理星形胶质细胞,抑制内源性PirB受体;或采用慢病毒转染过表达PirB基因,其后给予Aβ1-42寡聚体处理。采用RTCA和EdU法观察细胞增殖情况,Real-time PCR检测星形胶质细胞反应性增生相关S-100钙结合蛋白B(S-100β)、波形蛋白(Vimentin)、巢蛋白(Nestin)、淀粉样前体蛋白(APP)的mRNA表达水平,Western blotting检测神经胶质纤维酸性蛋白(GFAP)表达水平。结果RTCA法检测结果显示,给药后各组标准化细胞指数(NCI)值均骤降,其后逐步升高并趋于平稳。EdU染色结果显示,与对照组比较,Aβ组星形胶质细胞增殖活性明显增强(P<0.05);与Aβ组比较,Aβ+0.2μmol/L PEP组、Aβ+0.4μmol/L PEP组和Aβ+Fluspirilene组细胞增殖活性均明显降低(P<0.01或P<0.001)。Real-time PCR检测结果显示,与对照组比较,Aβ组GFAP、S-100β、Vimentin、Nestin、APP和PirB的mRNA表达量均明显增高(P<0.05);与Aβ组比较,Aβ+0.4μmol/L PEP组GFAP、S-100β、Vimentin、Nestin、APP和PirB的m RNA表达量均明显下降(P<0.01);与Aβ+GFP-LV组比较,Aβ+mPirB-LV组GFAP、S-100β、Vimentin、Nestin、APP和PirB的mRNA表达量均明显增高(P<0.05)。Western blotting检测结果显示,与对照组比较,Aβ组GFAP表达明显增高(P<0.05);与Aβ组比较,Aβ+0.4μmol/L PEP组GFAP表达明显下降(P<0.05)。结论PirB是调节星形胶质细胞反应性增生和增殖的上游分子,抑制星形胶质细胞PirB受体可能是治疗阿尔茨海默病的潜在方法。

关键词：阿尔茨海默病反应性星形胶质细胞增生 PirB 星形胶质细胞增殖

基于强化学习的混合元启发式暂态电压稳定特征选择方法及可解释性研究

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电网技术 2024年第4期48卷 1519-1531,I0043页

作者：甄永赞阮程新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

新型电力系统发展背景下,使用有效的特征选择方法来提取与暂态电压稳定强相关的关键响应特征,对研究暂态电压失稳机理与系统潜在安全隐患具有重要意义。为此,提出一种基于改进过滤法与混合元启发式包装法的复合框架进行特征选择的新方... 详细信息

新型电力系统发展背景下,使用有效的特征选择方法来提取与暂态电压稳定强相关的关键响应特征,对研究暂态电压失稳机理与系统潜在安全隐患具有重要意义。为此,提出一种基于改进过滤法与混合元启发式包装法的复合框架进行特征选择的新方法。基于对称不确定性值改进的最大相关最小冗余性准则进行特征粗筛;将Q学习强化学习融合至元启发式优化算法中,并采用开发探索折衷策略以增强特征细选能力,获取最优关键响应特征子集。在此基础上,采用沙普利值加性解释归因理论综合分析各筛选特征对暂态电压稳定的影响与系统薄弱环节。新型电力系统算例验证了所提方法的有效性。

关键词：暂态电压稳定特征选择强化学习混合元启发式沙普利值加性解释