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基于分数阶滑模的四旋翼飞行器的控制器设计

基于分数阶滑模的四旋翼飞行器的控制器设计

作者：崔若庚河北大学

学位级别：硕士

四旋翼飞行器因其具有的垂直起降能力和自主悬停特性,以及体积小巧、重量轻便、操控灵活等优点,在科学研究和生产生活等诸多领域得到了广泛关注。但是,四旋翼飞行器系统模型的复杂性及其对干扰的高度敏感性,使得其控制问题颇具挑战。因... 详细信息

四旋翼飞行器因其具有的垂直起降能力和自主悬停特性,以及体积小巧、重量轻便、操控灵活等优点,在科学研究和生产生活等诸多领域得到了广泛关注。但是,四旋翼飞行器系统模型的复杂性及其对干扰的高度敏感性,使得其控制问题颇具挑战。因此,针对现代四旋翼飞行器在轨迹跟踪控制中面临的欠驱动特性、非线性耦合特性以及外部扰动等问题,本研究旨在利用分数阶微积分算子的特性,即对函数历史信息的记忆效应,将其融合到传统滑模控制理论中,并深入探讨由此发展出的分数阶滑模控制理论。本研究分别针对不同的应用场景,设计了多种分数阶滑模控制策略,旨在保证实现高精度控制、强化鲁棒性以及提升抗干扰能力的同时,又利用分数阶的特性解决滑模控制过程中的抖振等问题。同时,通过引入干扰观测器,抗摆控制器等控制方式,使四旋翼飞行器在各种复杂的实际应用环境下,依然能够出色的完成轨迹跟踪控制任务。本文的主要研究内容包括:(1)通过推演四旋翼飞行器系统建模时坐标系间的转换关系,建立依据牛顿-欧拉公式的小角度飞行下的动力学模型。在此系统模型的基础上,以理想环境为背景,在滑模控制的趋近律设计部分,为快速幂次趋近律引入分数阶微积分算子,并与积分滑模面相结合,设计出综合了强鲁棒性和调节灵活性等优点的分数阶积分滑模控制器,并将该方法与未引入分数阶微积分算子的滑模控制器相比较,以验证该方案的可行性与控制性能的优越性。(2)为了削弱四旋翼飞行器在实际环境中飞行时受到外界扰动的影响,保证轨迹跟踪任务的顺利完成,通过引入有限时间干扰观测器,对外界扰动进行处理以保证飞行器飞行过程中能够将扰动所带来的影响进行补偿;同时将分数阶微积分算子引入到快速终端滑模控制中,通过对快速终端滑模进行的改进,提高了系统的收敛速度,实现了有限时间稳定,保证了控制系统的鲁棒性和高效性。最后通过不同场景下的仿真实验,验证了所提方法的可行性。(3)考虑到四旋翼飞行器吊装的实际应用场景,为四旋翼飞行器吊挂系统设计了分数阶反步快速终端滑模控制器,并且考虑到吊挂系统在飞行过程中会产生摆动,设计了时滞反馈控制器来抑制摆动,保证了飞行器在执行负载任务时可以快速抑制摆动对飞行带来的影响,使负载任务能够顺利完成。通过多场景的仿真实验进一步说明了整体控制方案的有效性。

关键词：四旋翼飞行器滑模控制分数阶干扰观测器吊挂系统

金属稳定同位素示踪关键金属的运移和超常富集

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地质学报 2024年第5期98卷 1550-1572页

作者：胡霞邓庚辛陈栩琦盛佳儒黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等... 详细信息

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等流体活动金属的同位素体系则对这两种机制具有不同的响应。笔者分别对喜马拉雅和华南地区的富关键金属花岗岩进行了Rb和Ba同位素研究,结果表明,当矿物结晶时,残留熔体中Ba同位素变重,Rb同位素不变;而当岩浆热液作用时,花岗岩中Ba同位素变轻,Rb同位素变重。此外,深部岩浆出溶的热液流体对亲流体易迁移的关键金属元素的富集具有重要贡献。上述研究表明,金属稳定同位素(尤其是流体活动金属的同位素)对于示踪岩浆-热液作用和成矿流体来源具有非常好的效果。

关键词：金属稳定同位素关键金属超常富集岩浆-热液作用同位素示踪

极低频磁场通信小型化数字接收机的设计与实现

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极低频磁场通信小型化数字接收机的设计与实现

作者：黄志升北京邮电大学

学位级别：硕士

基于TDR的航空总线电缆测试仪时基模块设计与实现

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基于TDR的航空总线电缆测试仪时基模块设计与实现

作者：邓庚会电子科技大学

学位级别：硕士

人工智能赋能癌症协同药物组合预测的现状与挑战

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中国癌症杂志 2024年第9期34卷 807-813页

作者：谭洪林圣庚熊毅上海交通大学生命科学技术学院上海交通大学张江高等研究院人工智能生物医药中心

近年来，癌症的发病率和死亡率不断攀升，耐药性已成为目前癌症治疗的重大挑战。传统的单一化治疗方法并不能有效地应对肿瘤细胞的异质性及其多重耐药，常导致疗效不理想。药物联合治疗作为一种重要的治疗策略，可通过多药协同作用提高... 详细信息

近年来，癌症的发病率和死亡率不断攀升，耐药性已成为目前癌症治疗的重大挑战。传统的单一化治疗方法并不能有效地应对肿瘤细胞的异质性及其多重耐药，常导致疗效不理想。药物联合治疗作为一种重要的治疗策略，可通过多药协同作用提高疗效并延缓耐药性的发展。然而，传统的药物组合筛选方法耗时且成本高昂。随着数据的积累和计算方法的发展，人工智能特别是深度学习在癌症协同药物组合预测中展现出巨大潜力。通过人工智能技术，研究人员可以更高效地预测药物组合是否存在协同作用，降低实验成本，发现新的潜在协同药物组合。然而，人工智能模型仍存在可解释性差、特征融合不充分及标注数据缺乏等问题。本文就人工智能在癌症药物组合协同作用预测中的应用进展予以综述。首先，介绍药物耐药机制及联合治疗的挑战，指出传统方法在药物组合筛选中的局限性。然后，介绍不同深度学习模型在癌症协同药物组合预测中的优缺点，包括前馈神经网络、图神经网络、自编码器、可见神经网络、Transformer及其扩展模型等。针对现有深度学习模型普遍存在的问题，本文提出了解决方案，包括利用多模态数据增强模型的泛化能力，采用迁移学习和多任务学习应对数据不足问题，以及设计更具可解释性的模型以推动临床应用。未来，药物协同组合预测领域有望通过开发标准化的协同指标、提升模型的可解释性、整合多模态数据及应对数据稀缺问题，进一步推动模型从实验室研究走向临床应用，从而为癌症治疗提供更有效的解决方案。

关键词：癌症协同药物组合人工智能深度学习

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文化安全主体的现实境遇及其当代变革

中州学刊 2024年第9期 117-124页

作者：易华勇韩璞庚江苏省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心省委党校基地东南大学马克思主义学院江苏南京211189 南京信息工程大学江苏南京210044

主体逻辑旨在从主体的内在尺度出发把握对象性关系,同时运用过程具有明显的指向性与规范性。因此,主体逻辑能适应国家文化安全体系的规范导向而成为重要的建构原则。准确把握文化安全主体的现实境遇,需要进一步探究文化安全主体的存在形... 详细信息

主体逻辑旨在从主体的内在尺度出发把握对象性关系,同时运用过程具有明显的指向性与规范性。因此,主体逻辑能适应国家文化安全体系的规范导向而成为重要的建构原则。准确把握文化安全主体的现实境遇,需要进一步探究文化安全主体的存在形式,即在文化层面规定个人安全认同、明确社会安全结构和勘定国家安全边界,此三者共同构成文化安全主体,并协同指向文化扬弃实践和安全机制规范。同时,还需厘清文化安全主体由于历史局限而存在的现实问题,即形而上的怠倦形态与无规则的失序样态。在建设中华民族现代文明这一新的文化使命指引下,文化安全主体的存在方式需要实现从孤立性伸张到交互性的变革:不同层次的主体由孤立向联结的跃迁能够有效规避历史局限,推动实现文化本身的创造性转化与创新性发展;交互性主体在发展中更符合文化安全体系建构的客观规律,能让文化安全主体在冗杂的场域中回归本真的现实轨范。

关键词：文化安全主体境遇变革

“干小事”:大凉山诺哈村日常生活中的性别分工与象征支配

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思想战线 2024年

作者：黄志辉杨卓青中央民族大学民族学与社会学学院

两性之间的社会分工,常以意识形态领域的象征关系为前提。社会学者用“象征支配”解释女性在日常生活中遭受的那些难以辨识、表面温和、实际隐蔽的支配形式,并说明女性对于权力的“误识”“同意”和“共谋”如何消解其能动性。大凉山诺... 详细信息

两性之间的社会分工,常以意识形态领域的象征关系为前提。社会学者用“象征支配”解释女性在日常生活中遭受的那些难以辨识、表面温和、实际隐蔽的支配形式,并说明女性对于权力的“误识”“同意”和“共谋”如何消解其能动性。大凉山诺哈村将男人“干大事”、女人“干小事”这一普遍性话语内化为性别分工的标准,其中涉及土地、家务和仪式生活中的诸多日常劳作。然而,所谓“事”之大小,实则是象征性分类与支配方式的话语表述,虽然女性承担了更为繁重的日常劳作,却在事功价值分类体系中处于低位状态,并进一步渗透进了社会结构与日常习性之中。唯有经由意识和实践结构的双重变革,才能改变象征支配形式并深化性别平等。

关键词：象征支配性别分工 “干小事”

亚热带27种木本植物叶片性状对植食作用的影响:验证生长–防御权衡假说

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植物生态学报 2024年

作者：王振宇黄志群福建师范大学地理科学学院湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地

木本植物的虫食率存在巨大的种间差异,并极大地调控着森林生态系统功能。生长-防御权衡假说认为,植物的固有生长率决定着其在防御和生长方面的投资权衡,从而影响虫食率的种间变异。但生长–防御权衡假说的普适性仍然存在巨大争议,尤其... 详细信息

木本植物的虫食率存在巨大的种间差异,并极大地调控着森林生态系统功能。生长-防御权衡假说认为,植物的固有生长率决定着其在防御和生长方面的投资权衡,从而影响虫食率的种间变异。但生长–防御权衡假说的普适性仍然存在巨大争议,尤其在物种高度丰富的亚热带季风森林。该研究测量了12种与植食性昆虫适口性相关的叶片性状,并通过大样本调查植物物种的虫食率,探究亚热带地区27种木本植物叶片性状的权衡关系以及这些性状对虫食率和植物生长率的影响。我们发现:1)排除了性状之间在系统发育上的依赖性后,物种在空间上的排序并没有呈现一维的“生长–防御”权衡;2)缩合单宁和可溶性酚等化学防御性状对虫食率没有显著影响;3)物种固有的生长速度与化学防御物质之间也并没有表现出权衡关系。该研究结果没有支持生长-防御权衡假说的观点,亚热带季风森林的植物在进化上可能同时经历环境和天敌的强烈选择,使植物表现出更加灵活的性状组合来适应复杂的生物和非生物环境。

关键词：植物防御生态系统功能单宁含量植物-昆虫互作系统发育主成分植物权衡策略

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小型化微片阵列式被动调Q全固态激光器

红外与毫米波学报 2024年第4期43卷 563-571页

作者：王震李立广赵柏秦李加庚韩勤中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100190 中国人民解放军93160部队北京100071

本文针对无人机空中目标探测系统的空间限制,提出了一种多光束可分路扫描式被动调Q微片阵列全固态激光器的方案,采用六管芯半导体激光器阵列端面紧凑泵浦长条状的Nd:YAG/Cr^(4+):YAG键合晶体,在每一路1.6 W的泵浦功率下,产生了6路波长为... 详细信息

本文针对无人机空中目标探测系统的空间限制,提出了一种多光束可分路扫描式被动调Q微片阵列全固态激光器的方案,采用六管芯半导体激光器阵列端面紧凑泵浦长条状的Nd:YAG/Cr^(4+):YAG键合晶体,在每一路1.6 W的泵浦功率下,产生了6路波长为1064.4 nm、脉冲宽度为2.4 ns、光束质量为1.39、峰值功率为3.75 kW、重复频率可达22 kHz的输出激光,整个系统的体积仅为2 cm×2 cm×1.5 cm,实现了6路激光同时输出。研究了调Q晶体的初始透过率和输出镜反射率对激光脉冲重复频率和峰值功率的影响机制,重点对泵浦源激光器管芯的出光一致性问题做了深入探讨,通过实验验证了使用一个激光键合晶体产生多路纳秒级窄脉冲激光束的可行性。研究结果以小型化结构实现了被动调Q全固态激光器的多光束出射,对实现激光探测系统光源的小型化和集成化有借鉴意义。

关键词：激光测距全固态激光器微片阵列式小型化被动调Q