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基于一致性理论和S-MPC的四旋翼编队协同避障

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 658-667页

作者：胡树欣张安孙嫚憶李铭浩西北工业大学航空学院陕西西安710072

针对四旋翼无人机队形保持、编队避障问题,在双向、时不变通信拓扑结构下,基于领航跟随策略,利用安全攸关模型预测控制(safety-critical model predictive control,S-MPC)和一致性理论,设计编队控制器并实现了具有避障能力的队形保持。... 详细信息

针对四旋翼无人机队形保持、编队避障问题,在双向、时不变通信拓扑结构下,基于领航跟随策略,利用安全攸关模型预测控制(safety-critical model predictive control,S-MPC)和一致性理论,设计编队控制器并实现了具有避障能力的队形保持。采用分散式S-MPC算法,每架无人机在满足避碰条件无人机的可行区域内,仅规划自身运动来跟踪编队控制算法指定的轨迹。研究了各解耦后的无人机如何与其他无人机并行求解带有耦合约束的优化问题,从而保证了各无人机独立决策的一致性。同时,所提算法将控制障碍函数(control barrier function,CBF)引入到MPC控制器的约束中,从而保证无人机飞行在远离障碍物的安全集合内,规划出的轨迹更为平滑,减小了系统能耗。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。

关键词：模型预测控制控制障碍函数编队避障一致性算法

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全国办公楼装修垃圾发生量预测与资源化研究

环境工程 2024年第6期42卷 119-126页

作者：刘国涛任福民胡舒馨贾谨铭北京交通大学环境学院北京100044 中咨华科交通建设技术有限公司北京100039

随着“无废城市”建设的不断推进,装修垃圾治理需求与日俱增,但目前办公楼装修垃圾发生量预测与资源化研究尚不足。利用BP神经网络对全国31个省市(除港澳台外)办公楼装修垃圾发生源特征及趋势进行研究。经检验,训练后的BP神经网络拟合优... 详细信息

随着“无废城市”建设的不断推进,装修垃圾治理需求与日俱增,但目前办公楼装修垃圾发生量预测与资源化研究尚不足。利用BP神经网络对全国31个省市(除港澳台外)办公楼装修垃圾发生源特征及趋势进行研究。经检验,训练后的BP神经网络拟合优度R=0.93693>0.9,模型精度为优秀。根据BP模型预测结果,到2030年全国办公楼装修垃圾发生总量将达到785.6万t,相较2020年增长率为36.8%。利用ArcGIS手段对我国办公楼装修垃圾排放进行时空分布表征,发现全国发生量高区域以东南沿海和川渝地区为主,中南地区为辅,其余地区发生量整体偏低。由于废弃物中废纸面石膏板占比最大,高达58.9%,因此对其进行了资源化处理处置研究。通过与脱硫石膏对比实验证明,其力学性能表现较好,在高掺量情况下性能优于脱硫石膏。通过不同工艺对比,确定了废纸面石膏板作为缓凝剂时的最佳掺入量以及水泥样品最佳力学性能。当掺入5%废石膏板时,水泥性能最优。原材料混磨制成的水泥样品最佳抗折强度为8.9 MPa,抗压强度为46.5 MPa。

关键词：办公楼装修垃圾发生量预测 BP神经网络时空分布特征水泥缓凝剂

Real-time imaging of structure and dynamics of transmembrane biomolecules by FRET-induced single-molecule fluorescence attenuation

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Biophysics Reports 2021年第6期7卷 490-503页

作者： Dongfei Ma Wenqing Hou Chenguang Yang shuxin hu Weijing Han Ying Lu Songshan Lake Materials Laboratory Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences

Tracking the transmembrane topology and conformational dynamics of membrane proteins is key to understand their functions. It is however challenging to monitor position changes of individual proteins in cell membranes with high sensitivity and high resolution. We review on three single-molecule fluorescence imaging methods — SIFA, Lipo FRET and Queen FRET — recently developed in our lab for studying the dynamics of membrane proteins. They can be applied, progressively, to investigate membrane proteins in solid-supported lipid bilayers, artificial liposome membranes and live-cell plasma membranes. The techniques take advantage of the energy transfer from a fluorophore to a cloud of quenchers and are able to extract in real time positions and position changes of a single fluorophorelabeled protein in the direction normal to the membrane surface. The methods have sub-nanometer precision and have proved powerful to investigate biomolecules interacting with bio-membranes.

关键词： Single-molecule fluorescence imaging Dynamics of membrane proteins

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基于自抗扰的四旋翼无人机控制方法

电光与控制 2024年第1期31卷 33-39,68页

作者：孙嫚憶张安胡树欣杨盼西北工业大学航空学院西安710000

针对四旋翼无人机在飞行过程中存在的外部干扰和模型不确定性的问题,采用自抗扰控制(ADRC)方法实现姿态控制。同时对ADRC进行改进:针对扩张状态观测器(ESO)中误差增益过大、容易引起误差反复切换产生抖振的情况,构造nfal函数来代替fal函... 详细信息

针对四旋翼无人机在飞行过程中存在的外部干扰和模型不确定性的问题,采用自抗扰控制(ADRC)方法实现姿态控制。同时对ADRC进行改进:针对扩张状态观测器(ESO)中误差增益过大、容易引起误差反复切换产生抖振的情况,构造nfal函数来代替fal函数,实现抗扰能力和抖振之间的平衡;采用遗传算法对ADRC中的参数进行整定,提高了参数整定效率。在仿真系统中,证明改进后的ADRC方法抗扰性能在一定程度上有所提高;在基于Links-RT实时仿真系统的无人机飞控半实物(HIL)实验平台中,验证了该控制方法的有效性。

关键词：四旋翼无人机自抗扰控制姿态控制参数整定 fal函数

拓扑切换下基于SO(3)的四旋翼时变编队跟踪控制

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电光与控制 2024年第2期31卷 12-20页

作者：胡树欣毕文豪李铭浩张安西北工业大学航空学院西安710000

针对有向拓扑切换条件下的多四旋翼无人机时变编队跟踪控制问题,在领航-跟随策略下,利用局部邻居状态信息构造了性能约束下基于特殊正交群SO(3)的一致性控制协议。在该协议中,领航无人机的信息仅能提供给邻居无人机,且邻居无人机集合会... 详细信息

针对有向拓扑切换条件下的多四旋翼无人机时变编队跟踪控制问题,在领航-跟随策略下,利用局部邻居状态信息构造了性能约束下基于特殊正交群SO(3)的一致性控制协议。在该协议中,领航无人机的信息仅能提供给邻居无人机,且邻居无人机集合会发生变化。采用特殊正交群SO(3)空间中的旋转矩阵表征四旋翼的姿态,在此基础上设计姿态控制器,提高了编队控制的收敛速度。仿真实验表明,当有向拓扑切换的驻留时间大于固定阈值且满足时变编队跟踪控制可行性条件时,采用所设计控制律可使集群系统实现时变编队队形控制,验证了所提算法的有效性。

关键词：四旋翼无人机拓扑切换编队控制 SO(3)

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表面增强拉曼光谱测试环境水体重金属的应用

环境化学 2020年第9期39卷 2459-2468页

作者：胡舒馨张建锋西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055 西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

汞离子(Hg2+)的暴露对人体健康构成了严重的威胁,目前对痕量Hg2+检测提出了较高的要求.本研究合成一种Au-DNA成膜基底,基于T-Hg2+-T理论,利用表面增强拉曼散射技术,以达到检测水体中痕量Hg2+的目的.Au纳米结构通过DNA适配体功能化,在Hg2... 详细信息

汞离子(Hg2+)的暴露对人体健康构成了严重的威胁,目前对痕量Hg2+检测提出了较高的要求.本研究合成一种Au-DNA成膜基底,基于T-Hg2+-T理论,利用表面增强拉曼散射技术,以达到检测水体中痕量Hg2+的目的.Au纳米结构通过DNA适配体功能化,在Hg2+存在下,DNA适配体形成发夹结构,使其末端的Cy5与Hg2+特异性结合后靠近Au热点区域,从而产生增强的拉曼信号.Au-DNA成膜条件优化的结果表明,Au浓度为3×10-3 mol·L-1,成膜剂Nafion为0.0004%时,具有强度最高的拉曼信号.此方法合成的Au-DNA成膜基底,检测下限为1×10-12 mol·L-1,与之前报道相比具有更高的灵敏性,可以达到国家饮用水标准.该基底对Hg2+的检测具有特异性,不受共存离子和环境基质的干扰,且展现出良好的稳定性,当基底浸入水体1 h后,仍具有较高的灵敏度.Au-DNA成膜基底作为表面增强拉曼散射平台具有较高的灵敏性、选择性、稳定性与可回收性,是一种很有前途的Hg2+现场快速检测手段.

关键词：纳米金膜 DNA适配体汞离子(Hg2+) 表面增强拉曼光谱技术(SERS)

“互联网+政务服务”跨部门数据共享的推进策略研究

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情报杂志 2018年第12期37卷 168-174页

作者：张会平胡树欣电子科技大学公共管理学院成都611731 武汉大学信息管理学院武汉430072

[目的/意义]依据国家部署并结合具体政务服务事项探析"互联网+政务服务"跨部门数据共享的推进策略,为进一步完善顶层设计和地方实践创新提供指导。[方法/过程]以成都市527个行政审批事项为数据源,以341条跨部门证照流动为基础构建事项... 详细信息

[目的/意义]依据国家部署并结合具体政务服务事项探析"互联网+政务服务"跨部门数据共享的推进策略,为进一步完善顶层设计和地方实践创新提供指导。[方法/过程]以成都市527个行政审批事项为数据源,以341条跨部门证照流动为基础构建事项间和部门间社会网络,分析其中的数据共享特征;同时针对该案例,比较分析以证照电子化为导向、以业务关联为导向、以场景应用为导向三种不同推进策略在数据管理、平台建设、体制机制、法律法规四个维度的区别。[结果/结论]认为三种策略在平台、体制、机制建设方面存在很大差异;未来发展应实现国家层面的部署和地方实践探索相互促进、相互支持。

关键词：电子政务互联网+ 政务服务跨部门数据共享行政审批社会网络分析

同步辐射X射线衍射研究短链DNA/磷脂多层膜的结构

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核技术 2009年第12期32卷 897-900页

作者：陆颖胡书新麦振洪李明中国科学院物理研究所北京100190

应用同步辐射低角X射线衍射研究由短链DNA/磷脂在固体表面形成的复合多层膜结构。将DNA/磷脂混合溶液(DOTAP/DOPC混合磷脂,其中ΦDOTAP定义为DOTAP在混合磷脂中的质量百分比)浇铸在经过亲水处理的表面上,在溶剂蒸发过程中自组装形成高... 详细信息

应用同步辐射低角X射线衍射研究由短链DNA/磷脂在固体表面形成的复合多层膜结构。将DNA/磷脂混合溶液(DOTAP/DOPC混合磷脂,其中ΦDOTAP定义为DOTAP在混合磷脂中的质量百分比)浇铸在经过亲水处理的表面上,在溶剂蒸发过程中自组装形成高度有序的多层膜结构。按DNA骨架上所带负电荷的数目与DOTAP所带正电荷数目相等的比例制备一系列具有不同ΦDOTAP值的样品。实验结果表明,随着DNA含量的增加,多层膜先后出现DNA贫瘠相和DNA富集相。在DNA贫瘠相中,DNA分子被包埋在磷脂分子的亲水头中;而在DNA富集相中,DNA分子紧密排列在磷脂的亲水头层间。并且详细分析了DNA/磷脂多层膜出现DNA贫瘠相和DNA富集相以及产生相变的原因。

关键词：低角X射线衍射 DNA 磷脂多层膜磷脂/DNA复合体

Short-term train arrival delay prediction:a data-driven approach

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Railway Sciences 2024年第4期3卷 514-529页

作者： Qingyun Fu shuxin Ding Tao Zhang Rongsheng Wang Ping hu Cunlai Pu Postgraduate Department China Academy of Railway SciencesBeijingChina Signal and Communication Research Institute China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijingChina Traffic Management Laboratory for High-Speed Railway National Engineering Research Center of System Technology for High-Speed Railway and Urban Rail TransitBeijingChina Scientific and Technological Information Research Institute China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijingChina Yibin Track Signal and Communication DepotChina Railway Chengdu Group Co.LtdChengduChina School of Computer Science and Engineering Nanjing University of Science and TechnologyNanjingChina

Purpose-To optimize train operations,dispatchers currently rely on experience for quick adjustments when delays ***,delay predictions often involve imprecise shifts based on known delay ***-time and accurate train delay predictions,facilitated by data-driven neural network models,can significantly reduce dispatcher stress and improve adjustment *** current train operation data,these models enable swift and precise predictions,addressing challenges posed by train delays in high-speed rail networks during unforeseen ***/methodology/approach-This paper proposes CBLA-net,a neural network architecture for predicting late arrival *** combines CNN,Bi-LSTM,and attention mechanisms to extract features,handle time series data,and enhance information *** on operational data from the Beijing-Tianjin line,it predicts the late arrival time of a target train at the next station using multidimensional input data from the target and preceding ***-This study evaluates our model’s predictive performance using two data approaches:one considering full data and another focusing only on late *** show precise and rapid *** with full data achieves aMAEof approximately 0.54 minutes and a RMSEof 0.65 minutes,surpassing the model trained solely on delay data(MAE:is about 1.02 min,RMSE:is about 1.52 min).Despite superior overall performance with full data,the model excels at predicting delays exceeding 15 minutes when trained exclusively on late *** enhanced adaptability to real-world train operations,training with full data is ***/value-This paper introduces a novel neural network model,CBLA-net,for predicting train delay *** innovatively compares and analyzes the model’s performance using both full data and delay data ***,the evaluation of the network’s predictive capabilities considers different scenarios,providing a comprehensive demonstra

关键词： Train delay prediction Intelligent dispatching command Deep learning Convolutional neural network Long short-term memory Attention mechanism