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Journal of Environmental Sciences 2024年第4期138卷 112-120页

作者： Shuhao Shi Qian Du Ming Hou Xiaolei Ye Li Yang shenghui guo Jianhong Yi Ullah Ehsan Hongbo Zeng State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization Faculty of Metallurgical and Energy EngineeringKunming University of Science and TechnologyKunming 650093China Department of Chemical and Materials Engineering University of AlbertaEdmonton T6G 2V4Canada FEMTO-ST Institute(UMR CNRS 6174) Universite de Bourgogne Franche-Comte(UBFC)Universite de technologie de Belfort Montbéliard(UTBM)Site de MontbeliardBelfort F-90010France Faculty of Materials Science and Engineering Kunming University of Science and TechnologyKunming 650093China

Zeolitic Imidazolate Framework-8(ZIF-8)material was prepared by chemical precipitation *** microstructure and physical properties of the as-prepared samples were characterized by XRD,BET,FESEM and UV *** self-made four-channel measurement device was used to test the gas sensitivity of ZIF-8 material toward ethanol gas under photo-thermal synergistic *** results showed that the sample was typical ZIF-8(E_(g)=4.96 eV)with a regular dodecahedron shape and the specific surface is up to 1793 m^(2)/*** as-prepared ZIF-8 has a gas response value of 55.04 to 100 ppm ethanol at 75℃ and it shows good gas sensing selectivity and repeated *** excellent gas sensitivity can be attributed to the increase of free electron concentration in the ZIF-8 conduction band by photo-thermal synergistic excitation,and the large specific surface area of ZIF-8 material provides more active sites for gas-solid surface *** reaction mechanism of ZIF-8 material under multi-field excitation was also discussed.

关键词： ZIF-8 material Photo-thermal synergistic excitation UV-light irradiation Photon-generated electron and hole Gas-sensitive property

信息物理系统降阶观测器设计及传感器攻击检测

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系统科学与数学 2024年第3期44卷 681-693页

作者：马梦凡郭胜辉苏州科技大学电子与信息工程学院苏州215009

提出了一种适用于含有未知输入信号的信息物理系统降阶观测器设计方法及传感器攻击检测应用.首先,利用克罗内克积将信息物理系统描述为整体系统动态模型;然后考虑系统存在未知输入时,通过增加降阶观测器增益矩阵的约束条件,实现降阶的... 详细信息

提出了一种适用于含有未知输入信号的信息物理系统降阶观测器设计方法及传感器攻击检测应用.首先,利用克罗内克积将信息物理系统描述为整体系统动态模型;然后考虑系统存在未知输入时,通过增加降阶观测器增益矩阵的约束条件,实现降阶的同时消除未知输入给系统带来的影响,再通过系统输出状态判断是否存在传感器攻击信号.最后,通过数值仿真,验证了所提降阶观测器对系统的状态估计及检测传感器攻击信号的能力,且对比仿真结果显示,所提降阶观测器性能优于全阶观测器.

关键词：信息物理系统降阶观测器状态估计攻击检测

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自动驾驶车辆道路跟驰与状态一致性控制

中国科学：信息科学 2024年第2期54卷 394-412页

作者：郭胜辉罗世坚黄大荣宋家锋苏州科技大学电子与信息工程学院苏州215009 安徽大学人工智能学院合肥230601 清华大学苏州汽车研究院(相城) 苏州215134

针对含有未知输入和外部干扰的非线性自动驾驶车辆时变跟驰队列系统,研究系统部分状态可测情况下的车辆道路跟驰和状态一致性控制问题.基于车辆跟驰和二自由度动力学模型,得到含有外部干扰和未知输入的离散化状态方程,利用前导跟驰特性... 详细信息

针对含有未知输入和外部干扰的非线性自动驾驶车辆时变跟驰队列系统,研究系统部分状态可测情况下的车辆道路跟驰和状态一致性控制问题.基于车辆跟驰和二自由度动力学模型,得到含有外部干扰和未知输入的离散化状态方程,利用前导跟驰特性,得到自动驾驶车辆跟驰队列系统;利用比例积分状态观测器解决系统部分状态不可测问题,提出一种基于观测器实现含有未知输入和外部干扰的自动驾驶车辆状态一致性控制协议;将观测器估计效果和一致性控制问题转化为误差系统的稳定性问题,由此构造Lyapunov-Krasovkii函数,利用离散系统稳定性理论推导出一个充分条件;通过求解线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)得到跟驰系统的增益矩阵和参数矩阵,利用H_∞性能指标分析系统鲁棒性.仿真结果表明:所设计观测器能够估计未知输入、外部干扰和系统状态,并且基于观测器设计能够使自动驾驶车辆道路跟驰和状态达到一致.

关键词：智慧交通自动驾驶车辆道路跟驰多智能体系统一致性控制外部干扰

基于RSM-正交法的磁障式直线永磁游标电机的设计与优化

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电机与控制学报 2024年第3期28卷 179-188页

作者：杨巧玲宋柏良郭生辉张克春张琦兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050

针对直线永磁游标电机的损耗问题,提出一种磁障式拓扑结构。通过在次级的凸极齿加入隔磁磁障,使次级对磁通的流动具有导向作用,减少涡流损耗,提高电机的磁场调制能力。在此基础上,设计一种磁障式直线永磁游标电机,采用响应面(RSM)-正交... 详细信息

针对直线永磁游标电机的损耗问题,提出一种磁障式拓扑结构。通过在次级的凸极齿加入隔磁磁障,使次级对磁通的流动具有导向作用,减少涡流损耗,提高电机的磁场调制能力。在此基础上,设计一种磁障式直线永磁游标电机,采用响应面(RSM)-正交法对电机的推力性能进行优化。首先,通过对电机进行灵敏度分析,确定显著变量。其次,根据RSM法建立优化目标响应与显著变量之间的拟合模型,并对其拟合精度进行评估。最后,基于该模型进行正交试验,根据正交试验的数据进行极差分析,得到电机的最优结构参数。有限元实验结果表明,采用RSM-正交优化方法的电机性能得到大幅提高,并且可以节省优化时间,提高优化效率,对直线永磁游标电机的设计与优化有重要的参考价值。

关键词：直线电机磁障多目标优化灵敏度分析响应面分析正交试验法

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钛合金电致塑性本构方程及多物理场耦合分析

机械工程学报 2024年第9期60卷 421-433页

作者：韩建超张孟非王斌国生辉贾燚王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024 海安太原理工先进制造与智能装备产业研究院海安226600 北京星航机电装备有限公司北京100074

脉冲电流激发的电致塑性效应能够显著提高钛合金的成形能力,而电塑性效应是融合“电-热-结构”多物理场综合作用的结果,构建电辅助有限元模型对于分析其塑性变形行为及优化成形工艺参数具有重要意义。以Ti-6Al-4V合金为研究对象进行不... 详细信息

脉冲电流激发的电致塑性效应能够显著提高钛合金的成形能力,而电塑性效应是融合“电-热-结构”多物理场综合作用的结果,构建电辅助有限元模型对于分析其塑性变形行为及优化成形工艺参数具有重要意义。以Ti-6Al-4V合金为研究对象进行不同电流密度、温度及应变速率下的电辅助拉伸试验;基于Johnson-Cook模型建立一个考虑热效应与非热效应的本构模型,其相关系数R^(2)均高于0.95,平均相对误差低于2%;基于此模型对电脉冲辅助拉伸过程中物理场进行有限元分析,当电流密度为4.19 A/mm^(2)时,随着试样拉伸至颈缩,电流密度相较于初始值升高21.96%,导致标距段内温度梯度明显增大,温差由68.69℃增至95.52℃,与同温度350℃高温试验相比,在应变场上表现为整体均匀程度降低,由于非热效应的作用峰值应力降低了49 MPa,模型预测的应力-应变结果与试验数据相比呈现较高的拟合精度,为进一步研究电辅助成形工艺及电致塑性机理提供了理论方法。

关键词：钛合金电致塑性效应电辅助本构方程多物理场耦合建模

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微波加热强化闪蒸工艺的科学基础及发展趋势

化工进展 2024年第1期43卷 135-144页

作者：田时泓郭磊李娜宇文超许磊郭胜惠巨少华微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室云南昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

利用微波加热具有选择性、快速性、整体性等优点,对基于能量源补充热量实现蒸发浓缩、分离纯化的料液处理过程而言,利用微波加热实现过程强化具有现实意义。本文综述了液体闪蒸过程的蒸发特性与传热传质特性、微波加热液体蒸发的研究现... 详细信息

利用微波加热具有选择性、快速性、整体性等优点,对基于能量源补充热量实现蒸发浓缩、分离纯化的料液处理过程而言,利用微波加热实现过程强化具有现实意义。本文综述了液体闪蒸过程的蒸发特性与传热传质特性、微波加热液体蒸发的研究现状,提出了微波加热强化闪蒸工艺,首先指出闪蒸工艺过程中料液面临难以直接加热提供热量而提高蒸发速率的难题,原因是传统热量传递方法无法在真空条件下向闪蒸过程中的料液传递热量。进而分析了微波加热蒸发工艺的研究现状,总结出微波加热蒸发过程中的影响因素,简述了微波加热蒸发工艺的应用。最后,提出可将微波加热与闪蒸工艺相耦合的微波加热强化闪蒸工艺,简述了设备设计、应用开发方面的相关进展。总结了微波加热强化闪蒸面临的相关难题并提出建议,期望对微波加热强化蒸发工艺应用和设备设计的发展提供参考。

关键词：微波加热蒸发过程强化能量转化传热传质

智能汽车信息物理系统状态估计与执行器攻击重构

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广西师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期42卷 59-69页

作者：陈丽唐明珠郭胜辉苏州科技大学电子与信息工程学院江苏苏州215009

针对含有网络攻击的非线性广义系统形式描述的信息物理系统,本文研究其状态估计和攻击信号重构问题。首先,将广义系统形式上写成一般系统,利用中间变量重构攻击信号,设计出中间变量观测器;而后,通过线性矩阵不等式得出观测器增益矩阵存... 详细信息

针对含有网络攻击的非线性广义系统形式描述的信息物理系统,本文研究其状态估计和攻击信号重构问题。首先,将广义系统形式上写成一般系统,利用中间变量重构攻击信号,设计出中间变量观测器;而后,通过线性矩阵不等式得出观测器增益矩阵存在的充分条件;最后,利用数值仿真验证所提方法的可行性。仿真分析中,针对智能汽车的车道保持系统进行建模,将车辆动力模型和车辆保持模型转化为动力系统的形式,从信息物理系统的角度出发,研究车辆的安全状态估计问题。当系统含有网络攻击时,利用所提观测器对车道保持系统状态进行估计,结果表明设计的中间变量观测器能够准确地估计系统状态和攻击信号,且误差系统均在4 s内趋于稳定。

关键词：信息物理系统安全状态估计中间变量观测器攻击重构智能汽车

Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料工艺研究

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金刚石与磨料磨具工程 2024年第1期44卷 22-30页

作者：史书浩杨黎郭胜惠高冀芸侯明鲁元佳昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 云南民族大学化学与环境学院昆明650093

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷... 详细信息

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti_(3)SiC_(2)、TiC和Ti5Si3等3种物相。随Si含量升高,Ti_(3)SiC_(2)相先增多后减少,当n(Ti):n(Si):n(C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构,在磨削时可产生大区域的平整磨削面,易于发挥金刚石磨料的磨削效果,有利于提升复合材料样品的磨削性能。

关键词：微波自蔓延烧结 Ti_(3)SiC_(2) 金刚石复合材料 Ni-Al合金

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f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8异质结构增强NO_(2)气体传感器的敏感性能

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化工进展 2024年第7期43卷 3946-3954页

作者：杜倩侯明高冀芸杨黎鲁元佳郭胜惠昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650091 省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室云南昆明650091

采用自组装法合成了具有异质界面的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、N_(2)等温吸脱附测试对合成样品的物相结构和微观结构进行了表征,并通过自行设计的四通道气敏测试设备对其气敏性能进行了研... 详细信息

采用自组装法合成了具有异质界面的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、N_(2)等温吸脱附测试对合成样品的物相结构和微观结构进行了表征,并通过自行设计的四通道气敏测试设备对其气敏性能进行了研究。材料分析测试发现,形状规则的ZIF-8材料均匀分布于二维少层Ti_(3)C_(2)T_(x)的表面与层间,在界面处存在典型的异质结构。气敏性能测试表明:在225℃下,该复合材料对100μL/L NO_(2)的气敏响应高达98.35%,且是ZIF-8材料气敏响应的2.1倍。认为强导电的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)与ZIF-8复合后形成的异质结构,不仅为ZIF-8与气体表面反应产生的自由电子提供导电通道,而且通过界面效应强化了复合材料表面气固反应时电子与空穴的分离效率,进而显著提升了复合材料对NO_(2)气体的气敏性能。同时,f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料的层状结构可以为目标气体分子向ZIF-8的扩散提供方便路径。

关键词：复合材料异质结构气敏性能导电通道分离效率

State estimation and finite-frequency fault detection for interconnected switched cyber-physical systems

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Science China(Information Sciences) 2023年第9期66卷 194-212页

作者： shenghui guo Mingzhu TANG Darong HUANG Jiafeng SONG School of Electronic and Information Engineering Suzhou University of Science and Technology School of Artificial Intelligence Anhui University Tsinghua University Suzhou Automobile Research Institute

For switched cyber-physical systems with disturbances and actuator faults, we address fault detection and isolation problems. First, the preconditions relative to subsystems are discussed in detail,and the original subsystems are turned into an overall system. Second, the frequency ranges of faults are considered to belong to the finite-frequency domain, and the observer, which makes the residual robust against disturbances and sensitive to faults, is designed by combining the finite-frequency H-technique with the mixed L2-L∞/H∞technique. Third, design conditions, which guarantee that the error system is stable and satisfies the mixed performance, are derived using the average dwell time method and Lyapunov functionals. Finally, a traffic density dynamic model is proposed to demonstrate the validity and effectiveness of the proposed method.

关键词： switched system fault detection and isolation mixed ${L_2-L_\infty}/{H_\infty}$ $H_-$ technique