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新型组织工程支架修复联合围术期康复治疗膝关节软骨损伤一例报告

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中国骨与关节杂志 2024年第4期13卷 280-284页

作者：沈阳石秀秀赵喆秦江郭全义李晓中国人民解放军总医院第四医学中心骨科医学部康复医学科国家骨科与运动康复临床医学研究中心北京100048

膝关节软骨损伤是一类常见的难治性关节疾病,接受膝关节镜手术的患者中,软骨损伤占比高达63%[1]。由于关节软骨损伤后自我修复和再生能力十分有限,极大地增加了膝骨关节炎的患病风险[2]。目前的手术方法多样,对于软骨损伤面积>2 cm^(2)... 详细信息

膝关节软骨损伤是一类常见的难治性关节疾病,接受膝关节镜手术的患者中,软骨损伤占比高达63%[1]。由于关节软骨损伤后自我修复和再生能力十分有限,极大地增加了膝骨关节炎的患病风险[2]。目前的手术方法多样,对于软骨损伤面积>2 cm^(2),深度未及软骨下骨、分级在3~4级的软骨损伤多采用自体软骨细胞移植术(autologous chondrocyte implantation,ACI)或基质诱导的软骨细胞移植术(matrix-induced autologous chondrocyte implantation,MACI)[3-4]。传统ACI技术大多效果满意,但存在以骨膜做支架时切口大、软骨细胞再生能力弱等问题。

关键词：创伤和损伤软骨组织工程康复

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爆炸冲击下乘员下肢保护装置仿生设计与优化

兵器装备工程学报 2023年第3期44卷 95-103页

作者：覃凌云杨书仪戴巨川汪国胜李桂兵凌启辉陈哲吾湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 中国北方车辆研究所北京100072

车辆底部地雷和简易爆炸物的爆炸冲击将会直接危害乘员下肢安全。为此,以贝壳外形截面为原型,通过结构仿生原理设计了一种乘员下肢仿生保护装置。基于乘员约束系统局部等效模型,分析了传统双圆管、圆形肋骨、仿贝壳薄壁管、仿虾螯薄壁... 详细信息

车辆底部地雷和简易爆炸物的爆炸冲击将会直接危害乘员下肢安全。为此,以贝壳外形截面为原型,通过结构仿生原理设计了一种乘员下肢仿生保护装置。基于乘员约束系统局部等效模型,分析了传统双圆管、圆形肋骨、仿贝壳薄壁管、仿虾螯薄壁管、仿竹薄壁管及仿马尾茎薄壁管等6种保护装置的防护性能,并对下肢仿生保护装置的各结构参数进行了单因素分析,确定初步设计方案。以假人左右下胫骨轴向力为优化目标、保护装置总变形量为约束条件,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对仿生保护装置开展多目标优化,获取其防护性能最优的参数组合。研究表明:与未加装保护装置前相比,加装优化后的仿生保护装置,假人左右下胫骨轴向力峰值分别降低了66.76%和66.22%,满足AEP-55限值5.4 kN的要求,对乘员下肢提供了有效保护。

关键词：爆炸冲击乘员约束系统薄壁管下肢仿生保护装置多目标优化

抗过载环形MEMS固体波动陀螺设计加工与测试

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仪器仪表学报 2022年第5期43卷 1-7页

作者：曹慧亮郭天琪申冲中北大学电子测试技术重点实验室太原030051

本文针对传统MEMS振动陀螺在经历高过载过程无法存活且冲击前后参数变化大的问题,开展了抗高过载MEMS固体波动环形微机械陀螺设计、加工和测试方面的研究工作。首先,提出了全对称梁的陀螺结构形式,该结构能够有效的减小冲击过程在结构... 详细信息

本文针对传统MEMS振动陀螺在经历高过载过程无法存活且冲击前后参数变化大的问题,开展了抗高过载MEMS固体波动环形微机械陀螺设计、加工和测试方面的研究工作。首先,提出了全对称梁的陀螺结构形式,该结构能够有效的减小冲击过程在结构中造成的应力残留,配合止挡机构以及灌封技术能够提升陀螺在冲击过程中的存活能力,并在此基础上推导了陀螺的动力学方程和敏感轴冲击振荡运动函数,指出了敏感轴冲击模态的固有频率越高、品质因数越小则越有利于提高陀螺在敏感轴上的抗冲击特性。其次,利用有限元分析软件对陀螺结构进行了模态分析和冲击特性仿真,结果显示在15 000 g@10 ms的冲击作用下,陀螺的最大位移和应力分别为9.46μm和99.6 MPa,保证了陀螺结构具有较好的抗冲击裕度。再次,利用较为成熟的玻璃-硅键合和深硅刻蚀工艺实现了陀螺结构的加工,结合陶瓷封装实现了陀螺结构的真空封装,并基于驱动闭环和检测开环回路搭建了陀螺的测试系统。最后,在实验室环境下利用冲击台实现了对陀螺样机的冲击测试,冲击过程(脉宽0.6 ms)出现了多个5 000 g以上的峰值,最大峰值为16 050 g,陀螺响应时间约为1 s,冲击前后陀螺零位变化小于1%,验证了本文研制样机的抗过载能力。

关键词： MEMS陀螺仪抗过载敏感轴冲击冲击测试

基于迁移学习的高精度ASF数据库制备方法研究

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基于迁移学习的高精度ASF数据库制备方法研究

作者：梁子辰西安理工大学

学位级别：硕士

陆基长波导航授时系统中,信号在传输路径上受到时间/空间变化特征等因素的影响,传播时延会产生数百纳秒甚至微秒量级的变化,这对高精度的陆基长波导航系统而言是非常致命的,其中一种叫做附加二次相位因子(ASF)的传播时延是影响系统定位... 详细信息

陆基长波导航授时系统中,信号在传输路径上受到时间/空间变化特征等因素的影响,传播时延会产生数百纳秒甚至微秒量级的变化,这对高精度的陆基长波导航系统而言是非常致命的,其中一种叫做附加二次相位因子(ASF)的传播时延是影响系统定位精度的主要因素。在实际应用中,通常使用建立数据库的方法,将数据库载入到授时接收机中实时进行修正。因此,一种高精度、低成本的ASF数据库制备方法的研究具有重要意义。本文围绕低频地波传播时延的空间变化特性进行详细的研究,针对在传播距离远、地形特征变化幅度大的区域中,传统的传播时延理论预测数值与实测数值误差较大的问题,提出了一种基于迁移学习的反向传播神经网络(BPNN)预测模型,有效的提高了在复杂区域中的传播时延预测精度,为ASF数据库的制备提供一种新的方法。具体的内容如下:(1)基于传统的数值计算方法,分析了空间特征变化与传播时延之间的关系。结果表明,传播时延会受到传播路径上的传播距离与地形地势变化的影响,且关系密切。传播距离越远、传播路径中地形变化幅度越大的区域,传播时延的数值越大。(2)基于深度学习的理论,建立了基于传播时延理论预测值的BPNN模型。在陆基长波导航授时台的信号覆盖范围内,将整个工作区域划分为若干个扇环形区域。分别对每一个小的区域进行神经网络建模,将积分方程方法得到的传播时延理论数值作为训练集,对BPNN模型进行训练,得到对于传播时延理论预测值拟合效果很好的理论值预测模型。(3)使用迁移学习的方法,建立预测结果更贴近实际值的BPNN数值预测模型。根据迁移学习理论,使用实测获得的传播时延数值,对先前训练好的理论值预测模型进行修正。经过迁移学习训练后的模型,相比于传统的理论计算方法,传播时延的预测精度得到了大幅度的提高。并设计对照实验,分析了实测样本位置的选取与迁移学习后模型预测效果之间的关系。本文的研究成果可以为高精度的传播时延修正数据库的制备提供一种新的思路,具有一定的参考价值。

关键词：附加二次相位因子(ASF)修正反向传播神经网络(BPNN) 低频地波传播时延迁移学习

底部爆炸冲击下装甲车乘员下肢损伤行为与防护研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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兵器装备工程学报 2022年第12期43卷 1-7页

作者：牛坤焦猛莫富灏李桂兵湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

建立了基于底部爆炸冲击等效工况的装甲车乘员下肢受载模型;研究了人体下肢模型生物力学和动力响应及其损伤行为;在此基础上,设计了不同结构和材料的防护脚垫,并对人体下肢防护性能进行了仿真研究。研究表明:跟骨-距骨-胫骨接触面和胫... 详细信息

建立了基于底部爆炸冲击等效工况的装甲车乘员下肢受载模型;研究了人体下肢模型生物力学和动力响应及其损伤行为;在此基础上,设计了不同结构和材料的防护脚垫,并对人体下肢防护性能进行了仿真研究。研究表明:跟骨-距骨-胫骨接触面和胫骨远端应力集中现象明显,存在较高骨折风险,胫骨轴向力可有效表征其骨折风险;波浪形脚垫可有效降低下肢爆炸伤害,6 m/s和10 m/s峰值冲击时其防护下的胫骨骨折风险分别低于10%和20%;波形板厚度0.4 mm/波长25~35 mm,或波形板厚度0.5 mm/波长35~45 mm时,波浪形脚垫具有最好的防护效果。

关键词：底部爆炸下肢损伤防护脚垫人体模型有限元分析

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窄频差硅基环形陀螺检测闭环控制系统设计

导航定位与授时 2023年第3期10卷 125-138页

作者：刘宇鹏崔让郭潇林刘学张越曹慧亮中北大学电子测试技术重点实验室太原030051 山西北方机械制造有限责任公司太原030009

针对窄频差硅基环形波动陀螺动态性能差的问题,提出了一种基于比例积分微分-惯性环节(proportion integral differential-inertial element,PID-IE)的串联式相位校正检测闭环系统控制器。以硅微机械陀螺仪结构运动方程为基础建立了理想... 详细信息

针对窄频差硅基环形波动陀螺动态性能差的问题,提出了一种基于比例积分微分-惯性环节(proportion integral differential-inertial element,PID-IE)的串联式相位校正检测闭环系统控制器。以硅微机械陀螺仪结构运动方程为基础建立了理想的窄频差U形弹性梁硅基环形波动陀螺仪的系统模型。通过对环形陀螺开环工作状态下的系统模型及其外围电路的传递函数和波特图分析,设计了一种基于PID-IE的检测闭环系统控制器。通过对其系统模型及外围电路时域仿真,验证了该检测闭环控制系统的可行性,通过仿真发现,加入该控制器后的陀螺输出稳定时间减少了50%,陀螺检测位移输出减小了2个数量级,基本实现了该陀螺的检测位移抑制。在模拟电路中实现了该检测闭环控制系统后,通过实验测试了陀螺检测闭环控制前后的各项性能指标。通过实验测试发现,实现闭环控制后,陀螺输出稳定时间约为0.15 s,陀螺检测位移在闭环工作状态下比开环工作状态减小了97%,陀螺的标度因数比检测开环提高了10倍,零偏及零偏不稳定性与检测开环相比分别提升了3倍和8倍,且闭环控制系统的工作带宽比开环工作带宽提高了30倍。

关键词：检测闭环系统 PID-IE控制器硅基环形陀螺相角裕度幅值裕度

基于FMI的航空发动机非线性预测广义最小方差控制

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航空发动机 2021年第6期47卷 50-56页

作者：牛伟王继强王修奇中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所西安710068 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

针对航空发动机具有强非线性的特征和控制需求,结合被控对象对非线性预测广义最小方差控制方法进行了仿真分析。创新性地引用功能模拟接口标准实现了航空发动机模型和数控燃油调节机构模型的联合仿真。简要介绍了广义预测控制方法的思想... 详细信息

针对航空发动机具有强非线性的特征和控制需求,结合被控对象对非线性预测广义最小方差控制方法进行了仿真分析。创新性地引用功能模拟接口标准实现了航空发动机模型和数控燃油调节机构模型的联合仿真。简要介绍了广义预测控制方法的思想,采用非线性预测广义最小方差控制方法对航空发动机进行控制策略研究,并对控制律中需要调节的参数选择进行了简单的理论分析,通过仿真分析了每个参数取值对系统控制性能的影响,并确定了所选取的参数值。仿真结果表明:这种方法能够满足航空发动机的控制需求,与原有PID控制器相比,能在略微降低控制品质的条件下改善执行机构的作动条件。

关键词：联合仿真非线性控制预测控制航空发动机

基于扩展卡尔曼滤波器的微型燃气轮机传感器故障诊断与硬件在环验证

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航空发动机 2020年第2期46卷 1-8页

作者：任雅浩金崇文王继强胡忠志南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了解决微型燃气轮机在变工况条件下的传感器信号故障诊断问题,提出了基于1簇卡尔曼滤波器的故障诊断方法。该方法基于V字研发流程,使用基于模型的设计方法开发了Simulink微型燃气轮机部件级仿真模型,设计了变负载条件下的传感器故障... 详细信息

为了解决微型燃气轮机在变工况条件下的传感器信号故障诊断问题,提出了基于1簇卡尔曼滤波器的故障诊断方法。该方法基于V字研发流程,使用基于模型的设计方法开发了Simulink微型燃气轮机部件级仿真模型,设计了变负载条件下的传感器故障诊断与隔离系统。基于全数字仿真平台和硬件在环仿真平台对模型以及故障诊断与隔离系统进行集成验证。结果表明:基于MBD方法的全数字仿真及硬件在环仿真具有很高的一致性,能够快速实现模型转换及验证,为微型燃气轮机控制算法开发与硬件在环验证提供了有力的支持。

关键词：微型燃气轮机 1簇卡尔曼滤波器故障诊断与隔离硬件在环验证航空发动机

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某微型涡轴发动机建模及控制

系统仿真技术 2021年第3期17卷 153-158页

作者：孙小康王继强贾英民张维存南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 北京航空航天大学北京100191 北京科技大学自动化学院北京100083

随着航空推进技术的发展,串联混合动力推进系统将会成为未来的发展方向之一。涡轴发动机作为其中重要的动力来源,有必要对其进行仿真建模及控制系统的设计。在此背景下,基于Simulink/T-MATS平台,利用部件级建模原理搭建了一个轴功率为5... 详细信息

随着航空推进技术的发展,串联混合动力推进系统将会成为未来的发展方向之一。涡轴发动机作为其中重要的动力来源,有必要对其进行仿真建模及控制系统的设计。在此背景下,基于Simulink/T-MATS平台,利用部件级建模原理搭建了一个轴功率为5 kW的微型涡轴发动机动态仿真模型,并在此模型的基础上设计了一个串级PID控制器。仿真结果表明该模型符合设计要求,控制器的控制效果和抗干扰效果较好。

关键词： T-MATS工具箱涡轴发动机部件级模型串级PID 稳态控制