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中枢模式发生器与足端轨迹的非线性映射

仪器仪表学报 2024年第4期45卷 258-271页

作者：陈久朋陈治帆伞红军祖永斌昆明理工大学机电工程学院昆明650500 云南省先进装备智能制造技术重点实验室昆明650500

控制的仿生性和行走的稳定性是四足机器人步态研究中重要的两个方面。为了提高四足机器人运动的稳定性,本文通过Hopf振荡器搭建了CPG模型,分别实现了多种步态及步态之间的转换。比较了基于CPG的步态控制方法和轨迹规划的步态规划方法在... 详细信息

控制的仿生性和行走的稳定性是四足机器人步态研究中重要的两个方面。为了提高四足机器人运动的稳定性,本文通过Hopf振荡器搭建了CPG模型,分别实现了多种步态及步态之间的转换。比较了基于CPG的步态控制方法和轨迹规划的步态规划方法在行走上的优劣性。为了同时利用CPG控制和轨迹规划的优点,提出采用神经网络将CPG控制曲线与足端轨迹逆运动学获得的驱动曲线进行非线性映射,使得四足机器人在控制上具备仿生特性,在足端接触上具备零冲击特性。仿真和实验结果表明,采用CPG的步态生成方法和轨迹规划方法四足机器人的行走速度理论行走速度80 mm/s相近,但采用CPG的步态生成方法四足机器人侧向位移在±10 mm以内且俯仰角在±1.5°之间,而采用轨迹规划的控制方法四足机器人侧向位移在±35 mm以内且俯仰角在±4°之间,可见两种控制方式对侧向偏移和俯仰运动的表现不一致。通过实验测量可知,机器人采用walk步态行走速度为18.57 mm/s,与理论行走速度20 mm/s接近,步态转换后以trot步态行走,行走速度为76.15 mm/s,与理论行走速度80 mm/s接近,少许误差可能是装配和行走过程打滑导致的。测量其侧向偏移程度可知,其侧向的偏移量左侧在15 mm内,右侧在25 mm内,其侧向偏移量均在合适的范围内,证明所提算法的有效性。

关键词：四足机器人 CPG模型足端轨迹非线性映射行走稳定性

金红石TiO_(2)纳米线忆阻器的制备及阻变存储机制

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材料导报 2024年第13期38卷 43-49页

作者：余志强徐佳敏韩旭陈诚曲信儒唐锦孙子君徐智谋广西科技大学电子工程学院广西柳州545006 华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家研究中心武汉430074

本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存... 详细信息

本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

关键词： TiO_(2)纳米线忆阻器非易失性氧空位

基于密度泛函理论的灭蝇胺分子的表面增强拉曼光谱特性

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1566-1570页

作者：李长明顾一凡张红臣宋少忠高勋长春光华学院工程技术研发中心吉林长春130022 长春理工大学物理学院吉林长春130022 吉林工程技术师范学院信息工程学院吉林长春130052

灭蝇胺是一种白色结晶粉末状的应用于各种瓜果类、茄果类、豆类及多种叶菜类农业生产中的昆虫杀虫剂,广泛应用农业生产等领域。灭蝇胺的大量使用对生态环境有极强的破坏性,危害人类身体健康。因此,对蔬菜农业生产过程中的灭蝇胺农药残... 详细信息

灭蝇胺是一种白色结晶粉末状的应用于各种瓜果类、茄果类、豆类及多种叶菜类农业生产中的昆虫杀虫剂,广泛应用农业生产等领域。灭蝇胺的大量使用对生态环境有极强的破坏性,危害人类身体健康。因此,对蔬菜农业生产过程中的灭蝇胺农药残留的快速检测技术的需求十分迫切。表面增强拉曼光谱技术(SERS)具有高灵敏度、高准确度以及样品准备简单等优点,已经成为农药残留检测领域的热点研究技术;密度泛函理论(DFT)可用于分子结构与性质的理论模拟及拉曼光谱的计算。基于密度泛函理论对引入金纳米团簇基底灭蝇胺分子的表面增强拉曼光谱进行计算,采用Multiwfn软件结合VMD软件探究了灭蝇胺分子表面静电势分布,基于B3LYP/6-31++G(d,p)基组对结合4个Au原子团簇形成的灭蝇胺—金纳米团簇复合物采用B3LYP方法,对灭蝇胺分子中与Au纳米团簇可能配位的原子使用6-31++G(d,p)基组,Au原子团簇使用LANL2DZ赝式基组,进行灭蝇胺—金纳米团簇复合物的结构优化与表面增强拉曼光谱计算,获得灭蝇胺分子的拉曼散射光谱和灭蝇胺分子与Au 4聚体吸附的表面增强拉曼光谱,并进行特征峰指认和比较。由分子静电势分布可知,Au纳米团簇可能与灭蝇胺分子中的N_(1)、N_(3)和N 5原子位置处形成配位,与C_(6)H_(10)N_(6)分子形成C_(6)H_(10)N_(6)-4Au纳米团簇化合物。计算对比分析了N_(1)、N_(3)和N_(5)原子配位形成的C_(6)H_(10)N_(6)-4Au的拉曼光谱,由于Au原子团簇的侵入,Au原子团簇与N 1、N 3和N 5配位形成的C_(6)H_(10)N_(6)-4Au分子Raman光谱特征峰最大增强分别达到4.0倍、1.4倍和3.2倍,且Raman谱峰出现了选择增强,并且谱峰位置发生一定程度的红移或者蓝移。研究结果为SERS技术用于蔬菜表面农药残留的快速检测奠定了理论基础。

关键词：表面增强拉曼光谱密度泛函理论光谱增强因子灭蝇胺分子

基于电压行波波形特征的柔性直流输电线路雷击识别方法

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电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 31-44页

作者：王艳婷莫文斌白明远梁栋贾嵘西安理工大学电气工程学院陕西西安710054

柔性直流输电系统的线路主保护速动性要求极高,线路受雷击干扰后引入大量高频暂态信号易引发线路保护误动作。针对此问题,首先根据行波的传播规律分析雷击后线路电压行波特征,得出雷击干扰与故障的特征差异。雷击干扰时,暂态过程中电压... 详细信息

柔性直流输电系统的线路主保护速动性要求极高,线路受雷击干扰后引入大量高频暂态信号易引发线路保护误动作。针对此问题,首先根据行波的传播规律分析雷击后线路电压行波特征,得出雷击干扰与故障的特征差异。雷击干扰时,暂态过程中电压行波经线路边界反射后波头极性不发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔大。雷击故障时,电压行波经故障点反射后波头极性发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔小。然后,根据电压行波波形特征差异提出长短窗结合的雷击干扰识别方法。最后,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对所提方法进行验证。结果表明,所提出的雷击干扰识别方案能够快速、可靠、准确地识别雷击干扰与故障情况,不受雷击位置、线路参数、雷电流参数和噪声的影响。

关键词：柔性直流输电雷击干扰识别行波极性特征行波时间特征可靠性

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钒钛磁铁矿煤基还原熔分及钒回收率优化试验

稀有金属 2024年第7期48卷 989-998页

作者：杨双平何少红王苗赵永喆杨尚琦李江菡西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

以新疆葱岭钒钛磁铁矿为原料,焦炭为还原剂,开展了造球、金属化焙烧和还原熔分试验,在此基础上探究了影响钒回收率的因素(碱度、配碳量和熔分温度)。结果表明,生铁中的钒含量随着碱度和熔分温度的升高而增加,钒回收率随着配碳量、碱度... 详细信息

以新疆葱岭钒钛磁铁矿为原料,焦炭为还原剂,开展了造球、金属化焙烧和还原熔分试验,在此基础上探究了影响钒回收率的因素(碱度、配碳量和熔分温度)。结果表明,生铁中的钒含量随着碱度和熔分温度的升高而增加,钒回收率随着配碳量、碱度和熔分温度的增高呈先增大后降低的趋势。提高碱度,渣中的复杂阴离子结构被破坏,钒回收动力学改善。当碱度过大时,渣中生成辉石族低熔点化合物,生铁质量下降,造成钒回收率降低。当熔分温度高于1500℃,配碳量高于15%时,渣中生成了尖晶石、钛酸钙等高熔点化合物,不利于渣铁分离。钒钛磁铁矿煤基还原熔分的最佳参数为:碱度为1.2,总配碳量为15%,熔分温度为1500℃,在此条件下渣铁分离效果较好,钒元素几乎都以金属钒的形式固溶在生铁中,钒回收率达98.07%。

关键词：钒钛磁铁矿钒回收率碱度配碳量熔分温度

基于ISGMD-DHT的电压暂降特征提取方法研究

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电力系统保护与控制 2024年第7期52卷 70-79页

作者：郭成代剑波杨灵睿何觅杨发宇昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650000

针对电压暂降特征信号在谐波、噪声环境下的准确提取问题,提出了一种基于迭代辛几何模态分解-差值希尔伯特变换(iteration symplectic geometry mode decomposition-difference Hilbert transform,ISGMD-DHT)的提取方法。首先,基于哈密... 详细信息

针对电压暂降特征信号在谐波、噪声环境下的准确提取问题,提出了一种基于迭代辛几何模态分解-差值希尔伯特变换(iteration symplectic geometry mode decomposition-difference Hilbert transform,ISGMD-DHT)的提取方法。首先,基于哈密顿矩阵与辛QR分解构造重构轨迹矩阵,结合辛几何相似变换得到初始辛几何分量。其次,根据相似度准则拟合初始辛几何分量并计算残余分量,再根据残余分量构造轨迹矩阵。然后,重复上述操作直至满足迭代终止条件获得最终相互独立的辛几何分量。最后,通过差值希尔伯特变换提取暂降特征量。仿真和实测数据的分析结果表明,该方法能在严重噪声、谐波扰动情况下准确提取暂降特征量。

关键词：辛几何模态分解电压暂降特征提取差值希尔伯特变换辛几何分量

基于THz-TDS的氟橡胶材料寿命预测方法

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1578-1583页

作者：王洋林振衡郑志杰谢海鹤聂泳忠福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 莆田学院新工科产业学院福建莆田351100 西人马联合测控(泉州)科技有限公司福建泉州362011

氟橡胶(FKM)材料具有优异的耐热性、耐腐蚀性、耐油性,已成为航空、航天、石油、机械等领域的热门材料。但由于传统的FKM材料寿命检测方法存在离线检测、会损伤待测材料、检测步骤繁琐、检测效率低等缺点,目前在FKM材料实际应用中往往... 详细信息

氟橡胶(FKM)材料具有优异的耐热性、耐腐蚀性、耐油性,已成为航空、航天、石油、机械等领域的热门材料。但由于传统的FKM材料寿命检测方法存在离线检测、会损伤待测材料、检测步骤繁琐、检测效率低等缺点,目前在FKM材料实际应用中往往采用定期更换的办法,易造成材料浪费与经济损失。提出了一种基于太赫兹时域光谱检测技术(THz-TDS)的FKM材料使用寿命预测新方法。首先,通过对在热空气老化箱中经不同温度、不同时长热氧老化处理的FKM材料进行THz-TDS透射检测,获得其对应的时域光谱图,提取相应的电流峰峰值,即在一个透射采样周期中最大的探测电流值与最小的探测电流值之间的差值;再将不同老化温度的FKM材料的THz时域波形的峰峰值与老化时间进行拟合,发现FKM样品时域光谱的峰峰值随着老化时间的延长呈下降趋势,且老化温度越高该下降趋势越明显。在200、300和360℃这三个老化温度下的拟合直线的相关系数分别高达0.9734、0.9821和0.9935。其次,根据阿伦尼乌斯公式的基本思想,建立起以时域光谱峰峰值为参考标准的FKM材料寿命预测数学模型。利用时域光谱峰峰值的FKM材料使用寿命预估办法获得的老化反应速率常数的对数与老化温度倒数关系拟合直线的相关系数达0.9969。最后,采用力学拉伸测量FKM材料断裂伸长率的办法,对其基于THz-TDS的使用寿命预估数学模型中的THz-TDS峰峰值失效临界值进行验证,可得构建的基于THz-TDS的FKM材料使用寿命预估模型成立且正确。研究结果表明:将THz-TDS检测方法应用到FKM材料寿命检测具有较高的准确性,且该方法具有无损、高效、操作简便、适用性广等优点,为FKM材料制品在线检测和寿命预测提供可能性,也为其他非极性材料和电介质材料的寿命预测方法研究提供参考。

关键词：太赫兹时域光谱氟橡胶寿命预测峰峰值

基于四电平编码与弱光通信的极低功耗传光式电流互感器

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 148-157页

作者：徐文浩徐启峰谢楠福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

针对传光式电流互感器高压侧现有的母线取能和激光供能方式存在供电死区、能量转换效率低、使用寿命不足等问题,提出一种基于四电平编码与弱光通信的极低功耗光电传输系统方案。首先,设计三态门电路将信号采集模块的采样时钟和数据信号... 详细信息

针对传光式电流互感器高压侧现有的母线取能和激光供能方式存在供电死区、能量转换效率低、使用寿命不足等问题,提出一种基于四电平编码与弱光通信的极低功耗光电传输系统方案。首先,设计三态门电路将信号采集模块的采样时钟和数据信号叠加为一个四电平信号。然后,利用超高亮度且极低功耗的LED将四电平信号转换为光信号并通过光纤传输至低压侧。最后,在低压侧通过高灵敏度雪崩光电二极管探测器进行弱光检测后输入解码电路实现信号解码。将极低功耗光电传输系统应用于传光式电流互感器中进行实验验证,测量结果满足0.2级精度要求,系统高压侧的平均功耗可降低至3.91 mW,保证测量精度的同时大幅降低了功耗。由于高压侧的功耗极低,故可采用大容量电池或小功率光伏系统等可靠供能方案,从而解决了高压侧的供能问题,提高了系统的稳定性和可靠性。

关键词：传光式电流互感器极低功耗三态门四电平编码弱光通信信号解码

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面向多运行模式的并网逆变器改进控制策略

电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 13-22页

作者：陈宇王维庆李笑竹朱金龙可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心(新疆大学) 新疆乌鲁木齐830017

为了改善新能源并网逆变器的性能并同时满足多运行模式(并网模式和孤岛模式)调节需求,设计了双重自适应系数,并基于下垂控制和虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制提出了新颖的改进控制策略。该控制策略可灵活地调... 详细信息

为了改善新能源并网逆变器的性能并同时满足多运行模式(并网模式和孤岛模式)调节需求,设计了双重自适应系数,并基于下垂控制和虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制提出了新颖的改进控制策略。该控制策略可灵活地调节惯量和阻尼以满足不同运行模式的需求。设计的双重自适应系数包括自适应协调系数和自适应惯量系数,前者可提高系统动态特性并增强适用性,后者可进一步改善功率超调和振荡问题以完全消除功率超调。所提出的改进控制策略的功率响应无超调和振荡,能够提供接近于VSG控制的惯量和阻尼特性且具有更快的响应速度,可同时满足并网模式下的功率调节需求和孤岛模式下的频率调节需求,具有更大的适用性和更优异的动态特性。最后,通过硬件在环实验验证了所提出的改进控制策略的有效性和可行性。

关键词：改进控制并网逆变器双重自适应下垂控制虚拟同步发电机控制