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基于混合算法的光学合成孔径成像系统孔径优化

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光学与光电技术 2012年第2期10卷 65-68页

作者：蔡宏耿安兵华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室湖北武汉430073

结合模拟退火算法和遗传算法的优点,在遗传算法中加入模拟退火算子,运用这种混合算法对子孔径结构进行了优化。以阵列的子调制传递函数覆盖点间距最大化及最小冗余度来设计目标函数,实现了单圆周孔径阵列和双圆周孔径阵列的优化排列。... 详细信息

结合模拟退火算法和遗传算法的优点,在遗传算法中加入模拟退火算子,运用这种混合算法对子孔径结构进行了优化。以阵列的子调制传递函数覆盖点间距最大化及最小冗余度来设计目标函数,实现了单圆周孔径阵列和双圆周孔径阵列的优化排列。使用仿真程序对优化阵列的光学传递函数进行了分析,将优化结果与相同子孔径数目的单圆周结构进行仿真实验和比较。结果表明,采用这种混合算法是可以很好的解决光学合成孔径结构的优化问题,优化结果接近全局最优解,优化后的双圆周阵列接近Golay阵列,具有更大的实际空间截止频率。

关键词：合成孔径模拟退火算法遗传算法孔径优化

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深空光通信接收方案的改进及误码性能分析

光电子．激光 2019年第4期30卷 382-388页

作者：向劲松王应祁权乔婉珍重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 光通信与网络重点实验室重庆400065

为了更好实现在不同背景光和大气湍流条件下的深空光通信,研究对比两种深空信道的接收方案模型。方案一为传统的接收方案,直接将光子探测器阵列放在天线的焦平面处,并在其前面加上小孔光阑,方案二为改进后的接收方案,将小孔光阑放置在... 详细信息

为了更好实现在不同背景光和大气湍流条件下的深空光通信,研究对比两种深空信道的接收方案模型。方案一为传统的接收方案,直接将光子探测器阵列放在天线的焦平面处,并在其前面加上小孔光阑,方案二为改进后的接收方案,将小孔光阑放置在焦平面处,光信号通过光阑后再经准直镜到达探测器阵列上。本文首先建立起大气湍流模型和背景光模型分析其对于接收端的影响,然后对所加的小孔光阑的孔径大小进行优化,最后在最佳孔径下对比两种接收方案的性能。仿真结果表明,在不同湍流和不同背景光时对应的最佳孔径都不一致,可以为后续设计地面接收系统提供一定的参考。而方案二比方案一在不同背景和大气湍流条件下性能也均有所提升,尤其在较强背景和大气湍流时方案二性能提升更加明显。

关键词：深空光通信背景光大气湍流孔径优化接收方案

重型拖拉机液压机械无级变速箱冷却润滑油液的分配优化

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南京农业大学学报 2021年第5期44卷 993-1001页

作者：熊序鲁植雄程准陈元钱进张海军王雨彤南京农业大学工学院江苏南京210031 南京林业大学汽车与交通工程学院江苏南京210037

[目的]为了实现重型拖拉机液压机械无级变速箱(hydro-mechanical continuously variable transmission,HMCVT)内部各个零件的良好润滑,提出一种冷却润滑油路的优化方法,实现油液合理分配。[方法]采用计算流体力学(Computational Fluid D... 详细信息

[目的]为了实现重型拖拉机液压机械无级变速箱(hydro-mechanical continuously variable transmission,HMCVT)内部各个零件的良好润滑,提出一种冷却润滑油路的优化方法,实现油液合理分配。[方法]采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真与试验验证相结合的方法获取样本数据,利用径向基(radial basis function,RBF)神经网络建立出口孔径与出口流量的拟合函数,并构建以出口流量与目标流量误差平方和为优化目标的优化函数,运用惩罚函数法与遗传算法优化获得流量误差最小的流道结构参数。[结果]建立的CFD模型仿真结果与试验结果误差均小于10%,说明利用CFD方法计算润滑油路各出口流量值是切实可行的。利用RBF神经网络方法拟合的孔径-流量函数具有很高精度,决定系数均在0.95以上,优化后的冷却润滑油液分配更加合理,与目标流量值误差在5%以内。[结论]本文提出的冷却润滑油液合理分配的油路优化设计方法,能够减少设计成本,准确实现油液的精确分配,为变速箱润滑油路的设计提供了理论依据。

关键词：液压机械无级变速箱冷却润滑流量分配孔径优化

重型拖拉机液压机械无级变速器冷却润滑油液分配优化研究

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南京农业大学学报 2021年

作者：熊序鲁植雄程准陈元钱进张海军王雨彤南京农业大学工学院南京林业大学汽车与交通工程学院

[目的]为了实现重型拖拉机液压机械无级变速器(Hydro-MechanicalContinuouslyVariableTransmission，简称HMCVT)内部各个零件的良好润滑，提出一种冷却润滑油路的优化方法，实现油液合理分配。[方法]，采用CFD仿真与试验验证相结合的方... 详细信息

[目的]为了实现重型拖拉机液压机械无级变速器(Hydro-MechanicalContinuouslyVariableTransmission，简称HMCVT)内部各个零件的良好润滑，提出一种冷却润滑油路的优化方法，实现油液合理分配。[方法]，采用CFD仿真与试验验证相结合的方法获取样本数据，利用RBF神经网络建立出口孔径与出口流量的拟合函数，并构建以出口流量与目标流量误差平方和为优化目标的优化函数，运用惩罚函数法与遗传算法优化获得流量误差最小的流道结构参数。[结果]建立的CFD模型仿真结果与试验结果误差均小于10%，利用CFD 方法计算润滑油路各出口流量值是切实可行的。利用RBF神经网络方法拟合的孔径-流量函数具有很高精度，决定系数均在0.95以上，优化后的冷却润滑油液分配更加合理，与目标流量值误差在5%以内。[结论]本文提出一种冷却润滑油液合理分配的油路优化设计方法，能够减少设计成本，准确实现油液的精确分配，为变速箱润滑油路的设计提供了理论依据。

关键词：液压机械无极变速器冷却润滑流量分配孔径优化

骨组织工程用SF/PCL复合纤维膜的制备和性能优化

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骨组织工程用SF/PCL复合纤维膜的制备和性能优化

作者：朱疆浙江理工大学

学位级别：硕士

骨组织工程是一门利用生物材料支架修复和改善骨组织缺损的新兴学科。在骨组织工程当中,一个理想的支架能够模拟天然的细胞外基质（ECM）,促进细胞的黏附和增殖。静电纺丝作为一种有效制备纳米级甚至微米级纤维支架的方法,被越来越广泛... 详细信息

骨组织工程是一门利用生物材料支架修复和改善骨组织缺损的新兴学科。在骨组织工程当中,一个理想的支架能够模拟天然的细胞外基质（ECM）,促进细胞的黏附和增殖。静电纺丝作为一种有效制备纳米级甚至微米级纤维支架的方法,被越来越广泛的应用于骨组织工程领域。本文以丝素蛋白（SF）和聚已内酯（PCL）作为静电纺纤维支架的材料,制备出了应用于骨组织工程领域的SF/PCL复合支架。在以甲酸（FA）为溶剂静电纺SF/PCL（50:50）的过程中,SF/PCL/FA的纺丝液在静置三个小时之后会出现明显的相分离现象,而且这种相分离现象会对静电纺丝的过程和纤维形貌以及结构的均匀性产生许多不利的影响。到目前为止,很少有研究报道这一细微而又非常重要的问题。基于此,本文对SF和PCL的相分离现象产生的原因和其对纺丝过程的影响做了深入的探讨。通过对不同条件下溶液相分离现象的观察,考察了相分离产生的过程以及不同的溶质比例对相分离的影响;通过扫描电子显微镜,傅立叶转换红外,热重分析,接触角测试,细胞的体外实验以及MTT细胞增殖测试对不同接收时间所得到的SF/PCL纳米纤维膜的形貌,组成成分和支架的生物学性能进行评估。结果表明,在共混的溶液体系中,当溶液中一种组分的含量高于30%的时候,纺丝液会在静置3 h之后发生明显的分层现象,且在放置较长时间后不会恢复;相分离会对纳米纤维的形貌和支架的组成成分造成很大影响,纤维膜的扫描电镜照片表明,在6-7 h接收到的纤维膜中会出现较为明显的纤维粘结,支架的红外光谱表明,在0-1 h接收得到的纤维膜中,各组分的含量与纺丝液中各组分的含量一致为50%,在2-3 h接收得到的纤维膜中,SF的含量为10%,当纺丝进行到6-7 h的时候,纤维膜中SF的含量为65%,纤维膜中SF和PCL含量的不同会对支架的热性能和亲水性能产生较大影响。以甲酸为溶剂的相分离所导致的纤维膜形貌和结构的不均匀性会使得纤维膜的生物学性能有很大的差别。为了改善这种相分离的现象,本文在SF/PCL的纺丝液中加入少量的乙酸（HAc）,持续搅拌5 h后,可以看到溶液的相分离现象得到了很大的改善。通过扫描电镜,傅立叶转换红外,热重分析,细胞的体外实验以及MTT细胞增殖测试,考察了不同接收时间所得到SF/PCL纳米纤维膜的形貌,组成成分,以及生物学性能。结果表明所制备出的纳米纤维支架的形貌和结构较为均匀,且纤维的直径较细,平均直径为190±40nm,在不同时间接收得到的纤维膜中丝素和聚己内酯的含量并未发生变化,细胞体外实验和MTT细胞增殖测试表明,改性后支架的生物学性能也得到很大的改善。改性之后的SF/PCL复合纳米纤维支架由于孔径较小,不利于细胞的迁移支架内营养物质的输送,限制了其在骨组织工程中的应用。因此,优化SF/PCL纳米纤维支架的孔径,改善支架的性能是非常有必要的。本文设计了一系列的方法,对SF/PCL纳米纤维支架的孔径进行了优化。首先,通过改进实验装置制备出了具有较大孔径的微米纤维支架,然后通过微纳米对喷法,将微米纤维与纳米纤维相结合,制备出了 SF和PCL微纳米复合纤维支架,其中微米纤维能够给支架提供足够大的孔径,而纳米纤维能够模拟天然的细胞外基质,这些赋予了微纳米纤维支架许多优良的性能。最后通过改进纤维的接收方法,一步法在一张纤维膜上得到具有不同微米纤维和纳米纤维比例的微纳米复合纤维支架。通过扫描电镜,傅立叶转换红外,孔径测试,小鼠成骨细胞的体外实验以及MTT细胞增殖测试评估了微纳米纤维的表面形貌、组成成分、孔的性质以及具有不同孔径大小的微纳米纤维支架对细胞黏附和增殖的影响。结果表明,通过改进实验装置所得到的微米纤维,直径能达到10 μm左右,支架的孔径和直径呈正的相关性。通过改进纤维接收方法得到的微纳米纤维支架中,微米和纳米纤维的比例呈近似的线性变化,支架的孔径在2μm-30μm之间随着微米和纳米纤维的比例变化呈近似的梯度变化。成骨细胞的体外实验和MTT细胞增殖测试表明,当支架中微米纤维和纳米纤维的比例为83:17,孔径为7.6 μm的时候,细胞能够在支架内更好的迁移,且细胞在支架上生长较好,数量较多。通过改进的微纳米对喷方法得到的支架将能更好的应用于组织工程当中。

关键词：静电纺丝丝素聚己内酯甲酸相分离乙酸孔径优化生物学性能

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稀疏成像方法及应用研究

稀疏成像方法及应用研究

作者：王民航西安电子科技大学

学位级别：硕士

为应对高分辨/大测绘带成像和三维成像应用带来的雷达回波数据量巨大及信号处理复杂等挑战，开展了稀疏成像方法及应用研究。针对步进频雷达，提出了L1-SVD距离超分辨与步进频SAR两种稀疏成像方法。前者对静态平台回波数据，通过奇异... 详细信息

为应对高分辨/大测绘带成像和三维成像应用带来的雷达回波数据量巨大及信号处理复杂等挑战，开展了稀疏成像方法及应用研究。针对步进频雷达，提出了L1-SVD距离超分辨与步进频SAR两种稀疏成像方法。前者对静态平台回波数据，通过奇异值分解和1范数恢复获得低信噪比条件下的超分辨距离一维像。与传统方法相比，实测数据处理结果表明了所提方法具有更好的分辨力和对噪声更稳健的性能。后者对运动平台方位孔径随机稀疏的数据，通过构造观测矩阵和使用CVX工具恢复二维场景。仿真数据处理结果表明其优于OMEGA-K成像结果。针对线性调频SAR，提出了稀疏方位孔径优化的正侧阵SAR成像方法。方位向匹配滤波与方位合成阵列波束形成的等效性使得方位稀疏孔径优化转化为合成阵列波束形成优化。方位稀疏孔径，包括通过密度加权优化的中间孔径与通过模拟退火优化得到的两边孔径。从机载实测数据处理结果得到如下结论：与传统方位采样相比，所提方法在可接受图像质量的前提下具有显著减少采样数据量和减轻计算负担的优点;与周期性稀疏采样不同，所提方法无鬼影图像。针对阵列SAR，提出一种适用于任意波束指向的三维成像方法。利用级数反演法推导了其距离向、沿航向两维频谱准确解析式，通过合理近似设计了三维成像方法。仿真结果验证了方法的有效性。

关键词：稀疏雷达成像步进频压缩感知孔径优化阵列SAR

深空光通信中多像素光子计数器阵列接收技术研究

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深空光通信中多像素光子计数器阵列接收技术研究

作者：王应重庆邮电大学

学位级别：硕士

深空光通信中,脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)和光子探测器阵列两项技术因具有能量效率高和探测效率高等优点而得到广泛应用。而激光信号在传输过程中会受到深空信道中大气湍流、背景光等特性的影响,从而使得接收端的光... 详细信息

深空光通信中,脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)和光子探测器阵列两项技术因具有能量效率高和探测效率高等优点而得到广泛应用。而激光信号在传输过程中会受到深空信道中大气湍流、背景光等特性的影响,从而使得接收端的光信号发生扩展、破碎以及强度闪烁等现象。本文针对接收端光信号的特点对接收方案进行改进和优化。首先,针对传统的基于焦平面直接探测接收方案中探测器阵列接收到的光信号分布不均匀问题,本文提出一种基于准直的接收方案。该方案主要在接收天线焦平面处放置一个小孔光阑,激光信号经过小孔光阑后再经准直镜到达光子探测器阵列上。相比于传统的基于焦平面直接探测接收方案,该方案中通过准直镜后到达光子探测器阵列上的光信号更加均匀。另外针对背景光的干扰,本方案中对小孔光阑的孔径大小进行优化,并得到不同条件下对应的最优孔径大小,从而有效抑制背景光的干扰。仿真结果表明,基于准直的接收方案在背景光越大和湍流越强时性能提升更加明显。最优孔径大小也随着背景光和湍流条件的不同而改变。其次,由于多像素光子计数器(Multi-Pixel Photon Counter,MPPC)是一种具有阵列结构的高性能光子探测模块,能够实现单光子探测,并具有有效探测区域较大的特点。本文针对该特点提出了一种基于单个MPPC的新型阵列接收方案。该方案主要通过将万向支架上多个天线接收到的光信号经多模光纤共同传输至同一个MPPC的有效探测区域。相比于采用多个MPPC的阵列接收方案,该新型阵列接收方案既极大节约了光子探测器的个数,又有效降低了探测器暗计数的影响。仿真结果表明,在背景光较小的情况下,采用该种基于单个MPPC的新型阵列接收方案的系统性能更好。最后,本文搭建了激光通信系统并进行测试。实验中先解决MPPC的光子计数问题,然后采用一种基于频偏和初始相偏直接预测的方法来实现时隙同步。再对加小孔光阑和准直镜的接收方案进行验证。实验结果表明,采用MPPC能够实现极弱光下的光子计数,并在加上小孔光阑和准直镜后系统性能均有一定的提升。

关键词：深空光通信多像素光子计数器接收技术孔径优化实验系统

钣金刻铣与激光切割复合加工CAD/CAM系统研究

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钣金刻铣与激光切割复合加工CAD/CAM系统研究

作者：刘晓琳广西大学

学位级别：硕士

钣金零件在工业生产中具有广泛应用。为提高生产效率,使钣金平面加工技术取得新突破,研制集钣金刻铣与激光切割于一体的、多模式、多工序复合高档钣金加工中心是一种有效可行的方法。其中,开发钣金刻铣与激光切割复合加工CAD/CAM系统至... 详细信息

钣金零件在工业生产中具有广泛应用。为提高生产效率,使钣金平面加工技术取得新突破,研制集钣金刻铣与激光切割于一体的、多模式、多工序复合高档钣金加工中心是一种有效可行的方法。其中,开发钣金刻铣与激光切割复合加工CAD/CAM系统至关重要,它是机器的“灵魂”。为此,针对适用于复合高档钣金加工中心进行钣金刻铣与激光切割复合加工CAD/CAM系统开发。首先对钣金刻铣与激光切割复合加工CAD/CAM软件架构根据需求分析进行整体规划,利用Visual C++6.0软件开发平台,采用层次化和模块化设计思想,设计复合加工CAD/CAM软件架构,并以此为基础详细阐述其各功能模块;其次,对复合加工数控代码生成原理及方法进行研究,提出采用基于面向对象的交互式数控自动编程原理,并设计复合加工软件系统的数据结构,进而详细阐述复合加工数控代码的生成流程;最后,研究孔群加工路径优化算法这一关键技术,实现正交路径优化算法和贪心算法两种常规路径优化算法,并以此为基础提出人工智能优化的蚁群算法。在开发的钣金刻铣与激光切割复合加工CAD/CAM软件系统平台上针对孔群分布无序的情况分别进行孔群加工路径优化算法实验和多种加工模式下刀具加工轨迹仿真与实验验证。实验结果表明:(1)钻削加工或攻丝加工模式下提出蚁群算法与贪心算法相结合的混合算法对孔群加工路径进行优化,并与X向路径法、Y向路径法、贪心算法、蚁群算法进行实验对比:混合算法优化后路径长度比X向路径法优化后缩短42.84%,比Y向路径法优化后缩短48.93%,比贪心算法优化后缩短11.10%,比蚁群算法优化后缩短6.l9%。激光切割加工模式下对将蚁群算法与相邻排序算法结合以优化孔群加工路径,并分别与X向路径优化、Y向路径优化、贪心算法优化对比:采用蚁群算法与相邻排序算法相结合优化后的孔群切割路径总路程比X向优化缩短48.29%,比Y向优化缩短65.86%,比贪心算法优化缩短13.47%。(2)采用复合加工CAD/CAM软件架构进行开发可实现系统的易交互性、可移植性、可扩展性以及可互换性,准确生成各个加工模式下的数控代码并仿真出正确的刀具加工轨迹。通过验证所开发软件系统可以满足复合钣金加工中心加工需求,具有实用性以及可维护性。

关键词：钣金加工 CAD/CAM软件架构孔径优化蚁群算法混合算法