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一种用于天基低轨卫星网络边缘计算的GA-DDPG卸载算法

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工程科学学报 2024年第2期46卷 343-353页

作者：史栋元王丽娜北京科技大学计算机与通信工程学院通信工程系北京100083

低轨卫星网络是第六代移动通信系统(6G)网络的重要组成部分,弥补了地面基站覆盖的盲区.由于星上计算能力和电池容量受限,导致任务出现时延长和能耗高的问题,因此在低轨卫星网络中引入边缘计算,边缘计算的一项关键技术就是计算卸载.针对... 详细信息

低轨卫星网络是第六代移动通信系统(6G)网络的重要组成部分,弥补了地面基站覆盖的盲区.由于星上计算能力和电池容量受限,导致任务出现时延长和能耗高的问题,因此在低轨卫星网络中引入边缘计算,边缘计算的一项关键技术就是计算卸载.针对计算卸载过程中星间环境动态变化和高维动作空间的问题,提出一种基于遗传算法(GA)和深度确定性策略梯度(DDPG)的天基低轨卫星网络边缘计算卸载算法——GA-DDPG算法.卫星边缘计算环境的不断变化会导致DDPG奖励稀疏和探索性不足,将GA引入到DDPG算法中,首先,利用GA的选择算子使DDPG算法能够适应不断变化的卫星环境;然后,针对动作空间维度变大导致DDPG算法收敛不稳定的问题,利用GA种群的多样化探索和种群的冗余提升DDPG算法收敛的稳定性.仿真结果表明,GA-DDPG卸载算法能够降低天基低轨卫星网络计算负载,且时延和能耗均低于DDPG卸载算法和GA卸载算法.与DDPG卸载算法相比,GA-DDPG卸载算法还能提升收敛速度和稳定性.

关键词：低轨卫星边缘计算任务卸载遗传算法深度强化学习星间链路

基于融合距离的极化SAR图像非局部均值滤波

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1493-1502页

作者：曾顶殷君君杨健北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 清华大学电子工程系北京100084

在极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像降噪领域,常见的非局部均值滤波仅依靠像素间的统计距离进行相似性度量,忽略了像素点的空间信息。本文结合极化SAR数据统计特性和图像空间特征作为像素间的相似性度量,提出了一种... 详细信息

在极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像降噪领域,常见的非局部均值滤波仅依靠像素间的统计距离进行相似性度量,忽略了像素点的空间信息。本文结合极化SAR数据统计特性和图像空间特征作为像素间的相似性度量,提出了一种利用融合距离来计算相邻窗口权重的方法——基于融合距离的非局部均值滤波器。融合距离的引入使得滤波器能够更全面的评估像素间的相似性,从而得到更合适的像素权重。此外,本方法还引进变异系数对邻域窗口的权重进行评估,通过该参数可以控制滤波的程度。在多幅极化SAR图像上的实验结果表明,所提出的滤波器能够在有效抑制斑点噪声的同时保留较为完整的图像边缘信息和极化散射特性。

关键词：极化合成孔径雷达非局部均值滤波相似性度量变异系数

弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级

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物理学报 2024年第2期73卷 49-58页

作者：解晓洁孙俊松秦吉红郭怀明北京科技大学物理系北京100083 北京科技大学理论物理研究所北京100083 北京航空航天大学物理系北京100191

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示... 详细信息

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示,尺寸相同时随着应变强度的逐渐增加,局域磁化强度逐渐减弱,应变强度相同的条件下反铁磁序在y方向上连续减弱,因为上边界处的海森伯链解耦为孤立的垂直链,导致上边界附近的磁序被破坏.量子蒙特卡罗方法提供了更精确的反铁磁序演化:在特定应变强度下上边界处垂直关联不变,水平关联增加,从而影响磁化强度,使局域磁化在上边界处呈上翘趋势.研究结果有助于理解弯曲应变对自旋激发的影响,并可能在二维量子磁性材料实验中得以实现.

关键词：弯曲应变赝朗道能级线性自旋波理论量子蒙特卡罗方法

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Cu-V双合金化3Mn钢的组织和力学性能

金属学报 2024年第6期60卷 817-825页

作者：许仁杰屠鑫胡斌罗海文北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

研究了Cu-V双合金化的3Mn钢热轧板在550~650℃温轧和临界退火等制备工艺过程中(简称温轧退火样品)的组织演变与最终力学性能,并与热轧后在同样温度范围时效处理并临界退火的样品(简称热轧时效退火样品)进行对比。结果表明,温轧退火样品... 详细信息

研究了Cu-V双合金化的3Mn钢热轧板在550~650℃温轧和临界退火等制备工艺过程中(简称温轧退火样品)的组织演变与最终力学性能,并与热轧后在同样温度范围时效处理并临界退火的样品(简称热轧时效退火样品)进行对比。结果表明,温轧退火样品的塑性显著高于热轧时效退火样品,但2者屈服强度相似,这归因于温轧阶段引入大量缺陷,促进了临界退火时奥氏体逆转变过程,提高了残余奥氏体分数,最终可实现屈服强度高达1230~1320 MPa并保有23%~29%的延伸率,这一综合性能显著优于文献中Cu/V单一合金化的中锰钢,尤其是屈服强度大幅提高。这是由于采用了Cu-V双合金化并且在热轧后采用了温轧加临界退火的两段热变形处理工艺,除了在温轧阶段引入富Cu析出相以实现强化外,在临界退火阶段析出的VC还弥补了由于退火导致的软化,实现了高屈服强度;并形成25%~30%的残余奥氏体来提供相变诱导塑性,从而保证了高塑性。

关键词：中锰钢温轧析出相奥氏体力学性能

bcc结构下二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 15-21页

作者：王娜李翔飞北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原... 详细信息

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原子对间隙原子清除减少双扭结形核为固溶软化的外部机制.分别计算了bcc Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)中反映双扭结形核势垒的原子行位移(ARD)能和堆垛层错(GSF)能.计算结果表明,仅Cr可微弱降低ARD和GSF能,而Co,Mo,W均引起ARD和GSF能升高,因此,依据固溶软化的本征机制,仅Cr引起固溶软化,而Co,Mo,W均引起固溶强化.Cr,Mo,W与周围Fe原子均为反铁磁相互作用,Co与Fe为铁磁相互作用.尽管铁磁/反铁磁相互作用与价电子数(电子构型)具有一定相关性,双扭结形核势垒并不与价电子数(电子构型)明显相关.进一步的计算表明,双扭结形核势垒与其结合能呈现正相关关系,Cr与Fe结合能减弱,因此双扭结形核势垒降低,而Co,Mo,W与Fe结合能增强,因此双扭结形核势垒升高.而结合能并未表现出与原子半径、电子数(电子构型)的明显相关性,因此,双扭结形核势垒并不与原子半径、电子数(电子构型)明显相关.依据本征机制,Co,Mo,W与Fe的结合能增强引起双扭结形核势垒升高,因此为固溶强化,其二元合金低温低浓度下的固溶软化行为无法用本征机制解释,需要考虑外部机制(如间隙C原子的作用),而Cr二元合金的固溶软化行为可能为本征机制.

关键词：体心立方铁二元合金原子行位移能堆垛层错能固溶软化

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具有低开关频率的感应电机无传感器控制

工程科学学报 2024年第3期46卷 491-502页

作者：齐昕任佳仕石向阳赵宇航李凌一北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399

着眼于传统低开关频率控制方法对无感磁链观测带来不利影响的问题,提出了一种具有低开关频率的感应电机无传感器控制方法.使用速度自适应滑模观测器与预测控制方法相结合,构成感应电机无传感器预测控制系统.其可以在较高采样频率下,有... 详细信息

着眼于传统低开关频率控制方法对无感磁链观测带来不利影响的问题,提出了一种具有低开关频率的感应电机无传感器控制方法.使用速度自适应滑模观测器与预测控制方法相结合,构成感应电机无传感器预测控制系统.其可以在较高采样频率下,有效降低开关频率,并保证系统具有较高的动态特性.同时,滑模思想的引入使观测器具有较强的鲁棒性.实验结果表明,所提出的低开关频率无传感器控制策略具有较高的控制精度和较强的抗干扰性能,研究的自适应滑模观测器在稳态和动态实验中均具有良好的观测精度,其中电流环响应时间可以达到1.52 ms,可以实现75 r·min^(–1)及以上转速范围内的稳定观测及运行,且系统最高平均开关频率保持在500 Hz上下,为较低的水平.

关键词：无传感器低开关频率电流预测型开关策略自适应滑模观测器感应电机

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自振空化射流冲蚀模式与机制研究

机械工程学报 2024年第6期60卷 378-385页

作者：蔡腾飞潘岩王啸林马飞祝启恒韩健北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399

自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形... 详细信息

自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形态特征,采用正交模态分解得到空泡溃灭的统计规律;在此基础上,基于瞬态大涡模拟的计算流体动力学仿真方法,获得典型冲蚀模态下流体动力学特性,深入探究并揭示冲蚀模式形成机制。研究结果表明,不同空化数下随靶距变化,射流冲蚀特征呈现出3种典型冲蚀模式A、B、C,其中冲蚀模式A由冲蚀环1和较大冲蚀环2组成,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,冲蚀模式C主要由冲蚀环1及较小冲蚀环3组成;三种冲蚀模式中,均存在冲蚀环1,其能量最强,为主环,而不同冲蚀模式之间的转换方式与空化数有关。三种冲蚀模式形成机制如下:靶距较短时,冲蚀模式A中冲蚀环1由空化射流剪切生成的主空泡云溃灭空蚀而成,冲蚀环2由壁面涡环产生的次生空泡云溃灭造成;靶距较长时,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,该冲蚀模式下射流空蚀能力较强;特定空化数及靶距下,冲蚀模式C中冲蚀环1及冲蚀环3,分别由空化射流的主云团与次云团交替脱落后,依次撞击靶物产生。

关键词：自振射流空化射流冲蚀模式空泡云流体动力学

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金刚石/碳纳米管异质界面热导及声子热输运特性

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物理学报 2024年第13期73卷 346-355页

作者：刘子怡褚福强魏俊俊冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力... 详细信息

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力学方法从微观层面探究了金刚石/碳纳米管异质结构界面热特性及影响因素.研究发现碳纳米管层数增加使声子态密度峰值增大并向低频波段移动,低频声子增多更有利于界面传热,同时声子重叠能提高,声子耦合振动增强提升了界面传热效率;同时,一定范围内体系温度的升高及碳纳米管长径比的增大可以提高近界面处金刚石和碳纳米管的态密度截止频率,提升低频波段的峰值,进一步增强两侧声子的耦合振动,提高了界面热导.最后,采用正交试验模拟获得了金刚石/碳纳米管界面热导的最优值,结果远优于目前一般半导体/金属的界面热导.该工作为优化金刚石/碳纳米管异质界面的热输运提供了思路,并将有利于器件热管理和芯片材料设计.

关键词：碳纳米管金刚石界面热导分子动力学

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设计参数对一体化准零刚度隔振器冲击隔离性能的影响

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国防科技大学学报 2024年第4期46卷 159-168页

作者：丁伯森刘海平朱冬梅北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院广东佛山528300

针对一体化准零刚度隔振器(简称“一体化隔振器”)的冲击隔离性能展开研究。分别选择冲击响应的衰减周期、振荡频率、最大加速度比以及最大位移作为评价指标,采用四阶龙格-库塔法重点研究半正弦脉冲加速度激励下线性刚度比和几何设计参... 详细信息

针对一体化准零刚度隔振器(简称“一体化隔振器”)的冲击隔离性能展开研究。分别选择冲击响应的衰减周期、振荡频率、最大加速度比以及最大位移作为评价指标,采用四阶龙格-库塔法重点研究半正弦脉冲加速度激励下线性刚度比和几何设计参数对一体化隔振器抗冲击性能的影响。计算结果表明,在持续时间较长的冲击结束后,一体化隔振器表现出比线性隔振器更好的加速度衰减性能;且较小的外壁高度和较大的壁厚有利于改善其冲击隔离性能。相关研究可为一体化准零刚度隔振器的工程应用提供指导。

关键词：一体化准零刚度隔振器抗冲击非线性隔振器