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间歇性θ节律经颅磁刺激改善大鼠工作记忆的海马与前额叶跨脑区神经网络效应研究

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生物化学与生物物理进展 2022年第8期49卷 1573-1585页

作者：张天恒郭苗苗徐桂芝吉利辉王中豪河北工业大学电气工程学院省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130

目的间歇性θ节律刺激(iTBS)作为一种新型的经颅磁刺激模式,已经广泛应用于探索大脑认知功能和神经调控等方面,但其电生理调控机制尚不清晰,探索iTBS对大脑认知功能的影响及其电生理机制,对脑疾病的治疗和磁刺激的临床应用具有重要意义... 详细信息

目的间歇性θ节律刺激(iTBS)作为一种新型的经颅磁刺激模式,已经广泛应用于探索大脑认知功能和神经调控等方面,但其电生理调控机制尚不清晰,探索iTBS对大脑认知功能的影响及其电生理机制,对脑疾病的治疗和磁刺激的临床应用具有重要意义。方法本文利用iTBS制备磁刺激大鼠模型,采集记录大鼠在执行工作记忆(WM)任务过程中腹侧海马(vHPC)和内侧前额叶皮层(mPFC)的局部场电位(LFPs)信号,应用格兰杰因果网络分析方法,研究了iTBS对大鼠WM过程中vHPC与mPFC跨脑区神经网络协同和信息交互的影响。结果iTBS增强了大鼠的学习记忆能力,使其完成工作记忆任务所需时长减少(2.67±1.63)d(P<0.05),iTBS显著改善了大鼠的行为学表现;同时iTBS增强了大鼠在WM期间vHPC与mPFC脑区的自因果网络连接,增加了网络连接强度、连接密度和全局效率(P<0.05);并且iTBS增强了vHPC与mPFC脑区的跨脑区网络连接,增加了vHPC-mPFC跨脑区的节点度和因果流向(P<0.05)。结论iTBS磁刺激对大鼠工作记忆行为学及相关脑区神经网络均有显著的积极作用,iTBS可以促进大鼠认知能力,提高大脑神经网络的信息交互和传递效率,iTBS的神经调控机制可能是通过增强大脑vHPC与mPFC之间的网络连接和信息交互来提高工作记忆能力。

关键词：间歇性θ节律刺激海马-前额叶工作记忆脑网络格兰杰因果

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基于本体的公理化系统设计模型及其重用方法

计算机集成制造系统 2021年

作者：王昊琪李浩文笑雨罗国富郑州轻工业大学机电工程学院河南省机械装备智能制造重点实验室

为了解决基于模型的系统工程中系统设计信息和不同工程学科设计信息之间互操作困难的问题，利用本体对语义有效表达和操作的能力，构建了系统设计本体模型，结合公理化设计理论，使用共享的概念集合、关系集合、属性集合、公理集合、规... 详细信息

为了解决基于模型的系统工程中系统设计信息和不同工程学科设计信息之间互操作困难的问题，利用本体对语义有效表达和操作的能力，构建了系统设计本体模型，结合公理化设计理论，使用共享的概念集合、关系集合、属性集合、公理集合、规则集合和实例集合描述系统设计语义，支持功能耦合的识别、系统设计方案的选择，以及系统设计与工程学科设计知识互操作所需的语义查询和自动推理。在此基础上，建立了基于本体的系统设计信息重用框架，该框架由本体层、系统设计信息表达层和工程学科设计信息层组成。其中，本体层指的是系统设计信息本体模型；系统设计信息表达层是本体层的实例；重用发生在系统设计信息表达层和工程学科设计信息层之间，采用多策略本体结盟技术实现重用。最后，搭建了系统设计信息重用框架软件平台，开发了重用插件，并以卫星太阳翼的系统设计为例验证了所提出方法的有效性，证明了通过所构建的重用框架设计师在系统设时能够自动匹配并重用卫星总装数据库中具有相似语义的数据，改善了系统设计信息和不同工程学科设计信息之间互操作困难的问题。

关键词：基于模型的系统工程系统设计信息重用语义网技术本体结盟

双线圈和螺线管复合式电磁斥力机构运动特性分析

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高电压技术 2023年第4期49卷 1455-1465页

作者：赵智忠刘阳陈海关孟鑫河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室天津300130 河北省现代电工装备可靠性与智能化国际联合研究中心天津300130

为了满足高压直流断路器对其操动机构快速性和高电压等级的要求,针对126 kV真空断路器设计了一种适用于长行程且具有较高分合闸速度的新型电磁斥力机构,其由双线圈和螺线管式电磁斥力机构串联而成。首先,运用有限元方法进行电磁力仿真模... 详细信息

为了满足高压直流断路器对其操动机构快速性和高电压等级的要求,针对126 kV真空断路器设计了一种适用于长行程且具有较高分合闸速度的新型电磁斥力机构,其由双线圈和螺线管式电磁斥力机构串联而成。首先,运用有限元方法进行电磁力仿真模拟,通过对机构的电磁斥力和位移/时间特性分析,初步验证了其可行性。然后,采用单一变量法对其运动特性进行仿真分析,得到了机构间相互配合关系和参数优化设计原则。最后,为降低分闸弹跳,设计电磁式缓冲器,分析了缓冲驱动电路参数和缓冲投入时间对缓冲特性的影响。研究表明:该电磁斥力机构具有刚分速度大,加速时间长,适用于长行程驱动的特性。在分闸电容3500μF、电压1200 V,缓冲电容3500μF、电压1800 V参数群组配合下,所设计电磁斥力机构全行程开断时间较短,仅有5.41 ms。

关键词：电磁斥力机构长行程运动特性参数优化电磁式缓冲器

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基于CFD-DPM的大规模颗粒-流体系统数值仿真与分析

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机械工程学报 2022年第22期58卷 450-461页

作者：李浩程嘉辉孙春亚李客谢贵重王昊琪黄荣杰郝兵刘俊王新昌郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室郑州450002 中信重工机械股份有限公司洛阳471003

大规模复杂颗粒-流体系统主要运行参数与多物理场形态的关联机制不清晰,试验研究方法难以对这些运行参数和质量特性之间的耦合关系进行精准描述。为了探究大型立磨运行过程中多物理场耦合工作机理,通过构建粗粒非解析CFD-DPM耦合模型进... 详细信息

大规模复杂颗粒-流体系统主要运行参数与多物理场形态的关联机制不清晰,试验研究方法难以对这些运行参数和质量特性之间的耦合关系进行精准描述。为了探究大型立磨运行过程中多物理场耦合工作机理,通过构建粗粒非解析CFD-DPM耦合模型进行数值模拟,分析主要运行参数对立磨流场、颗粒分级、粒度分布以及成品质量的影响,模拟结果与实际工况运行结果吻合度较好,验证了所建数值计算模型能够有效地模拟出大规模颗粒-流体系统的动态选粉过程。结果表明,系统风量与选粉机转速直接影响着立磨离心分级的切割粒径与成品细度,当其它参数不变,随着系统风量增大切割粒径值变大、成品比表面积越小;当只改变选粉装置转速,切割粒径随着转速增大而减小、成品比表面积越大。

关键词：颗粒-流体系统数值仿真粒度分布 CFD-DPM耦合法 Rosin-Rammler分布

基于强抗噪威格纳威利分析的滚动轴承故障诊断

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航空动力学报 2019年第4期34卷 772-777页

作者：王宏超杜文辽郑州轻工业大学机电工程学院郑州450002 郑州轻工业学院机电工程学院河南省机械装备智能制造重点实验室郑州450002

为了解决威格纳威利谱(Wigner-Vile spectrum,WVS)时频分析方法对受强背景噪声影响下的滚动轴承冲击性故障信号特征提取难的问题,根据滚动轴承发生故障时呈现出的循环平稳特征,将基于2阶循环统计量的循环谱密度算法(cyclic spectral den... 详细信息

为了解决威格纳威利谱(Wigner-Vile spectrum,WVS)时频分析方法对受强背景噪声影响下的滚动轴承冲击性故障信号特征提取难的问题,根据滚动轴承发生故障时呈现出的循环平稳特征,将基于2阶循环统计量的循环谱密度算法(cyclic spectral density,CSD)与WVS相结合,提出基于CSD的WVS分析方法,即循环谱密度威格纳威利谱(CSDWVS)时频分析方法。经仿真及实验验证,相对传统WVS分析方法,该方法能有效提取出强背景噪声影响下的滚动轴承内圈故障特征频率为51.9Hz及外圈故障特征频率为32.1Hz。

关键词：循环平稳威格纳威利谱(WVS) 故障诊断循环谱密度(CSD) 循环谱密度威格纳威利谱(CSDWVS)

基于多域故障传播的中央空调系统可维修性设计评价

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机械工程学报 2024年第11期60卷 191-204页

作者：李浩苗壮王昊琪张玉彦车福亮司红雷孙天兴王佳奇郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室郑州450002 亿联鑫工程科技有限公司郑州450002

中央空调系统集成化程度高,故障在相互关联的功能和结构中传播,但是设计阶段的功能和结构的关系模糊,故障传播对可维修性设计的影响难以评估。为了定量评价故障传播对中央空调系统可维修性设计的影响,在功能设计和结构设计的映射过程中... 详细信息

中央空调系统集成化程度高,故障在相互关联的功能和结构中传播,但是设计阶段的功能和结构的关系模糊,故障传播对可维修性设计的影响难以评估。为了定量评价故障传播对中央空调系统可维修性设计的影响,在功能设计和结构设计的映射过程中加入了原理域,建立“功能-原理-结构”(Function-principle-structure,FPS)多域矩阵,使用模糊综合评价量化矩阵中的影响关系,建立故障传播风险评估模型,通过变更传播管理(Change propagation management,CPM)算法评估故障传播的综合风险。通过比较相同的故障在不同设计方案中传播的综合风险,帮助设计师选择可维修性较高的设计。

关键词：维修性设计故障传播功能-原理-结构中央空调变更传播管理

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面向移乘护理的冗余双臂机器人行为安全控制

机械工程学报 2023年第9期59卷 76-89页

作者：李洋冯适意朱德良郭士杰宋元昊田倩倩河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北省机器人感知与人机融合重点实验室天津300130

人体移乘是劳动强度最大的护理任务之一,因此移乘护理任务的机器人化是护理领域的迫切需求,双臂机器人以其灵活性和多功能化的优势,在护理领域受到广泛关注。不同于传统工业机器人的定位任务,护理任务需要机器人与人体接触,且场景通常... 详细信息

人体移乘是劳动强度最大的护理任务之一,因此移乘护理任务的机器人化是护理领域的迫切需求,双臂机器人以其灵活性和多功能化的优势,在护理领域受到广泛关注。不同于传统工业机器人的定位任务,护理任务需要机器人与人体接触,且场景通常为存在障碍的非结构化环境,因此任务过程中人体的安全性和舒适性至关重要。为实现非结构化环境中的人体移乘护理任务,提出轨迹变形算法,使双臂机器人具备规避障碍物及主动柔顺的功能。首先通过人工势场概念设计基于障碍及位姿的排斥函数和吸引函数,将机器人的障碍规避及主动柔顺功能通过人工势场虚拟力及人机交互力的合力描述。以合力下虚拟弹簧-阻尼系统的等效运动作为轨迹偏差,并通过雅可比矩阵将轨迹偏差变换到关节空间,避免冗余机器人的逆运动学求解。仿真结果表明,轨迹变形算法可在实现主动柔顺的同时规避障碍物。最后进行双臂机器人的人体移乘护理实验,验证轨迹变形算法可基于交互力及势场迭代调整轨迹,证明轨迹变形算法可用于非结构化场景中的人体护理任务,对提高人机交互过程中的安全性,进而实现机器人在康复护理领域的推广与应用具有重要意义。

关键词：移乘护理双臂机器人轨迹变形主动柔顺人工势场

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基于自研光谱仪的痕量气体光解速率测量研究

光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 15-23页

作者：李浩然曾议朱磊窦科刘志宏常振江宇司福祺中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境科学与技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学科学岛分院安徽合肥230026 合肥大学生物食品与环境学院安徽合肥230601

光解速率及其测量技术最早由德国科学家提出,21世纪初Metcon公司开发了光解速率测量仪,该技术在国内得到关注,部分高校和公司对光解速率测量系统开展了研究和开发。国外产品一般体积较大,价格昂贵。国内产品中光谱仪、接收器等核心器件... 详细信息

光解速率及其测量技术最早由德国科学家提出,21世纪初Metcon公司开发了光解速率测量仪,该技术在国内得到关注,部分高校和公司对光解速率测量系统开展了研究和开发。国外产品一般体积较大,价格昂贵。国内产品中光谱仪、接收器等核心器件仍依赖于国外进口,易受国外技术封锁影响。在我国“十四五”国家重点研发计划中“大气与土壤、地下水污染综合治理”重点专项对化学气候综合站检测技术与装备需求引导下,研制了测量大气物质光解速率的光谱仪系统,并满足其核心部件国产化的要求。系统采用自主设计的小型光谱仪作为核心部件,配合各向均匀响应的光学接收器,经实验室光学定标后测得各种物质的光解速率。该系统工作波段为285~430 nm,时间分辨率可达0.1 s,可测物质包括NO_(2)、HONO、HCHO、H_(2)O_(2)等,与国外进口测量仪器对比,各气体物质光解速率的测量误差小于5%,相关性均超过0.93。采用该系统在合肥市董铺岛对大气中气体光解速率开展了长时间的连续监测。对NO_(2)光解速率变化趋势以及NO_(2)光解速率与浓度间的相关性进行分析,发现光解反应与驱动光化反应的能量密切相关,晴天的光解速率数值明显高于阴天与雨天。发现NO_(2)光解速率与浓度的积分曲线间存在一种经验公式,相关性大于0.9,可通过测量NO_(2)光解速率对NO_(2)浓度的累积量进行估计。该系统实现了核心部件的国产化,整体结构简单、便携,方便外场试验安装的同时,降低成本,提高经济性。研究为大气污染综合监测治理提供数据支撑,对各地区的环境监测及污染预防具有参考意义。

关键词：光解速率光谱仪辐亮度光学接收器

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基于多背包问题的TCT光伏阵列优化重构

太阳能学报 2021年第8期42卷 200-207页

作者：姚芳付宇李志刚省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室河北工业大学天津300131

为提高网络状连接方式(total-cross-tied,TCT)的光伏阵列的发电效能,模拟多背包模型提出重构TCT光伏阵列结构的方法。该方法不改变光伏组件的物理位置,只对其电气连接方式进行调整,可抑制光伏阵列的辐照度失配。针对多背包模型在组合优... 详细信息

为提高网络状连接方式(total-cross-tied,TCT)的光伏阵列的发电效能,模拟多背包模型提出重构TCT光伏阵列结构的方法。该方法不改变光伏组件的物理位置,只对其电气连接方式进行调整,可抑制光伏阵列的辐照度失配。针对多背包模型在组合优化计算的困难,提出一种基于多背包模型的TCT光伏阵列优化算法,可优化配置并联组,光伏阵列工作效率提高了8.32%~10.89%。并对光伏阵列进行补偿设计,用额外无遮挡组件补偿遮挡严重的并联组,可再次提高发电效能,光伏阵列工作效率又提高了22.2%。最后通过仿真和试验,验证本文提出的优化重构和补偿设计方法能显著提高TCT光伏阵列的发电效能。

关键词：光伏阵列背包问题阵列设计网状结构光照平衡