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基于机器学习模型FY⁃3D MWRI海面风速反演

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上海航天（中英文） 2024年第4期41卷 120-132,172页

作者：张云韩天辉孟婉婷杨树瑚周绍辉韩彦岭上海海洋大学信息学院上海201306 上海市海洋智能信息与导航遥感工程技术研究中心上海201306 上海航天电子技术研究所上海201109 上海航天空间技术有限公司上海201109

风云三号D星(FY-3D)微波成像仪(MWRI)L1级亮温数据可用于全球海面风速反演,本文讨论了在晴空区和云区使用多元线性统计回归模型和机器学习模型反演海面风速的情况,在晴空区将4 d测试集分别放入多元线性统计回归模型,采用随机森林(RF),... 详细信息

风云三号D星(FY-3D)微波成像仪(MWRI)L1级亮温数据可用于全球海面风速反演,本文讨论了在晴空区和云区使用多元线性统计回归模型和机器学习模型反演海面风速的情况,在晴空区将4 d测试集分别放入多元线性统计回归模型,采用随机森林(RF),支持向量回归(SVR),卷积神经网络(CNN)和Stacking融合(SF)模型对海面风速进行反演,最优的均方根误差(RMSE)分别为1.56、1.31、1.24、1.29和1.27 m/s;在云区2 d测试集上的最优RMSE分别为2.12、1.98、1.87、1.89和1.89 m/s。为了进一步验证晴空区海面风速反演的可靠性,选取美国国家浮标数据中心(NDBC)实测的浮标风速对海面反演风速进行验证,CNN反演风速与NDBC实测风速的RMSE为0.74 m/s,决定系数(R^(2))为0.80;SF反演风速与NDBC实测风速的RMSE为0.85 m/s,R^(2)为0.74。结果证实了通过机器学习模型能够很好地完成FY-3D MWRI亮温反演全球海面风速的任务。

关键词：风云三号D星(FY-3D) 微波成像仪(MWRI) 海面风速反演机器学习 Stacking融合(SF)模型

全黄铜矿CuGaSe/CuInSe两端叠层太阳能电池的顶端设计与优化：第一性原理计算及器件模拟

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物理学报 2024年

作者：钟建成张笑天林常青薛阳唐欢黄丹广西大学物理科学与工程技术学院广西精密导航技术与应用重点实验室桂林电子科技大学

近年来单结太阳能电池的光电转换效率逐步提高，但其最高效率受到Shockley-Queisser (SQ)极限的限制。为了超越SQ极限，学者们提出了叠层太阳能电池。本工作结合第一性原理计算和SCAPS-1D器件模拟对黄铜矿化合物CuGaSe2/CuInSe2叠层太... 详细信息

近年来单结太阳能电池的光电转换效率逐步提高，但其最高效率受到Shockley-Queisser (SQ)极限的限制。为了超越SQ极限，学者们提出了叠层太阳能电池。本工作结合第一性原理计算和SCAPS-1D器件模拟对黄铜矿化合物CuGaSe2/CuInSe2叠层太阳能电池进行了系统的理论研究。首先通过第一性原理计算获取了CuGaSe2(CGS)的微观电子结构、缺陷特性及对应的宏观性能参数，作为后续器件模拟CGS太阳能电池的输入参数。随后采用SCAPS-1D软件分别对单结CGS与CuInSe2(CIS)太阳能电池进行了仿真模拟。单结CIS太阳能电池的模拟结果与实验值具有良好的一致性。对单结CGS电池而言，在短路电流(Jsc)最高的生长环境下进一步模拟发现，将电子传输层(ETL)换为ZnSe后可提高CGS太阳能电池的开路电压(Voc)和PCE。最后，将优化后的CGS与CIS太阳能电池进行了两端(2T)单片串联的器件模拟，结果显示在生长环境为富Cu、富Ga、贫Se，生长温度为700 K时，2T单片CGS/CIS叠层太阳能电池的PCE最高为28.91%，高于当前最高的单结太阳能电池效率，展现出良好的应用前景。

关键词：第一性原理计算 SCAPS-1D p型吸收层材料CuGaSe 叠层太阳能电池

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基于相平面的滑模/模糊协调控制方法研究

机械设计与制造 2024年

作者：张乾雷李擎北京信息科技大学自动化学院高动态导航技术北京市重点实验室

针对结构化道路下车辆高速、紧急、突发障碍物等工况下所带来的无人车路径规划中的失稳问题，提出了一种模糊控制与滑模变结构控制协调控制的策略。首先，采用了基于五次多项式的路径规划方法。采用一种基于MPC模型预测控制的车辆轨迹... 详细信息

针对结构化道路下车辆高速、紧急、突发障碍物等工况下所带来的无人车路径规划中的失稳问题，提出了一种模糊控制与滑模变结构控制协调控制的策略。首先，采用了基于五次多项式的路径规划方法。采用一种基于MPC模型预测控制的车辆轨迹跟踪控制策略，通过控制前轮转角主动转向来控制车辆换道。提出了一种滑模控制器与模糊控制器协调控制的控制策略，通过相平面法确定稳定边界方程，然后将边界方程介入控制器，并通过差动制动将横摆力矩合理分配到各车轮。通过Matlab与Carsim联合仿真，设计了不同的仿真工况。结果表明，车辆在高速、紧急的行驶工况下，本文所设计的协调控制方法，能够有效的提高车辆的轨迹跟踪性能与车辆路径规划中的稳定性和安全性。

关键词：路径规划 MPC 相平面协调控制稳定性

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多自由度机器人自适应滑模迭代学习跟踪控制

控制与决策 2024年第6期39卷 1819-1828页

作者：张程琳桑文闯孙宁邱泽昊吴庆祥方勇纯中国飞机强度研究所西安710065 南开大学人工智能学院天津300350 南开大学深圳研究院智能技术与机器人系统研究院广东深圳518083

机械臂可代替人工完成繁重工作、降低生产风险、提高生产效率,被广泛应用于制造业和生产业中.工业生产的高质量需求对机械臂的操作精度提出了较高要求,考虑有色金属工厂中铸锭打磨的应用场景,该任务的作业轨迹均具有较强重复性.此外,实... 详细信息

机械臂可代替人工完成繁重工作、降低生产风险、提高生产效率,被广泛应用于制造业和生产业中.工业生产的高质量需求对机械臂的操作精度提出了较高要求,考虑有色金属工厂中铸锭打磨的应用场景,该任务的作业轨迹均具有较强重复性.此外,实际应用环境复杂,存在如环境干扰及系统参数变化等多种不确定性,固定的控制参数难以保证系统持续稳定运行.基于上述考虑,针对多自由度机械臂系统,设计一种自适应滑模迭代学习跟踪控制方法,控制器包含参数自整定的比例-微分项、基于滑模的符号函数项和上一次迭代的控制输入,其中PD项的控制参数通过模糊逻辑系统实时调整,在保证控制系统正常运行的情况下提高系统的鲁棒性.同时,在理论上证明迭代域闭环系统的稳定性和跟踪误差的收敛性.最后通过仿真验证所提出控制方法的有效性和鲁棒性.

关键词：多自由度机械臂迭代学习控制滑模控制模糊自适应控制参数自整定轨迹跟踪控制

基于双模式切换的机载惯性/雷达组合导航方法

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系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2770-2778页

作者：张冬邢福逸徐允鹤钱鹏复旦大学航空航天系上海201203 中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035 北京航天时代激光导航技术有限责任公司北京100094

针对机载惯性导航系统(inertial navigation system,INS)/毫米波雷达组合导航系统中,毫米波雷达测角随机常值误差会带来定位精度损失问题,提出一种基于容积卡尔曼滤波算法的双模式自适应双重切换INS/毫米波雷达组合导航方法。将组合导... 详细信息

针对机载惯性导航系统(inertial navigation system,INS)/毫米波雷达组合导航系统中,毫米波雷达测角随机常值误差会带来定位精度损失问题,提出一种基于容积卡尔曼滤波算法的双模式自适应双重切换INS/毫米波雷达组合导航方法。将组合导航过程分为斜距角位置匹配与相对位置矢量匹配两个阶段,并对导航系统建模方法进行改进,将测角常值误差导致的位置误差从组合误差中分离出来。导航初阶段采用斜距角位置匹配模式,针对近距时滤波发散的问题,采用基于滑动窗方差判别的模式切换方法对切换条件进行实时判定,判定满足条件后自动切换组合模式为相对位置矢量匹配模式。以载机着陆为背景进行仿真验证,结果表明,所提方法有效提升了组合导航精度,具有一定的工程意义。

关键词：机载惯性导航系统毫米波雷达组合导航双模式切换

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航天器复合材料产品关键工序质量控制研究

航天器工程 2024年第3期33卷 74-81页

作者：李莺歌张璇姚双张玉生中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094

针对航天器复合材料产品系统复杂,研制技术难度大、成本高,以及多品种、小批量的生产模式导致可用于关键工序识别的样本数过少问题,从解决逐层分解法对关键工序识别和统计过程控制技术对工序质量控制的局限性出发,提出航天器复合材料产... 详细信息

针对航天器复合材料产品系统复杂,研制技术难度大、成本高,以及多品种、小批量的生产模式导致可用于关键工序识别的样本数过少问题,从解决逐层分解法对关键工序识别和统计过程控制技术对工序质量控制的局限性出发,提出航天器复合材料产品的关键工序识别思路,构建关键工序识别指标体系,规定指标量化数值的计算方法。采用因果图法,从人、机、料、法、环、测6个方面逐一梳理关键工序质量的影响因素,明确设计工艺性审查、工艺方案设计、工装设计、工艺规程设计、过程实施、过程检验、成品检验和检验信息反馈应用的质量控制措施。将上述措施应用于航天器复合材料载荷适配结构的研制,产品各项关键/重要特性均得到有效控制,实现以预防为主的质量控制与管理要求,研究结果可为航天器制造工序质量控制提供参考。

关键词：航天器复合材料产品关键工序质量控制影响因素

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航天器蜂窝夹层结构板制造工艺可靠性研究

航天器工程 2024年第2期33卷 41-47页

作者：李莺歌田栋曾笑夏维娜张璇陈佳中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094

针对航天器蜂窝夹层结构板的制造效率、形位精度、胶接强度和预埋件拉脱力等可靠性要求,根据其制造工艺特点,通过建立基于制造工艺流程的串联模型、基于制造工艺单元的顺序关联模型、基于制造工艺参数的网状关联模型和考虑检验工序的功... 详细信息

针对航天器蜂窝夹层结构板的制造效率、形位精度、胶接强度和预埋件拉脱力等可靠性要求,根据其制造工艺特点,通过建立基于制造工艺流程的串联模型、基于制造工艺单元的顺序关联模型、基于制造工艺参数的网状关联模型和考虑检验工序的功能关联模型4种典型的制造工艺可靠性模型,明确工艺设计的控制内容及工艺改进方向和要求。通过常见故障模式和原因分析,进一步验证可靠性模型的分析结果,明确制造工艺改进措施。在实际生产应用中,通过零件定型,优化制造工艺流程和减少串行制造工艺单元;通过优化工艺参数、固化工艺状态、应用自动化智能工艺装备,减小制造偏差,提高产品可靠性和生产效率。

关键词：航天器蜂窝夹层结构板制造工艺可靠性模型

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气-液置换法测量多孔滤膜孔隙率的方法评价

膜科学与技术 2024年第2期44卷 112-117页

作者：董泽亮潘献辉张艳萍郝军王旭亮李宗雨赵静红自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所天津300192

孔隙率是多孔膜材料的重要技术参数,与其渗透过程密切相关.气-液置换法在常温条件下操作,可测得多孔膜通孔的孔隙率,能准确表征多孔膜的渗透性能.本文阐述了气-液置换法测试多孔膜孔隙率的测试原理和实验方法,并进一步开展了该方法对不... 详细信息

孔隙率是多孔膜材料的重要技术参数,与其渗透过程密切相关.气-液置换法在常温条件下操作,可测得多孔膜通孔的孔隙率,能准确表征多孔膜的渗透性能.本文阐述了气-液置换法测试多孔膜孔隙率的测试原理和实验方法,并进一步开展了该方法对不同材料膜、不同孔径膜、不同测试液体等普适性和方法精密度、方法比对的评价研究.结果表明,该方法原理科学、操作简单、精密度高,是适用于各种材质、不同种类、不同孔径大小多孔膜孔隙率测试的普适性方法.

关键词：气-液置换法多孔膜孔隙率孔径

原儿茶酸脱羧关键酶挖掘改造优化儿茶酚生物合成

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3057-3071页

作者：田立岩李静江小龙宋国田路福平戴宗杰李庆刚王钦宏天津科技大学生物工程学院天津300457 中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学重点实验室天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308

儿茶酚(catechol,CA)是一种重要的化工和医药中间体,应用范围极为广泛。目前制备CA的方法是苯酚羟化法,但由于该方法存在对环境污染大、石化资源不可再生等问题,使得生物合成儿茶酚的方法逐渐受到关注。但受制于原儿茶酸脱羧酶的活性不... 详细信息

儿茶酚(catechol,CA)是一种重要的化工和医药中间体,应用范围极为广泛。目前制备CA的方法是苯酚羟化法,但由于该方法存在对环境污染大、石化资源不可再生等问题,使得生物合成儿茶酚的方法逐渐受到关注。但受制于原儿茶酸脱羧酶的活性不够高且生物合成儿茶酚生产效率较低,难以满足大规模工业生产的要求。为了进一步提高儿茶酚生产效率,本研究首先对不同来源的21个原儿茶酸(protocatechuic acid,PCA)脱羧酶进行筛选,发现理研菌(Rikenellaceae)来源的RbAroY脱羧酶性能最好,含有该酶的全细胞生物催化剂ER11能够合成13.54 g/L儿茶酚。然后利用在线工具HotSpotWizard对该酶进行稳定性计算,选取自由能下降最多的10个潜在突变位点进行验证,发现含有突变子RbAroYG99A的全细胞生物催化剂ERT01能够催化合成15.16 g/L儿茶酚,较野生型产量提高12%。之后对生物催化条件进一步优化,以原儿茶酸为底物,全细胞生物催化剂ERT01能够催化合成25.70 g/L儿茶酚。最后,以3-脱氢莽草酸发酵液为底物,同时表达3-脱氢莽草酸脱水酶和原儿茶酸脱羧酶的全细胞生物催化剂DER03,催化合成29.55 g/L儿茶酚,为目前国内外报道的生物合成的最高产量。本研究为儿茶酚生物合成工业生产提供了重要参考。

关键词：生物合成全细胞催化原儿茶酸脱羧酶儿茶酚