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月壤填充式折展舱壁仿生结构拓扑优化研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 41-47页

作者：徐钊肖立平王守一赵海峰中国科学院大学航空宇航学院北京100049 中国科学院空间应用工程与技术中心太空应用重点实验室北京100094

为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本,基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法,实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计,利用月壤对折展舱板壳内... 详细信息

为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本,基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法,实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计,利用月壤对折展舱板壳内部进行填充,实现加筋强化.基于Mohr-Coulomb本构模型拟合月壤材料的力学参数,以结构刚度、稳定性及质量为优化变量,构建折展舱面板结构的多目标优化模型并进行求解.分析结果表明:在月球重力作用下,舱体折展比约为5.7,结构应变能、自然频率与总质量之间通过多目标优化实现综合性能最优构型设计.对于应变能与自然频率的加权总目标,当权重0≤w≤0.08时,40%月壤体积分数结构最优,当0.08

关键词：月壤填充折展结构拓扑优化仿生式设计薄壁加筋结构原位资源利用

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人工智能辅助的酶分子改造应用进展

生物工程学报 2024年第6期40卷 1728-1741页

作者：徐沛汪卫华宁洪伟曹瑞芬刘胜范培锋宋小平安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230061 安徽医学高等专科学校药学院安徽合肥230061 安徽大学计算机科学与技术学院安徽合肥230061 安徽大学物理与光电工程学院安徽合肥230061

天然酶在活性、对映体选择性或热稳定性等方面经常难以满足应用与研究的需求,探索高效的酶分子改造技术改善该类酶的某些特性是酶工程的重要任务。酶分子改造技术主要包括理性设计、定向进化和人工智能辅助设计等。定向进化和理性设计... 详细信息

天然酶在活性、对映体选择性或热稳定性等方面经常难以满足应用与研究的需求,探索高效的酶分子改造技术改善该类酶的某些特性是酶工程的重要任务。酶分子改造技术主要包括理性设计、定向进化和人工智能辅助设计等。定向进化和理性设计是由实验驱动的酶分子改造策略,已经成功地应用于酶工程,但由于蛋白质序列空间的尺寸巨大以及实验数据少,现行的酶分子改造方法仍然面临着重大挑战。随着新一代测序、高通量筛选方法、蛋白质数据库和人工智能技术的发展,数据驱动的酶工程有望应对这些挑战。其中,采用人工智能辅助的统计学习方法,通过数据驱动方式构建序列/结构-酶性能的预测模型,依据预测模型挑选优良突变酶,大大提高了酶分子改造效率。基于酶分子改造的应用需求,本文综述了人工智能辅助酶分子改造的数据采集方法以及人工智能辅助酶分子改造的应用实例等,重点叙述了采用卷积神经网络预测蛋白质热稳定性的方法,以期为该领域的研究人员提供参考。

关键词：人工智能定向进化酶分子改造卷积神经网络

面向月面原位制造/建造的月壤成型利用技术综述

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宇航学报 2024年第6期45卷 815-830页

作者：张日晗王统才李亮王功中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094 中国科学院太空制造技术重点实验室北京100094 中国科学院大学北京101408

月面资源原位利用技术对于我国月球探测任务的长期可持续发展具有重要意义,其中月面原位建造技术是月球基地建设和运维的支撑性技术,以月壤为原料的增材制造技术有望在未来月面原位建造/制造任务中发挥重要作用。本文针对国内外主要的... 详细信息

月面资源原位利用技术对于我国月球探测任务的长期可持续发展具有重要意义,其中月面原位建造技术是月球基地建设和运维的支撑性技术,以月壤为原料的增材制造技术有望在未来月面原位建造/制造任务中发挥重要作用。本文针对国内外主要的月壤原位成型利用技术进行了详细调研及分类汇总,介绍了月表环境及月壤特性,从月面环境约束、月壤材料特性及工程实际需求出发,按照是否需要额外添加剂将月壤成型技术分为直接成型利用和间接成型利用两类技术,分别从技术原理、预处理方法、添加物种类、工艺条件、设备类型、成型速度、成型精度、能耗及后处理方法等方面阐述了相关技术及其优缺点,并且从未来月球探测任务中月面原位制造/建造的需求出发,结合各项技术的特点及不同的应用场景,提出了月壤原位成型利用技术的发展前景及应用建议。

关键词：月壤成型月面资源原位利用技术增材制造月球任务

水炮型消防机器人建模与模糊滑模自适应控制研究

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控制工程 2024年

作者：李永坤李国丽许家紫王群京安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室安徽大学电气工程与自动化学院

为提高水炮型消防机器人系统的稳定性与轨迹跟踪控制精度，提出了一种基于模糊滑模自适应控制的轨迹跟踪控制策略并实现了基于实验数据的射流模型参数辨识方法。首先建立了消防机器人的水炮射流模型，分析了测算射流轨迹横向距离和纵向... 详细信息

为提高水炮型消防机器人系统的稳定性与轨迹跟踪控制精度，提出了一种基于模糊滑模自适应控制的轨迹跟踪控制策略并实现了基于实验数据的射流模型参数辨识方法。首先建立了消防机器人的水炮射流模型，分析了测算射流轨迹横向距离和纵向高度的方法；其次，采用滑模控制方法设计机器人的运动学控制器，引入带有自适应调节的模糊控制算法优化开关增益，使开关增益动态改变以补偿系统未知扰动与不确定性的影响；最后，在射流模型阻力公式中引入可变参数，基于实验数据采用改进的遗传算法辨识消防水炮射流模型参数。仿真与实验结果表明该控制策略能够快速准确地跟踪期望轨迹并且具有显著的鲁棒性，提高了水炮型消防机器人的控制性能。

关键词：消防机器人轨迹跟踪滑模控制模糊控制自适应控制系统射流轨迹

高硅超细铁精矿熔剂性球团矿固结行为及还原特性

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钢铁 2024年第5期59卷 33-44页

作者：温宝良范子豪李家新刘德楼从俊强杨佳龙安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032 抚顺新钢铁有限责任公司技术中心辽宁抚顺113001

高炉高比例球团矿冶炼技术是减轻炼铁系统碳排放和环保压力的重要方案。将高硅超细铁精矿资源作为球团矿生产原料,有助于拓宽中国国内铁矿资源来源,加大中国国内贫矿应用力度。系统地探讨了碱度对高硅超细铁精矿球团矿固结行为和还原特... 详细信息

高炉高比例球团矿冶炼技术是减轻炼铁系统碳排放和环保压力的重要方案。将高硅超细铁精矿资源作为球团矿生产原料,有助于拓宽中国国内铁矿资源来源,加大中国国内贫矿应用力度。系统地探讨了碱度对高硅超细铁精矿球团矿固结行为和还原特性的影响。通过热力学计算、矿相分析、扫描电镜-能谱分析等方法对其固结行为和还原特性进行了研究。研究结果表明,随着碱度的增加,高硅超细铁精矿球团矿抗压强度先增加后降低,孔隙率先降低后增加,碱度为0.06~0.73时,球团矿的抗压强度均大于4000 N/个,碱度为0.24时的球团矿抗压强度最高,孔隙率也最低。碱度的增加会降低高硅超细铁精矿球团矿中的二氧化硅相含量,促进铁酸钙相和硅酸盐相的生成。在碱度为1.20、温度为1300℃条件下,球团矿中液相比例可达24.38%。碱度大于0.73时,球团矿中的液相量在大于1250℃后会迅速增加。随着碱度的增加,高硅超细铁精矿球团矿渣相和硅酸盐相中的钙元素含量会逐渐增加,此外,碱度越高,赤铁矿晶粒越容易呈现多边形结构且晶粒间填充的渣相量越多。随着碱度增加,高硅超细铁精矿球团矿还原度和还原膨胀率先降低后增加,球团矿抗还原粉化性能减弱。碱度大于0.24后,球团矿内部孔隙率和铁酸钙相含量的增加使得还原气体能更容易扩散至球团矿内部并促进还原反应的进行,可以有效提高球团矿的还原度,碱度为1.20时的球团矿还原度比碱度为0.06时提高了34.9%。

关键词：高硅超细铁精矿熔剂性球团矿碱度抗压强度固结行为还原特性

基于块排序优化机制的移动传感网数据精确算法

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长春大学学报 2024年第8期34卷 7-13页

作者：骆舒萍黎明职业大学实验实训与信息技术中心

为解决当前移动传感网部署过程中存在的传输能力较低、数据传输误差较高等不足，提出了一种基于块排序优化机制的移动传感网数据精确算法。通过簇头节点间的位置拓扑关系，构建拓扑-信号传输误差评估指标，设计了节点区域矢量评估机制... 详细信息

为解决当前移动传感网部署过程中存在的传输能力较低、数据传输误差较高等不足，提出了一种基于块排序优化机制的移动传感网数据精确算法。通过簇头节点间的位置拓扑关系，构建拓扑-信号传输误差评估指标，设计了节点区域矢量评估机制，以精确追踪数据传输过程中的拓扑轨迹，并采取莫度矢量方式来降低数据传输误差，从而提升网络数据传输能力。采用块排序机制，计算排序阈值，构建了误差消除方法，从而实现间歇性簇头数据传输能力，进一步降低簇头间数据传输存在的传输误差。仿真实验表明：与当前传感领域内常用的基于能量机制的改进蚁群算法和基于节能聚类机制的覆盖图量算法相比，本算法具有更强的网络数据传输能力和更低的网络传输误差。

关键词：移动传感网位置拓扑矢量评估排序阈值误差消除间歇性传输

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锥形光纤SERS探针的批量制备和定量检测

中国激光 2024年第5期51卷 251-259页

作者：秦琰琰黄瑞冬刘孝兵钱诚薛驷明毛庆和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安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230039

研究了批量制备的锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针的定量检测性能。在统一的制备条件下,基于静电吸附自组装方法批量制备的同一批次锥形光纤探针具有良好的互换性。基于相同检测条件,在同一福美双样品浓度下测得SERS光谱幅度的相对... 详细信息

研究了批量制备的锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针的定量检测性能。在统一的制备条件下,基于静电吸附自组装方法批量制备的同一批次锥形光纤探针具有良好的互换性。基于相同检测条件,在同一福美双样品浓度下测得SERS光谱幅度的相对标准偏差(RSD)可达8%以下。不同批次的光纤探针存在互换性退化问题,难以满足实际定量检测应用对光纤探针数目的要求。为了解决该问题,提出并演示了一种将不同批次光纤探针的光谱数据同化至同批次光纤探针测量结果的同化方法。通过对同化后的大样本光谱数据进行统计平均和数据拟合,获得了福美双样品在2×10^(-8)~10^(-6)mol/L浓度范围内的SERS定量关系曲线,福美双加标样品的测试回收率可达90%~110%。该研究结果对于实际SERS定量检测具有参考意义。

关键词：光纤光学表面增强拉曼散射锥形光纤探针批量制备定量检测静电吸附自组装法福美双

车端侧滚减振装置对高速双层动车组动力学性能的影响分析

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中国机械工程 2024年第4期35卷 742-751页

作者：王昕代亮成杨东晓罗贇池茂儒郭兆团曾鹏程西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心青岛266111

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动... 详细信息

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动状态下的数学模型,并将AMEsim软件中建立的减振器仿真模型与台架试验进行验证。最后通过建立车端侧滚减振装置与被试车辆的联合仿真模型,在不改变车辆现有悬挂参数的基础上对车端侧滚减振装置的关键参数进行优化选取。仿真结果表明,车端侧滚减振装置可以在不影响车辆垂向平稳性、保证曲线运行安全性的前提下有效改善双层动车组的横向平稳性。

关键词：高速双层动车组车端侧滚减振装置横向平稳性参数优化

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基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型

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控制与决策 2024年第7期39卷 2447-2456页

作者：刘孝保李佳炜刘鑫易斌顾文娟阴艳超姚廷强昆明理工大学机电工程学院昆明650500 云南中烟工业有限责任公司技术中心昆明650231

针对流程工业生产过程中因工序间相互耦合、工艺数据量庞大且处理时延高而导致的工艺参数优化实时性难以保证的问题,提出一种基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型.首先,基于边缘计算技术搭建多源异构流程工艺参... 详细信息

针对流程工业生产过程中因工序间相互耦合、工艺数据量庞大且处理时延高而导致的工艺参数优化实时性难以保证的问题,提出一种基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型.首先,基于边缘计算技术搭建多源异构流程工艺参数端边云协同实时优化架构;其次,构建基于互信息随机森林MIRF和自适应惯性权重粒子群WPSO的工艺参数优化算法MIRF_WPSO,并将MIRF_WPSO算法部署在边缘端以实现工艺参数的实时优化,同时通过在云端部署自更新机制来实现边缘端算法模型的自感知更新,从而形成集算法训练-更新-调用的端边云高效协同自动化闭环网络;最后,搭建实验平台,实验结果表明,“端-边-云”协同模式可以有效缓解云端计算压力,能够实时、高效地对流程工艺参数进行自优化调控,将质量指标平均标偏从1.86%降到1.25%,优化速度提高11.4%,为流程工业生产过程智能化进一步发展提供新的思路.

关键词：边缘计算流程工业工艺参数优化端边云架构边云协同边边协同