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自整定多元变分模态分解

电子与信息学报 2024年第7期46卷 2994-3001页

作者：郎恂王佳艺陈启明何冰冰毛汝凯谢磊云南大学信息学院昆明650504 浙江大学工业控制技术国家重点实验室杭州310027 云南云天化股份有限公司装备技术中心昆明650000

多元变分模态分解(MVMD)作为变分模态分解(VMD)的多元扩展,在继承VMD优点的同时,也存在其分解性能很大程度上依赖于两个预置参数——模态数量K和惩罚系数α的问题。为此,该文提出一种自整定MVMD(SMVMD)算法。SMVMD采取了匹配追踪法的思... 详细信息

多元变分模态分解(MVMD)作为变分模态分解(VMD)的多元扩展,在继承VMD优点的同时,也存在其分解性能很大程度上依赖于两个预置参数——模态数量K和惩罚系数α的问题。为此,该文提出一种自整定MVMD(SMVMD)算法。SMVMD采取了匹配追踪法的思想,通过频域的能量占比和模态正交性分别自适应地更新K和α。对仿真信号与真实案例的分析结果表明,所提SMVMD方法不仅有效解决了原MVMD的参数整定问题,而且表现出以下优势,(1)与MVMD相比,SMVMD抗模态混叠的能力更强,且对噪声和α值的变化都具有更好的鲁棒性。(2)与多元经验模态分解、快速多元经验模态分解和多元变分模态分解这些经典算法相比,SMVMD算法的分解误差最小,分解效果最好。

关键词：多元信号处理 MVMD 自整定匹配追踪法鲁棒性

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一元及多元信号分解发展历程与展望

自动化学报 2024年第1期50卷 1-20页

作者：陈启明文青松郎恂谢磊苏宏业浙江大学工业控制技术国家重点实验室杭州311100 阿里巴巴达摩院杭州310027 阿里巴巴达摩院美国西雅图98060 云南大学信息学院昆明650091

现实世界中,所获得的信号大部分都是非平稳和非线性的,将此类复杂信号分解为多个简单的子信号是重要的信号处理方法.1998年,提出希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)以来,历经20余年的发展,信号分解已经成为信号处理领域相... 详细信息

现实世界中,所获得的信号大部分都是非平稳和非线性的,将此类复杂信号分解为多个简单的子信号是重要的信号处理方法.1998年,提出希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)以来,历经20余年的发展,信号分解已经成为信号处理领域相对独立又具有创新性的重要内容.特别是近10年,多元/多变量/多通道信号分解理论方法方兴未艾,在诸多领域得到了成功应用,但目前尚未见到相关综述报道.为填补这个空缺,从单变量和多变量两个方面系统综述了国内/外学者对主要信号分解方法的研究现状,对这些方法的时频表达性能进行分析和比较,指出这些分解方法的优势和存在的问题.最后,对信号分解研究进行总结和展望.

关键词：信号分解时频分析希尔伯特–黄变换多元信号分解

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皮秒贝塞尔光束切割医用玻璃管的研究

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 452-456页

作者：燕超月孙盛芝张金云陈国安韩尚池朱永江张文阳叶欢刘小峰邱建荣宁波大学高等技术研究院浙江宁波315211 宁波正力药品包装有限公司浙江宁波315211 浙江大学硅材料国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027

随着激光技术的不断发展,激光切割因其高精度、高速度、高质量、高效率等独特的优势成为玻璃切割的有力工具。基于皮秒贝塞尔激光光束,提出一种切割医用玻璃管的新方法。在实验中,采用适用于大厚度透明材料切割的空间光束形态——贝塞... 详细信息

随着激光技术的不断发展,激光切割因其高精度、高速度、高质量、高效率等独特的优势成为玻璃切割的有力工具。基于皮秒贝塞尔激光光束,提出一种切割医用玻璃管的新方法。在实验中,采用适用于大厚度透明材料切割的空间光束形态——贝塞尔光束进行玻璃管的切割,分析比较不同脉冲能量、脉冲间距下所切割玻璃管的冷暴端面及粗糙度的变化。经检测,切割后的玻璃管内不溶性微粒(碎屑)含量达到医用要求。相对于传统切割方法,所提方法切割效率及质量大大提高。

关键词：皮秒激光贝塞尔光束激光切割医用玻璃管

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2023年工业控制系统安全热点回眸

科技导报 2024年第1期42卷 314-328页

作者：程鹏张镇勇车欣陈积明浙江大学控制科学与工程学院工业控制技术全国重点实验室杭州310027 贵州大学计算机科学与技术学院省部共建公共大数据国家重点实验室贵阳550000

2023年,勒索病毒仍然威胁着全球工业控制系统安全,地缘政治冲突加剧导致工控系统成为敌对双方网络攻击的重要战场,供应链攻击再度成为工控系统的软肋。工控系统安全行业关注度持续提升,各国围绕工控系统安全展开大规模演习;工控系统安... 详细信息

2023年,勒索病毒仍然威胁着全球工业控制系统安全,地缘政治冲突加剧导致工控系统成为敌对双方网络攻击的重要战场,供应链攻击再度成为工控系统的软肋。工控系统安全行业关注度持续提升,各国围绕工控系统安全展开大规模演习;工控系统安全政策、标准相继出台,相关行业有规可循、有法可依;软硬件漏洞仍然是工控系统“硬伤”,而“离地攻击”则可绕开漏洞实施“低成本、大威胁”攻击;研究人员开发了新型攻击手段,深度横向移动攻击、PLC勒索病毒使得威胁直指工控系统控制层,模块化、功能强大的工控系统攻击工具Pipedream为攻击者指明攻击路径;工控系统安全防护技术持续迭代更新,安全厂商和研究机构相继推出安全监控平台、可信DCS、攻击取证工具、轻量级密码算法、零信任机制传感器,网络安全逐渐被考虑纳入工控系统设计环节,功能安全、信息安全一体化协同设计取得突破;在PLC运行时安全测试、协议实现正确性测试、协议逆向分析技术、攻击检测技术方面都有创新性研究成果;新兴技术如人工智能、数字孪生、大语言模型等为工控系统安全带来机遇;工控安全外溢到卫星系统,欧美等国开始为网络战的空天战场作准备。

关键词：工业控制系统安全防护技术数字化智能化

碳氮掺杂MnO催化臭氧氧化降解水中2，3-二甲基吡嗪

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中国环境科学 2024年

作者：陈怡何银宁汪达宋爽马军浙江工业大学环境学院浙江省工业污染微生物控制技术重点实验室哈尔滨工业大学环境学院城市水资源与水环境国家重点实验室

本研究合成了碳氮负载Mn3O4(Mn3O4-CN)复合材料作为臭氧催化剂用于降解废水中的2，3-二甲基吡嗪，考察了不同臭氧投量、催化剂投量、pH与温度下催化臭氧氧化水中2，3-二甲基吡嗪的效果。结果表明，在臭氧投量为3 mg·L-1，催化剂投量为0... 详细信息

本研究合成了碳氮负载Mn3O4(Mn3O4-CN)复合材料作为臭氧催化剂用于降解废水中的2，3-二甲基吡嗪，考察了不同臭氧投量、催化剂投量、pH与温度下催化臭氧氧化水中2，3-二甲基吡嗪的效果。结果表明，在臭氧投量为3 mg·L-1，催化剂投量为0.02 g· L-1，pH =7，温度为10℃的条件下，20 min内污染物的降解率达到100%。采用扫描电镜，X射线光电子能谱，X射线衍射等手段对材料进行表征分析，证实Mn3O4-CN中Mn3O4与CN发生键合，Mn价态为+2价与+3价的混合。通过活性氧物种分析，证明Mn3O4-CN表面羟基基团与氧空位是主要活性位点，·OH是主要活性氧物种；循环实验表明Mn3O4-CN具有良好的稳定性与重复利用性。

关键词：臭氧催化氧化吡嗪水处理锰氧化物

半疏水晶胶微球的悬浮特性及固载乳杆菌合成有机酸

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高校化学工程学报 2024年第2期38卷 253-264页

作者：侯东杰楼小玲蔡礼年陈治宏张玮陈冰冰贠军贤浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310014

针对有机酸生物合成过程中底物和产物抑制、细胞密度低和耐受性弱等问题,采用“结晶致孔-低温聚合”方法制备聚甲基丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸丁酯半疏水晶胶微球,通过高速成像和数值模拟研究10 L搅拌式生物反应器(STR)内的悬浮行为,通过... 详细信息

针对有机酸生物合成过程中底物和产物抑制、细胞密度低和耐受性弱等问题,采用“结晶致孔-低温聚合”方法制备聚甲基丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸丁酯半疏水晶胶微球,通过高速成像和数值模拟研究10 L搅拌式生物反应器(STR)内的悬浮行为,通过固载乳杆菌分析半疏水晶胶微球在乳酸和苯乳酸生物合成中的作用。结果表明,数值模拟得到晶胶微球的悬浮特性与高速成像实验结果基本一致,体积分数为3%的晶胶微球均匀悬浮所需最低搅拌转速为55 r·min-1;在晶胶固载乳杆菌发酵联产乳酸和苯乳酸过程中,乳杆菌生物量达10.5 g·L^(-1),相比于无载体发酵提高了84.2%;在第1次补料期间,乳酸的发酵周期大幅缩短至21 h,比无载体发酵周期缩短了50%。

关键词：半疏水晶胶微球搅拌式生物反应器悬浮行为乳杆菌发酵数值模拟

基于多级数据融合的核电站运行功能健康状态评估

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机械工程学报 2024年第4期60卷 200-211页

作者：蒋翔宇冯毅雄洪兆溪胡炳涛司恒远谭建荣浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 贵州大学省部共建公共大数据国家重点实验室贵阳550025 浙江大学宁波科创中心宁波315100 深圳中广核工程设计有限公司深圳518172

随着新一代信息技术和人工智能技术与工业日益深度的融合协作,工业系统的运维从传统的人工定期运维向基于状态的智能维护迈进,其中健康状态评估作为智能运维的关键环节,通过源源不断的数据对系统的演化进行持续感知分析,为预测性维护提... 详细信息

随着新一代信息技术和人工智能技术与工业日益深度的融合协作,工业系统的运维从传统的人工定期运维向基于状态的智能维护迈进,其中健康状态评估作为智能运维的关键环节,通过源源不断的数据对系统的演化进行持续感知分析,为预测性维护提供决策支持。以核电站为研究对象,提出面向多部门协同环境下设备-系统-子功能-功能多层级融合的健康状态评估框架。针对工业系统控制的设备群具有大量状态参数的特点,提出基于偏差赋权的加权平均融合算子融合设备级参数,可快速定位并突出异常设备参数,避免评估结果因融合参数较多而展现“健康”假象;鉴于系统在不同健康状态下样本数据量的差异,提出考虑不平衡样本的非对称多分类学习方法融合系统健康值,多个健康等级之间通过信息有向迁移建立可自学习优化的健康评估模型,实现子功能健康状态及时自感知评估;最后基于集成学习融合多个子功能所属的健康评估器,得到宏观的运行功能健康状态评估决策。在提出的框架指导下对核电站反应性功能进行逐级健康状态评估,验证所提方法的有效性。

关键词：工业系统健康状态评估数据融合核电站基于状态的维护

基于Th17/Treg免疫平衡研究黄芩醇提物治疗溃疡性结肠炎的作用机制

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中国新药杂志 2024年第4期33卷 390-399页

作者：郭春雨董红敬郭兰萍李佳潘少斌李庆军王晓山东中医药大学药学院济南250300 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省分析测试中心山东省大型精密分析仪器应用技术重点实验室济南250014 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700

目的:探究黄芩醇提物调节免疫平衡治疗溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)的作用及机制。方法:将24只C57BL/6小鼠随机分为正常组、模型组、美沙拉嗪组(500 mg·kg^(-1))、黄芩醇提物(400 mg·kg^(-1))组,每组6只。采用2.5%葡聚糖硫酸... 详细信息

目的:探究黄芩醇提物调节免疫平衡治疗溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)的作用及机制。方法:将24只C57BL/6小鼠随机分为正常组、模型组、美沙拉嗪组(500 mg·kg^(-1))、黄芩醇提物(400 mg·kg^(-1))组,每组6只。采用2.5%葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium,DSS)的饮用水建立UC小鼠模型。每天观察各组小鼠体重及一般情况,d 6计算疾病活动指数(DAI);测量结肠长度;采用流式细胞术检测肠系膜淋巴结和脾脏中辅助性T细胞17(T helper 17,Th17)和调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)比例;苏木精-伊红染色观察结肠组织损伤程度;酶联免疫吸附法检测结肠白细胞介素-6(interleukin,IL-6),IL-10和IL-1β的含量;蛋白免疫印迹法检测结肠Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)、核因子κB p65(nuclear factor-kappa B,NF-κB p65)、p-NF-κB p65及核因子κB抑制蛋白-α(I kappaB-alpha,IκB-α)的表达水平;气相色谱-质谱联用检测短链脂肪酸的含量;高内涵成像技术观察RAW264.7细胞核转位情况。结果:黄芩醇提物可改善DSS诱导的小鼠结肠炎症状,恢复肠系膜淋巴结和脾脏中Th17/Treg免疫平衡,降低结肠组织中IL-1β和IL-6水平、提高IL-10表达水平,降低TLR4,NF-κB p65和p-NF-κB p65表达水平,提高IκB-α表达水平,提高肠道短链脂肪酸含量,抑制脂多糖诱导引起的核转位。结论:黄芩醇提物可以改善UC小鼠的症状,其机制可能是通过改善肠道稳态,抑制TLR4/NF-κB通路以恢复Th17/Treg免疫平衡。

关键词：黄芩醇提物溃疡性结肠炎 Th17/Treg免疫平衡 TLR4/NF-κB信号通路短链脂肪酸

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面向不确定性传感器位置的一致TOA定位

信号处理 2024年

作者：曾广扬赵洪旭牟必强吴均峰中国科学院数学与系统科学研究院浙江大学工业控制技术全国重点实验室香港中文大学(深圳)数据科学学院

目标定位是指利用传感信息估计目标在特定坐标系中的空间位置。基于到达时间(Time of Arrival， TOA)或等价的，基于距离的定位方法凭借其高精度特点得到了广泛研究。现有TOA定位方法一般假设传感器位置是精确的，只考虑距离测量噪声。... 详细信息

目标定位是指利用传感信息估计目标在特定坐标系中的空间位置。基于到达时间(Time of Arrival， TOA)或等价的，基于距离的定位方法凭借其高精度特点得到了广泛研究。现有TOA定位方法一般假设传感器位置是精确的，只考虑距离测量噪声。而考虑了传感器位置不确定性的文献通常缺少统计学优化与分析，无法得到一致性估计。本文同时考虑距离测量噪声和传感器部署不确定性，将目标位置与传感器坐标均当成未知变量构建最大似然问题。本文首先给出关于观测噪声和传感器空间分布的假设，以保证一致性估计器的存在性。有趣的是，本文分析了最大似然估计性质，证明了其不一定具有一致性。本文进一步变换原始观测方程，构建可最优求解的优化问题。特别地，针对距离测量噪声方差已知情况，构建了含二次目标函数和一个二次等式约束的广义信赖域问题，并给出了其最优解求解算法；针对距离测量噪声方差未知情况，构建了普通线性最小二乘问题，实现目标位置和距离测量噪声方差的同时估计。本文针对两种情况分别提出了相应的偏差消除方法，实现了一致估计，即随着观测数量增加，估计值收敛至真实目标位置。一致性特性使所提算法在大样本观测场景可实现超高精度定位。此外，推导了高斯-牛顿迭代算法，可在观测样本和传感器位置不确定性较小时提高算法定位精度。仿真结果验证了所得理论结果的正确性和所提算法在大样本观测下的优越性。

关键词：到达时间目标定位大样本分析一致估计器