检索结果-南通市图书馆

作者：陈玲星浙江理工大学

学位级别：硕士

压电执行器凭借响应快、分辨率大、能量消耗小、可靠性高等优良性能在微机械系统、微纳制造与精密测量、超精密定位和振动控制等诸多领域具有广阔的应用前景。由于压电执行器中存在固有的迟滞非线性,表现出非光滑、多值映射、和记忆性,... 详细信息

压电执行器凭借响应快、分辨率大、能量消耗小、可靠性高等优良性能在微机械系统、微纳制造与精密测量、超精密定位和振动控制等诸多领域具有广阔的应用前景。由于压电执行器中存在固有的迟滞非线性,表现出非光滑、多值映射、和记忆性,这种迟滞特性将影响系统的稳定性,降低控制精度。因此,需要建立能精确描述压电迟滞特性的数学模型,并设计有效的控制方法。本文以压电执行器为研究对象,提出了一种归一化的非对称Bouc-Wen模型,能更好地反映实际迟滞非线性特性,在此基础上,采用改进的粒子群(PSO)算法对改进模型进行参数辨识,并采用不同的控制方法对压电执行器进行仿真和实验验证。具体研究内容如下:1、提出了归一化的非对称Bouc-Wen模型,并采用改进的PSO参数辨识方法。在归一化的Bouc-Wen模型中引入非对称因子,解决了传统Bouc-Wen模型只能描述对称迟滞的问题,提高模型的适用性。在粒子群算法中引入了动态学习因子改善粒子群易陷入局部最优的问题,加入了混沌Logistic序列和收缩因子,分别应用于迭代寻优的前期和后期,提高了算法的搜索能力和辨识精度。2、提出了基于改进非线性函数的自抗扰控制(ADRC)方法。首先,提出了一种改进的非线性函数,解决了传统非线性函数存在非光滑拐点导致系统产生抖动的问题。然后,设计了改进的扩展状态观测器(ESO),观测器的收敛性得到提升,并利用改进后的PSO算法对控制器参数进行优化。实验结果显示,本文提出的改进型ADRC控制器的动态性能得到较大改善,可显著提升压电执行器的跟踪控制效果。3、提出了基于降阶状态观测器(RESO)的命令滤波反步控制方法。首先,采用基于Bouc-Wen模型的RESO估计迟滞和扰动,然后利用障碍李雅普诺夫函数(BLF)将跟踪误差始终保持在约束阈值内,保证轨迹跟踪精度。通过命令滤波反步控制器对迟滞模型进行直接控制,以此简化控制器设计并降低计算量,最后引入误差补偿机制抑制滤波器误差的影响。实验结果证明,改进的控制方法在控制精度和速度方面均有所提升,且控制结构简单。

关键词：压电执行器 Bouc-Wen模型状态观测器命令滤波器反步控制

沉浸体验视角下手工艺科普体感游戏设计研究 ——以竹编工艺为例

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沉浸体验视角下手工艺科普体感游戏设计研究 ...

作者：郭立才浙江理工大学

学位级别：硕士

传统手工艺作为我国非物质文化遗产的一部分,具有极高的美学意义和艺术价值,但由于手工艺知识体系复杂且传统科普方式较为单一,缺乏互动性和体验感,导致越来越多的手工艺逐渐淡出人们的视野。随着以体感交互为代表的新兴技术发展,其对... 详细信息

传统手工艺作为我国非物质文化遗产的一部分,具有极高的美学意义和艺术价值,但由于手工艺知识体系复杂且传统科普方式较为单一,缺乏互动性和体验感,导致越来越多的手工艺逐渐淡出人们的视野。随着以体感交互为代表的新兴技术发展,其对于手工艺的科普体验有着良好的承载性,运用可视化内容和体感交互可以将抽象不容易理解的工艺流程、技艺动作等通过丰富的感官体验和交互方式呈现出来,体验者通过使用数字设备可以实现场景模拟、技艺体验学习,对手工艺的科普体验可以起到事半功倍的效果。但是以往关于科普类的体感游戏研究大多都是从技术的角度出发,对用户体验考虑欠缺,导致体验过程中沉浸感不足,大大地降低了用户使用意向,无法在科普过程中有很好的体验感。因此本文以提升手工艺科普体感游戏的沉浸感为出发点和研究点,探究影响用户沉浸感的重要影响因素,增强用户使用行为意向,实现对手工艺知识的有效科普。首先通过用户访谈和实际测试了解用户对现有手工艺科普体感游戏的使用感受和可能影响沉浸感的设计要素,并结合相关文献研究,构建手工艺科普体感游戏沉浸感影响模型和假设,共包括目标丰富性、挑战平衡性、反馈明确性、场景舒适性、动作掌控性、系统可靠性及玩法趣味性这7大类一级指标和34个二级子因素。其次通过结构方程模型的信效度、权重计算等分析得出沉浸感评价指标,共包括6大类一级指标和26个子因素,并提出手工艺科普体感游戏设计策略建议,为后文的设计实践提供科学依据。最后笔者选取竹编工艺作为设计载体,结合设计策略展开以用户为中心的设计流程,通过对相关技艺大师进行调研分析和焦点小组谈论确定初步方案,并选择Kinect设备作为用户肢体动作数据的采集设备,以Unity3D作为开发平台设计开发了竹编工艺科普体感游戏初版方案。采用定性和定量的评价方式对初版方案进行评估测试,对从中反馈的问题进行了优化迭代,优化后的评价结果显示整体接受满意度和沉浸感均达到正向,验证了沉浸感设计策略和评价指标的有效性和适用性。

关键词：沉浸体验手工艺科普体感游戏结构方程模型竹编工艺

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基于三维扫描技术的织物弯曲性测试方法研究

基于三维扫描技术的织物弯曲性测试方法研究

作者：杨洋浙江理工大学

学位级别：硕士

织物弯曲性是一项重要的力学性能,不仅直接体现了织物柔软变形能力,还会影响织物外观、手感和服装造型风格,在一定程度上决定织物的用途与价值。目前,织物弯曲性测试大都需要裁剪多块试样、重复多次测试,才能得到多个检测结果,这一过程... 详细信息

织物弯曲性是一项重要的力学性能,不仅直接体现了织物柔软变形能力,还会影响织物外观、手感和服装造型风格,在一定程度上决定织物的用途与价值。目前,织物弯曲性测试大都需要裁剪多块试样、重复多次测试,才能得到多个检测结果,这一过程耗时、耗力。基于以上情况,本文提出了一种快速简便的织物弯曲性测试方法,利用该方法只需一次就能完成传统方法多次检测的结果。搭建了织物弯曲性的测试装置,利用图像处理技术提取了二维特征参数;并采用三维非接触式扫描技术获取了织物弯曲形态的点云数据,提取了三维特征参数;最后分析了本文方法中二维、三维特征参数与传统弯曲性指标之间的关系。研究内容及结果如下:(1)搭建测试装置并进行了预实验,以相关系数为判断依据,发现所用试样规格为110mm×80 mm的长方形时,所得织物弯曲性测试结果较准确。(2)采用图像处理技术提取了表征织物弯曲性能的二维新指标。研究分析表明:新指标与抗弯长度、抗弯刚度显著相关,与悬垂系数、最小波峰幅值和平均幅值也有较好的相关性,这说明本文提出的一次测试多个试样弯曲性的方法是可行的,且新指标也能同时表征悬垂性能。此外,新方法中的展开周长与传统方法中抗弯长度的变异系数均小于10%,虽然展开周长的CV值略高于抗弯长度,但是本文方法效率高,更具优势。(3)应用三维扫描技术获取织物弯曲形态的三维点云,并提取了表征弯曲性能的三维指标,研究发现:1)三维指标与抗弯长度和抗弯刚度显著相关,还与悬垂系数、波数、波峰幅值均匀度和平均幅值也有较好的相关性,说明三维扫描技术可以用于本文提出的方法,且该方法在测试织物弯曲性的同时,还能在一定程度上表征织物的悬垂性。2)从点云模型中提取了3个描述整体形态的指标:底面轮廓面积、弯曲面积比和弯曲体积。研究表明,3个形态指标与抗弯长度均具有良好的相关性,其中底面轮廓面积和弯曲面积比的相关性高于弯曲体积,即利用整体形态指标也能实现织物弯曲性的表征。3)沿Z轴线方向,以4 mm为间距,等距截取并拟合平行点云,分析了不同层高弯曲形态的底面轮廓面积、弯曲角度、弯曲长度及其变化趋势。发现底面轮廓面积和弯曲长度随层高的增加而变大,弯曲角度随层高的增加而变小,但三者的层间差值均随层高的增加而减小。本文基于图像处理技术和三维扫描技术,从二维和三维角度探索了织物弯曲性测试新方法,该方法可一次完成织物任一方向的多条试样检测,无需多次测试,提高了检测效率。且检测结果还可以同时表征织物悬垂性,研究结果可以为设计师合理选材提供参考。

关键词：织物抗弯长度测试方法三维扫描图像处理

基于区块链的边缘计算可信卸载方法和系统设计实现

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基于区块链的边缘计算可信卸载方法和系统设计实现

作者：余斌煌浙江理工大学

学位级别：硕士

5G技术的发展和物联网技术的普及,数据量呈指数级增长。移动边缘计算利用靠近数据源头的计算节点对数据进行处理,减少网络开销。然而现有边缘计算研究方案中,任务数据保护方法和卸载决策方法大多采用集中式方案,容易受到恶意篡改攻击,... 详细信息

5G技术的发展和物联网技术的普及,数据量呈指数级增长。移动边缘计算利用靠近数据源头的计算节点对数据进行处理,减少网络开销。然而现有边缘计算研究方案中,任务数据保护方法和卸载决策方法大多采用集中式方案,容易受到恶意篡改攻击,同时存在拥塞拥塞问题。除此之外,在卸载过程中,多方会为了自身利益做出不利于整个网络架构的行为。任务数据的不安全和卸载中的不诚实行为,会极大程度降低网络架构的可信度。可信度是MEC服务器和终端设备参与卸载的重要因素。失去可信度将严重影响MEC服务器和终端设备的参与积极性。区块链技术作为一种新兴技术,可以有效解决边缘计算中的数据安全和信任问题。因此,研究基于区块链的边缘计算可信任务卸载方法和系统具有现实意义。本文针对分布式边缘计算场景信任问题进行了研究,建立了问题模型,采用效用作为评估标准,得到虚拟机与卸载任务的效用函数。将卸载问题转化为双边效用最大的匹配问题。考虑到分布式计算卸载中个体理性的问题,本文建立了非合作博弈目标函数,并提出了基于博弈论的任务匹配算法,该算法满足纳什均衡状态,可以让个体在分布式计算卸载中做出最优选择,保证卸载的公平公正。为了解决中心化决策组织恶意获利、决策过程不透明带来的问题,本文提出了基于区块链的可信卸载方法,代替中心化决策组织,使得卸载过程公开透明。基于真实数据集的实验表明,所提出的分布式算法性能相似于集中式最优算法,能在牺牲较少性能的情况下,保证卸载过程的可信和透明。本文针对计算卸载中的任务数据安全问题,结合卸载决策算法,提出一种基于区块链的边缘计算可信卸载系统。本系统的核心主要采用Hyperledger Fabric联盟链框架并结合星际文件系统,形成“链上索引,链下存储”的协同存储模式。系统将任务详情数据和卸载数据的索引信息链上存储,确保任务详情数据和卸载数据索引的去中心化存储、不可篡改优势,缓解网络拥塞,避免恶意篡改数据。系统利用星际文件系统技术,在链下存储卸载数据,有效地降低了系统的存储压力。本文对所提出的系统进行设计和实现,包括总体设计、系统核心功能模块的设计、区块链层设计和实现、星际文件系统的搭建。针对系统进行系统仿真测试。测试结果表明,所提出的基于区块链的边缘计算可信卸载系统具有良好性能,卸载决策智能合约具有较小的计算开销,能够满足用户的使用需求。最后,本文对所提出的系统和方法进行可信度分析,验证其有效性。

关键词：移动边缘计算区块链智能合约任务卸载博弈论

基于感性意象的女运动裤款式定制推荐与交互设计研究

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基于感性意象的女运动裤款式定制推荐与交互设计研究

作者：任钱斌浙江理工大学

学位级别：硕士

近年来,受我国体育赛事举办及国家全民健身计划的影响,我国人民的健身意识不断增强,由此推动了运动消费市场规模不断扩大。同时,随着经济的快速发展和人们文化水平的不断提高,消费者对产品的需求正逐步发生变化,运动裤在人们日常生活与... 详细信息

近年来,受我国体育赛事举办及国家全民健身计划的影响,我国人民的健身意识不断增强,由此推动了运动消费市场规模不断扩大。同时,随着经济的快速发展和人们文化水平的不断提高,消费者对产品的需求正逐步发生变化,运动裤在人们日常生活与运动时扮演着越来越重要的角色。对于女性消费者来说,她们对运动服饰局部设计美感与个性化特征有着更深层次的需求,然而,目前关于运动裤款式个性设计和定制推荐的研究较少。因此,本文将以运动裤款式个性化需求为切入点,基于感性工学理论和模块化理论挖掘消费者整体偏好和局部偏好的定制差异,探究女性运动裤款式定制推荐和交互设计系统,以此来满足消费者的个性化需求。本文首先收集了大量女运动裤的款式图,通过形态分析法并根据女运动裤的款式特点提炼款式设计要素,筛选出19款实验样本,完成女运动裤的模块化设计;随后基于感性工学理论,收集了大量描述女运动裤款式的感性意象词,并从7个角度进行筛选分类,最终得到7组感性词;接着进行问卷调研,获取消费者对于女运动裤款式的感性意象,依据数量化理论I建立感性意象与设计要素的映射模型;然后建立了基于用户感性偏好的个性化推荐模型,模型将用户的感性偏好划分为整体偏好和局部偏好,并以此进行相应的个性化推荐。其中,在基于局部偏好的推荐模型中引入了模块相似性概念,通过欧式距离法量化不同模块要素间的相似度,进行模块推荐,从而实现从局部入手扩大至整体的个性化定制;随后根据映射模型构建了交互式遗传算法中的适应度函数,建立了基于交互式遗传算法的优化设计模型,并通过Matlab软件实现交互设计系统的构建;最后通过用户实例检验交互系统的操作流程,输出用户满意的设计方案,验证了系统的可行性,并通过三维软件呈现设计结果,实现设计与生产的初步对接。本文基于感性工学、模块化定制和交互式遗传算法建立了女运动裤款式交互设计平台,可以较为准确地把握用户的个性化需求,降低用户在定制设计过程中的时间成本,为智能化服装定制设计提供了方法。

关键词：感性工学模块化设计交互式遗传算法女运动裤个性化推荐

基于碰撞危急程度和深度强化学习的路径规划研究

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基于碰撞危急程度和深度强化学习的路径规划研究

作者：徐林玲浙江理工大学

学位级别：硕士

移动机器人可以帮助人类完成各式各样的任务而无惧于环境的艰险,并且正在快速渗透进国计民生的各个领域。路径规划是移动机器人完成各项任务的基本需求,也是移动机器人领域的重要研究课题之一。在动态变化的环境中进行实时碰撞规避仍然... 详细信息

移动机器人可以帮助人类完成各式各样的任务而无惧于环境的艰险,并且正在快速渗透进国计民生的各个领域。路径规划是移动机器人完成各项任务的基本需求,也是移动机器人领域的重要研究课题之一。在动态变化的环境中进行实时碰撞规避仍然是移动机器人路径规划中的一个巨大挑战。在复杂拥挤的环境中,传统的路径规划算法往往需要更高的计算成本,这就导致实时效率的降低,从而影响运动性能。为了提高计算效率,研究人员引入了深度强化学习,然而这些方法通常仅考虑具有固定障碍物数量的环境,而无法适用于可变障碍物数量的环境。针对可变障碍物数量的环境,本文提出了基于碰撞危急程度（Collision Criticality）和LSTM（Long Short Term Memory）的DRL（Deep Reinforcement Learning）路径规划算法Crit-LSTM-DRL。首先,根据机器人和障碍物的状态,预测碰撞可能出现的时间,计算各个障碍物相对于机器人的碰撞危急程度;其次,将障碍物根据碰撞危急程度由低到高排序,然后由LSTM模型提取固定维度的环境表征向量;最后,将机器人状态和该环境表征向量作为DRL的输入,计算对应状态的价值。在任何一个时刻,针对每一个动作,通过LSTM和DRL计算下一时刻对应的状态的价值,从而计算当前状态的最大价值以及对应的动作。为验证本文所提方法的有效性:（1）针对不同的环境,在5个障碍物、10个障碍物和可变障碍物数量[1-10]的环境里训练获得了三个模型,分析了它们在不同测试环境中的性能。实验结果表明:相比现有的DRL方法,本文的成功率分别提高了3.7%、19.9%和3.8%,碰撞率分别降低了35.5%、75%和66.7%。（2）为进一步分析障碍物和机器人之间的交互对碰撞规避的影响,将障碍物状态表示为障碍物和机器人的联合状态（Joint State）,分析了在上述训练环境下获得的模型的性能。实验结果表明:相比现有的DRL方法,本文的碰撞率分别降低了76.9%、81.8%和25%。本文的创新点如下:（1）基于障碍物和移动机器人的可能碰撞时间,提出了一种新的度量来更好地表示障碍物相对于移动机器人运动的危急程度;（2）提出了基于障碍物的碰撞危急程度的DRL路径规划算法;（3）通过大量和现有方法的对比实验,验证了所提方法的有效性。

关键词：路径规划碰撞规避障碍物危急度深度强化学习

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软土场地LNG储罐组合滑移隔震研究

软土场地LNG储罐组合滑移隔震研究

作者：夏舟浙江理工大学

学位级别：硕士

随着我国经济由高速增长向高质量发展阶段的转变,对能源的需求更侧重于绿色、低碳和环保。液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)作为一种优质洁净燃料,助推着我国低碳经济的发展。作为储存LNG的重要设备,LNG储罐的数量不断增加。LNG... 详细信息

随着我国经济由高速增长向高质量发展阶段的转变,对能源的需求更侧重于绿色、低碳和环保。液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)作为一种优质洁净燃料,助推着我国低碳经济的发展。作为储存LNG的重要设备,LNG储罐的数量不断增加。LNG储罐属于城市生命线工程,采用隔震技术减小其震害影响具有重要意义。为此,课题组提出了一种组合滑移隔震方案和一种新型抗拉滑移支座,对沿海软土场地的大型LNG储罐进行隔震研究,具体研究内容如下:(1)以16万m LNG储罐为研究对象,提出了一种可复位、耗能、抵抗大变形并带有阻尼器反力墙的组合隔震方案,基于理论模型建立了LNG储罐的简化模型。对铅芯橡胶支座隔震储罐、复摩擦摆支座隔震储罐和组合隔震储罐在操作基准地震(OBE)和安全停运地震(SSE)作用下的各项性能指标进行对比分析,验证新型组合隔震方案的隔震效果。结果表明:三种隔震方案对储罐的外罐壁剪力、脉冲剪力以及单桩剪力均有明显的隔震效果,其中组合隔震方案效果最佳;组合隔震层具备耗散地震能量和控制水平位移的能力,使储罐能够满足SSE地震作用下较大的水平变位需求,并且在OBE及SSE地震作用下对LNG储罐晃动波高均有较好的控制效果。(2)针对储液罐结构隔震装置在较大倾覆力作用下抗拉能力不足的问题,提出了一种带有楔形分离式轨道的新型抗拉滑移支座,并建立了支座的理论摩擦力计算模型。采用ABAQUS软件建立支座的数值模型,对其各项力学性能进行数值模拟研究,并进行优化设计,同时考虑了楔形角度的改变对支座力学性能的影响。结果表明:新支座在竖向具有良好的抗压能力和抗拉性能,可通过改变部件尺寸和提高材料强度对其进行优化设计;在压剪与拉剪作用下,支座的模拟滞回曲线与理论值比较吻合,证明其具备良好的水平向耗能能力,能够适应较大水平变位;支座的抗压能力受楔形角度影响较小,抗拉能力随角度的减小不断提升,当角度减小到60°时,楔形滑块与上部连接部分出现薄弱点,导致支座的抗拉能力开始降低。(3)采用有限元软件建立了LNG储罐三维模型,将组合隔震方案与新型支座结合,在模型中进行隔震布置,对比分析软土场地隔震前后储罐的地震响应以及新型支座的隔震效果。结果表明:新型组合隔震方案能够大幅延长外罐的振动周期,减小结构的自振频率;组合隔震层能够有效减小地震能量向上部结构传递,降低罐壁顶点的加速度峰值,同时能使结构避开场地的卓越频率,防止发生共振;新支座具备良好的水平耗能能力,并能在结构产生较大倾覆力时提供拉力,防止结构倾覆。

关键词：液化天然气储罐软土场地组合隔震滑移支座数值模拟

等离子体合成过渡金属基富氧缺陷异质结构催化剂在可充式锌空气电池中的应用研究

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等离子体合成过渡金属基富氧缺陷异质结构催化剂在可充式锌空气电...

作者：刘玉冰浙江理工大学

学位级别：硕士

随着能源产业的不断发展和更新,推动着诸如锌空气电池等新的能源转换体系的形成和完善。对于可充电锌空气电池(ZAB)而言,空气阴极在充电时发生的氧析出反应(OER)和放电时发生的氧还原反应(ORR)是影响锌空气电池性能的关键。然而目前的... 详细信息

随着能源产业的不断发展和更新,推动着诸如锌空气电池等新的能源转换体系的形成和完善。对于可充电锌空气电池(ZAB)而言,空气阴极在充电时发生的氧析出反应(OER)和放电时发生的氧还原反应(ORR)是影响锌空气电池性能的关键。然而目前的商用催化剂仍然存在成本高昂、稳定性差等缺点,这极大地影响了锌空气电池的市场化应用。因此,开发出高效、稳定、低成本的空气阴极催化剂对锌空气电池的发展至关重要。射频等离子体增强化学气相沉积技术(RF-PECVD)是一种新型的材料改性技术,能够做到在低能耗、无污染的前提下实现材料表面改性、杂原子掺杂等表面工程。本文基于过渡金属Ni、Co、Fe基化合物的高OER活性以及碳纳米管的高ORR活性,通过射频等离子体增强化学气相沉积技术制备了负载在碳纳米管上的镍钴基异质结构双功能催化剂。本论文主要研究内容及取得的结果如下:(1)通过射频等离子体增强化学气相沉积技术成功合成了碳布负载碳纤维和富氧缺陷的Ni Co O/Ni Co N异质结构纳米线复合催化剂(P-NCO/NCN-CF@CC),该催化剂包含与碳基材料复合、阳离子掺杂、缺陷/空位引入和异质结构构建等先进特性,并展现出一种全新的核壳结构:外部由Ni Co O组成,内部由Ni Co O和Ni Co N共同组成。通过光学发射光谱(OES)测试发现,它的形成主要是由于等离子体放电过程中形成的NH,H和H活性物质的高反应性。在电化学测试中,P-NCO/NCN-CF@CC表现出与Pt/C相当的ORR活性,并且OER活性高于Ru O。通过DFT计算,发现其优异的双功能催化特性源于等离子体处理后材料表面产生的大量氧缺陷。将其用于全固态锌空电池(SS-ZAB)时,其最大功率密度能够达到109.8 m W cm,并且在300次充放电循环中保持稳定。(2)通过高温煅烧在碳布上合成出了氮掺杂碳微管(CMTs@CC),以此为基底水热合成了Ni Co Fe氢氧化物纳米线(NCFLDH@CMTs@CC),最后,通过两次射频等离子体增强化学气相沉积技术获得了一种负载在碳布的NCFO@NCFN/NCF异质结构材料(P-NCFO@NCFN/NCF@CMTs@CC)。其拥有优异的OER/ORR双功能催化活性。通过XRD、XPS等物相分析发现,NCFO@NCFN/NCF是由Ni Co Fe O,Ni Co Fe N和Ni Co Fe合金共同组成的,其合成的关键在于高温下的Ar/NH等离子体在材料表面还原出Ni Co Fe金属纳米线,提升了材料的电子传导和电荷转移能力,而随后的O等离子体处理增加了材料表面的活性位点,形成了大量的氧空位,从而提升其催化性能。总之,本文以合成高性能的ORR/OER双功能催化剂为目标,使用一种新颖的等离子体增强化学气相沉积方法,通过构建具有异质结构、高比表面的纳米材料和制造氧缺陷来提升材料的ORR/OER双功能催化活性,从而将其应用到可充式锌空电池中,为开发高效的锌空电池阴极催化剂提供了新的思路。

关键词：等离子体锌空气电池双功能催化剂碳纳米管异质结氧空位

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双酚酸改性棉纤维表面结构及性能的研究

双酚酸改性棉纤维表面结构及性能的研究

作者：沈丽雯浙江理工大学

学位级别：硕士

近年来,传染性疾病频发,2019年末开始席卷全球的新冠疫情给国民卫生安全和社会经济带来巨大危害,至今尚未完全恢复。疫情中大量使用的个人防护纺织品通过物理过滤方式截留病原体入侵呼吸道,发挥了重要防疫作用,但残留在织物表面的病原... 详细信息

近年来,传染性疾病频发,2019年末开始席卷全球的新冠疫情给国民卫生安全和社会经济带来巨大危害,至今尚未完全恢复。疫情中大量使用的个人防护纺织品通过物理过滤方式截留病原体入侵呼吸道,发挥了重要防疫作用,但残留在织物表面的病原体却长时间保持传染活性,交叉感染风险无法消除。此次突发疫情也暴露出防护纺织品在特定时间内资源短缺和应急生产能力不足之间的矛盾。因此,研制可高效灭活传染性病原体纺织品,开发相应可大规模生产的工艺技术,均具有重要意义。兼具抗菌抗病毒效能的织物整理助剂较少见于报道。茶多酚等多酚类物质的生物活性已有公论,但迄今未见用于纺织品功能整理。双酚酸(DPA)由生物基物质合成,兼具酚酸结构,本工作初期假定双酚酸可发挥酚基抗菌抗病毒作用,同时提供羧基与棉纤维表面羟基发生酯化反应,形成共价键连接。因此,本工作以制备高效抗菌抗病毒棉织物为研究目标,以双酚酸和通用“浸-轧-烘”工艺相结合为起点,研究在棉纤维表面构建高效抗菌抗病毒涂层的方案,明确纤维表面微纳结构对抗菌抗病毒活性的影响作用,查明改性处理对透湿、透湿等织物属性的影响,评价所制备织物的对人体毒性,确认规模生产转化的可能。具体研究内容如下:(1)本文采用通用“浸-轧-烘”工艺,制备兼具抗菌抗病毒功效棉织物。双酚酸经酯化反应连接在棉纤维表面。抗菌实验结果表明,所得改性棉织物抗菌效果优良,对大肠杆菌(E.coli)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)抑制率达99.99%以上;该织物具有较好抗病毒效果,可在30分钟内有效灭活噬菌体phi-x174。改性过程未显著影响棉织物纺织品属性,改性织物的吸湿、透湿、拉伸强度以及柔软度等物理性能与原始织物无明显差异。细胞毒性评测结果表明所得改性织物安全无毒。(2)为进一步提高双酚酸改性纺织品生物活性,本文使用纤维素纳米纤维(CNF)在棉纤维表面构建微纳多级涂层,增加纤维表面比表面积,提高活性羟基密度,使得棉纤维表面双酚酸密度增加10倍左右。CNF纳米网络结构增强纤维捕获病原体能力,增加酚基表面接触病原体蛋白质的作用面积,促进病原体外壳损毁进程。与上一研究工作相比,本改性织物可在更短时间内高效杀灭E.coli、S.aureus和噬菌体phi-x174,尤其是,本改性织物可使99.5%以上的H1N1甲型流感病毒失去活性,显现较强病原体灭活能力。所得纤维表面微纳多级结构具有优异耐洗涤特性,改性织物经过60次耐洗实验,对各病原体抑制率仍可维持在95%以上。X射线衍射(XRD)结果表明,改性过程未对棉纤维内在结构形成明显破坏;细胞毒性测试及动物皮肤实验确认改性织物生物相容性好,对人体皮肤或伤口无毒害作用。改性工艺采用通用“浸-轧-烘”工艺进行小规模测试,其规模生产转化潜力得以验证。本工作研究成果可为制备抗菌抗病毒棉织物拓展全新有效途径。

关键词：双酚酸抗菌棉织物抗病毒棉织物功能纤维表面纤维素纳米纤维

基于SARSA算法与多目标优化的智能配餐系统的研究与应用

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基于SARSA算法与多目标优化的智能配餐系统的研究与应用

作者：李飞龙浙江理工大学

学位级别：硕士

随着人工智能技术的发展,各种各样的智能系统正在改变人们的生活方式和行为习惯,为人们提供更加智能化和便捷性的服务。对于膳食和饮食,人们也提出了更高的要求,希望拥有一个智能化的配餐系统来帮助自己制定既科学又健康的饮食规划。因... 详细信息

随着人工智能技术的发展,各种各样的智能系统正在改变人们的生活方式和行为习惯,为人们提供更加智能化和便捷性的服务。对于膳食和饮食,人们也提出了更高的要求,希望拥有一个智能化的配餐系统来帮助自己制定既科学又健康的饮食规划。因此,把人工智能技术与配餐系统相结合,为用户设计并实现一个智能配餐系统是一个非常有现实意义的课题。本文的主要贡献如下:1)提出了一种基于Agent的智能配餐系统模型。本文基于用户需求的分析,设计了一个5层结构的智能配餐系统架构,并基于该架构设计一种包含实体层和智能层的智能服务模型和4个存储配餐系统中数据的数据表结构。在设计智能服务模型时,首先采用DEVS原子模型对配餐系统中的实体对象进行形式化定义;然后基于BDI理论为4个管理Agent制定了一种推理过程;最后,采用中心式架构构建Agent协调器,并对通信接口、协作协议等进行了定义。2)提出了一种基于SARSA算法与多目标优化的配餐算法。针对配餐过程中的食材组合、重量计算等问题,本文采用强化学习中的SARSA算法和多目标优化方法设计了一种智能配餐算法。首先把该模型中的组合食材过程细分为粗选和精选两部分,通过在粗选过程中引入食材分数表,在精选过程中使用强化学习技术来实现配餐中的选材过程;接着采用多目标优化方法来计算食材的重量,以此完成整个配餐过程;最后通过实验验证了该配餐算法的有效性和稳定性。为了便于用户配餐,本文利用提出的智能配餐系统模型和配餐方法构建了一种基于C/S架构的智能配餐系统。该系统主要分为客户端和服务端两部分,其中,客户端负责用户与系统进行交互,服务端是系统的核心部分,主要包括配餐算法、数据库以及其他相关模块。通过实验,该系统配餐功能的实用性和有效性得到了验证。

关键词：健康饮食智能系统 Agent模型配餐方法强化学习