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异构无人系统协同控制研究进展

工程科学学报 2025年第1期47卷 66-78页

作者：郭兴李擎姚其家鲁小雅北京科技大学自动化学院北京100083 工业过程知识自动化教育部重点实验室北京100083

面对复杂化、多样化和立体化的任务需求,异构无人系统将空、地、海跨域优势互补,最大化提升系统各方面能力,为未来协同作战和智慧民生提供有力的技术保障.首先,梳理了国内外在跨域协同领域出台的推动性文件,介绍了异构无人系统在军用、... 详细信息

面对复杂化、多样化和立体化的任务需求,异构无人系统将空、地、海跨域优势互补,最大化提升系统各方面能力,为未来协同作战和智慧民生提供有力的技术保障.首先,梳理了国内外在跨域协同领域出台的推动性文件,介绍了异构无人系统在军用、科研院所和民用等三方面的实际应用.其次,针对异构无人系统关键技术之一的协同控制,分别阐述了异构无人系统协同控制在一致性、轨迹跟踪和编队‒合围等三方面的最新进展.此外,还特别讨论了在不同通信条件下协同控制所面临的挑战和解决方案.其中,由于一致性和轨迹跟踪存在上层控制理论性和下层控制可行性的区别,进一步从滑模控制、自适应控制、反步控制和自适应动态规划等四方面对轨迹跟踪研究展开阐述.然后,为了更好地促进异构无人系统协同控制在实际中的应用,通过总结前人相关工作,讨论了其在多约束控制与实时性、多任务切换控制和跨域通信下稳定性等三方面亟需解决的技术瓶颈.最后,综合异构无人系统协同控制研究现状和实际需求来看,指出了其在深度强化学习与分布式博弈、人机交互以及反群体智能等三方面的发展趋势.

关键词：异构无人系统协同控制跨域协同任务需求技术瓶颈

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奶牛乳房炎5种致病菌多重PCR检测方法的建立与应用

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动物医学进展 2025年第1期46卷 48-55页

作者：王雪容张宇张海森杨王浩靳亚平陈华涛西北农林科技大学动物医学院/农业农村部动物生物技术重点实验室陕西杨凌712100

为建立一种能快速检测奶牛乳房炎主要病原菌(大肠埃希氏菌、无乳链球菌、肺炎克雷伯氏菌、金黄色葡萄球菌和肠炎沙门氏菌)的多重PCR检测方法,根据大肠埃希氏菌phoA基因、无乳链球菌ef-tu基因、肺炎克雷伯氏菌Khe基因、金黄色葡萄球菌Nu... 详细信息

为建立一种能快速检测奶牛乳房炎主要病原菌(大肠埃希氏菌、无乳链球菌、肺炎克雷伯氏菌、金黄色葡萄球菌和肠炎沙门氏菌)的多重PCR检测方法,根据大肠埃希氏菌phoA基因、无乳链球菌ef-tu基因、肺炎克雷伯氏菌Khe基因、金黄色葡萄球菌Nuc基因和肠炎沙门氏菌invA基因设计特异性引物,优化PCR反应体系与反应程序并进行特异性试验,同时分别构建含病原菌基因的pMD-19T重组质粒进行灵敏性试验。结果显示,多重PCR反应的最适引物工作浓度为0.8μmol/L,最适退火温度为59.6℃,最佳延伸时间为40 s,最合适的循环数为30次;优化后的多重PCR反应体系可扩增出5种目标病原菌的特异性条带;5种病原菌PCR检测灵敏度可达到5 copies/μL。进一步利用该多重PCR反应体系对采集的108份乳房炎乳样进行检测,检测结果显示,108份样本的阳性检出率为77.8%,大肠埃希氏菌、无乳链球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌和肠炎沙门氏菌的检出率分别为23.1%、8.3%、34.3%、8.3%、5.6%。结果表明,建立了一种具有良好特异性和灵敏性的多重PCR检测方法,在临床生产实践中可用于快速鉴定奶牛乳房炎的致病菌,为奶牛乳房炎的诊断、防控与流行病学调查提供了方法基础。

关键词：奶牛乳房炎病原菌多重PCR

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磁场下碳化物析出的热力学机制

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 121-130页

作者：廖已莹侯廷平杨雨豪郑一航于涛刘伍明吴开明武汉科技大学理学院武汉430081 冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 江汉大学光电材料与技术学院光电化学材料与器件教育部重点实验室武汉430056 中国科学院物理研究所北京100190

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(... 详细信息

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(2)C、Fe_(3)C、Fe_(2)Mo_(4)C、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅰ、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅱ和Fe_(4)Mo_(2)C等合金碳化物的磁矩,计算结果表明其中Fe_(4)Mo_(2)C的磁矩最大,达到了7.04μB.磁矩不仅由碳化物晶胞中Fe原子个数有关,还与Fe Wyckoff占位紧密相关.通过模拟计算碳化物的磁致磁热熔、磁熵、磁焓和磁自由能,从热力学角度对各碳化物进行分析,结果表明磁场会使碳化物的磁致磁热熔和磁熵增加;强磁场会降低M_(6)C的磁自由能进而提高其稳定性.此工作为研究核聚变材料磁性能提供理论基础和技术参考.

关键词：磁场碳化物析出相热力学机制

改性纳米铁复合材料对得克隆的去除效应及机理

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生态学杂志 2025年

作者：段运思张鸿龄董婉玲陈亮亮石乙慧马国峰沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室沈阳大学科技创新研究院

得克隆（dechlorane plus，DP）是一类广泛应用的氯代阻燃剂，具有持久性、长距离迁移性和生物蓄积性，对生态环境和人体健康造成严重危害，2023年被我国列入重点管控新污染物清单。目前针对DP的研究多集中在其环境分布和毒性效应方面... 详细信息

得克隆（dechlorane plus，DP）是一类广泛应用的氯代阻燃剂，具有持久性、长距离迁移性和生物蓄积性，对生态环境和人体健康造成严重危害，2023年被我国列入重点管控新污染物清单。目前针对DP的研究多集中在其环境分布和毒性效应方面，而相关的修复技术及机理研究鲜有报道。本研究利用生物炭（BC）和鼠李糖脂（RL）对纳米零价铁（nZVI）进行改性，获得改性纳米零价铁复合材料（RL/nZVI@BC），研究其在不同条件下对DP的去除效应，结合RL/nZVI@BC的形貌结构特性变化探究该修复材料对DP的去除机理。结果表明，改性后的纳米零价铁复合材料对水中DP去除能力增强。在nZVI:RL:BC=1:0.01:2、材料投加量为2 g·L-1、DP初始浓度500 μg·L-1、pH为3、温度为45 ℃、腐殖酸（HA）为0 mg·L-1条件下，RL/nZVI@BC对水中DP正、反式同分异构体的去除率分别达98.4%和97.6%。动力学分析显示，RL/nZVI@BC对DP的去除符合伪二级降解、吸附动力学(R2分别为0.86～0.90和0.93～0.98)，主要通过生物炭π-π化学键结合吸附、比表面能物理吸附以及nZVI的还原脱氯作用协同实现。

关键词：生物炭纳米零价铁(nZVI) 鼠李糖脂得克隆

SSZ-13分子筛负载MnCeOx催化剂NH3-SCR脱硝及抗硫中毒性能研究

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现代化工 2025年第01期 93-99页

作者：杨佳楠史建强杨凯鑫王兵鲍卫仁王建成太原理工大学化学学院太原理工大学化学工程与技术学院省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室

为了提高MnCe基氧化物低温SCR脱硝和抗SO2中毒能力，在分子筛上负载金属氧化物制备了MnCeOx/SSZ-13催化剂，探究了不同MnCeOx负载量和分子筛硅铝比对催化剂脱硝活性和抗硫性能的影响。结果表明，当MnCeOx相对于SSZ-13的投料比为20%时，... 详细信息

为了提高MnCe基氧化物低温SCR脱硝和抗SO2中毒能力，在分子筛上负载金属氧化物制备了MnCeOx/SSZ-13催化剂，探究了不同MnCeOx负载量和分子筛硅铝比对催化剂脱硝活性和抗硫性能的影响。结果表明，当MnCeOx相对于SSZ-13的投料比为20%时，催化剂具有最佳的脱硝性能，在180～400℃范围内NO转化率大于90%,在100～250℃范围内N2选择性为100%。在200℃通入100μL/L SO2后，NO转化率可维持在80%左右。MnCeOx负载量增高有助于增强NO转化率，但是N2选择性会略有下降；随着酸洗时间延长，酸溶液浓度提高，SSZ-13的硅铝比降低，催化剂的NO转化率、N2选择性和抗硫中毒能力均有所下降。MnCeOx提供了表面活性氧物种，可以在低温下活化NO和O2,提高低温SCR活性；SSZ-13分子筛提供了酸性位来吸附NH3,同时分子筛的限域效应有助于提高催化剂的抗SO2中毒性能。

关键词：沸石SSZ-13 选择性催化还原氮氧化物脱除硫中毒 MnCeOx

掘进巷道狭长受限空间的掘锚设备避碰路径规划方法研究

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煤炭科学技术 2025年

作者：杨文娟张冉张旭辉田思昊王泽尧郑西利任志腾万继成杜昱阳张寒冰西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室

针对煤矿井下狭长受限空间条件下掘锚设备协同作业过程的碰撞检测与避碰路径规划难题，提出了基于深度强化学习（Deep Reinforcement Learning，DRL）的煤矿掘进巷道掘锚设备碰撞检测与避碰路径规划方法。利用激光雷达将巷道环境进行实... 详细信息

针对煤矿井下狭长受限空间条件下掘锚设备协同作业过程的碰撞检测与避碰路径规划难题，提出了基于深度强化学习（Deep Reinforcement Learning，DRL）的煤矿掘进巷道掘锚设备碰撞检测与避碰路径规划方法。利用激光雷达将巷道环境进行实时重建，在虚拟环境中建立掘进设备与钻锚设备的路径规划训练模型，在构建的掘进工作面虚拟三维场景下，采用混合层次包围盒法进行掘锚设备、钻锚设备以及掘进巷道间的虚拟碰撞检测。针对掘锚设备的运动特性，本文在SAC（Soft Actor-Critic）算法的基础上引入多智能体经验共享机制，提出了MAES-SAC（Multi-Agent Experience Sharing）算法，通过定义智能体的状态空间和动作空间，并设计相应的奖惩机制，对智能体进行训练。仿真结果表明，相比于PPO算法和SAC算法，MAES-SAC算法平均奖励值分别提高了8.21%与7.43%，最高奖励值分别提高了0.25%与0.14%，达到最高奖励值的步数分别缩短与3.06%和6.63%，标准差分别减少了10.07%与6.99%。最后，搭建了掘锚设备避碰路径规划与碰撞感知系统实验平台，通过虚实运动同步性测试和掘锚设备避碰轨迹规划实验，验证了掘锚设备避碰路径规划的可行性和准确性，该方法为煤矿井下掘进设备群碰撞感知与协同避碰路径规划提供了一种新的思路，对推动煤矿井下掘进工作面智能化建设具有重要意义。

关键词：煤矿机器人路径规划深度强化学习受限空间虚实结合

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电动拖拉机复合式振动馈能系统设计及试验

农机化研究 2025年第4期47卷 230-235页

作者：王旭东王琪王威陈雨崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100

为了回收和利用电动拖拉机行驶过程中产生的振动能量,基于浮动电池组提出了一种压电-机械电磁复合式振动馈能装置;然后,根据装置的电压输出特性构建了包含整流滤波、LM317稳压、超级电容储能和Boost升压模块的电能提取电路,以满足蓄电... 详细信息

为了回收和利用电动拖拉机行驶过程中产生的振动能量,基于浮动电池组提出了一种压电-机械电磁复合式振动馈能装置;然后,根据装置的电压输出特性构建了包含整流滤波、LM317稳压、超级电容储能和Boost升压模块的电能提取电路,以满足蓄电池充电需求;最后,进行了复合式振动馈能系统的实车试验。结果表明:电动拖拉机车速为4 km/h时,馈能装置的最大输出电压为34.80 V,平均输出功率为0.57 W;经过等效计算,由复合式馈能系统回收的电能可使电动拖拉机的续航时间延长0.784 7 h。研究结果可为我国电动拖拉机的电能补给和工作时间延长提供理论与技术支撑。

关键词：电动拖拉机振动能量回收复合式振动馈能装置电能提取电路

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电动拖拉机犁耕机组阻力自适应作业控制研究

农机化研究 2025年第4期47卷 224-229页

作者：王琪王旭东王威张硕崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100

犁耕质量和效率对粮食高产至关重要,而以往基于悬挂高度调整以适应阻力变化来控制犁耕机组耕作效率存在耕深不均匀的问题。为此,以重心可调电动拖拉机犁耕机组为对象,提出了调定耕深下考虑速度和滑转率的阻力自适应作业控制方法。首先,... 详细信息

犁耕质量和效率对粮食高产至关重要,而以往基于悬挂高度调整以适应阻力变化来控制犁耕机组耕作效率存在耕深不均匀的问题。为此,以重心可调电动拖拉机犁耕机组为对象,提出了调定耕深下考虑速度和滑转率的阻力自适应作业控制方法。首先,建立了机组动力学模型并分析了阻力变化下机组的动态特性;然后,采用模糊神经网络控制算法调节驱动电机转矩和电池组位移,使牵引附着性能自动适应阻力变化,以实现速度和滑转率的联合控制;最后,进行了实车测试平台搭建和犁耕试验。结果表明:耕速最大偏差仅为0.48 km/h,相比于控制前滑转率降低了21.42%,牵引效率提高了7.76%。在恒定耕深下机组作业稳定性和效率得以提高,为电动拖拉机的自动化和智能化精准作业提供了技术支持。

关键词：电动拖拉机犁耕作业自适应控制牵引效率

学科交叉背景下储能科学与工程专业本硕博贯通培养实践

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储能科学与技术 2025年

作者：李猛苟倩誌郑玉杰石万元付乾李俊李鸿乂孙宽廖强重庆大学重庆大学国家储能技术产教融合创新平台低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室能源与动力工程学院西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院教育部低碳建筑环境国际合作联合实验室

储能技术在国家“双碳”战略和发展新质生产力实现能源结构转型的背景下愈发重要，高校教育培养储能专业的高素质人才变得尤为关键。储能科学与工程是涉及到材料学、能源动力、物理学、化学和电气工程等学科的交叉学科专业，这对高校的... 详细信息

储能技术在国家“双碳”战略和发展新质生产力实现能源结构转型的背景下愈发重要，高校教育培养储能专业的高素质人才变得尤为关键。储能科学与工程是涉及到材料学、能源动力、物理学、化学和电气工程等学科的交叉学科专业，这对高校的传统教学模式和教学方法提出更高的要求。本文首先回顾了储能科学与工程专业的学科特点与发展现状。同时以重庆大学能源与动力工程学院储能科学与工程专业建设为例，介绍了该专业在本硕博阶段学生培养过程中开展学科交叉素养引导的重要性，分析了专业教学中知识结构单一、教学方法陈旧和培养模式落后等问题的主要原因。此外，根据交叉学科培养高素质人才的专业需求，阐述了在本硕博阶段学生培养过程中进行多学科交叉课程体系和前沿交叉课题牵引训练的新思路。最后，通过具体研究案例展示，着重分析进行前沿交叉课题的具体实施步骤及所取得的相关效果，阐明通过学科交叉的训练推动储能科学与工程专业发展的重要意义。

关键词：储能科学与工程多学科交叉课题牵引本科生研究生