基于STDP规则和忆阻桥突触的神经网络及图像处理

忆阻器是具有记忆和类突触特性的非线性电路元件.基于此特性,文中提出了一个基于STDP（spike-time-dependent plasticity）学习规则的忆阻桥突触电路,它具有可以作为人工神经网络突触的优势.根据此优势,将这个新的电路与其他电路和网络结合,构成全新的电路和网络.首先将该忆阻桥突触电路和3个附加的晶体管结合在一起,实现神经网络的突触运算,并构建完整的忆阻桥突触神经网络.然后再将它与细胞神经网络结合用于图像去噪、边缘提取、角检测和汉字识别.最后,通过一系列的仿真实验证实了该方案的可行性,说明基于STDP学习规则的忆阻桥突触神经网络更具仿生特性,而且集成度更高、模板更易更换,有望解决实时的复杂的智能问题.     

含两个忆阻器混沌电路的动力学分析

基于蔡氏混沌振荡电路，设计了一个含有两个忆阻器的五阶混沌电路，建立了其无量纲数学模型．利用常规的动力学分析方法，进行了该电路平衡点集的稳定性分析，得到了忆阻器初始状态所对应的稳定的和不稳定的区域分布，并研讨了该电路依赖于电路参数与忆阻器初始状态的复杂动力学行为．理论分析和数值仿真结果表明，本文设计的忆阻混沌电路具有一个位于忆阻器内部状态变量所构成平面上的平衡点集，平衡点集的稳定性取决于电路参数与两个忆阻器的初始状态，由此产生了状态转移和瞬态超混沌等非线性动力学现象．     

忆阻器阻变随机存取存储器及其在信息存储中的应用

忆阻器具有依赖于激励历史的动态电阻,可以用来构造少晶体管的非易失性半导体存储器(NVSM),也称为阻变随机存取存储器(RRAM).本文提出了一种基于忆阻器的阻变随机存取存储器(MRRAM)——可与现代计算系统相兼容的纳米级二值存储器实现方案,其结构与静态随机存取存储器(SRAM)类似,但用忆阻器替代基本RS触发器存储信息.在此基础上,通过改进该MRRAM,可以实现在一个存储单元中存储多比特信息(以灰度级形式)的多值存储器,大大提高了存储密度.给出的计算机仿真和数值分析验证了本方案在存储ASCII字符和图像中的有效性,探讨了灰度图像存储的新方法.     

基于DSP＆CPLD的便携式振动信号处理系统

为了更准确方便地诊断设备运行特性,结合FFT和小波分析原理设计了一种基于DSP＆CPLD的便携式振动信号处理系统。系统的硬件电路由信号调理电路、数据采集处理模块和外围电路等组成,其软件部分由主程序模块、数据采集处理程序和LCD显示程序等组成,能够实时采集振动信号,显示并存储静态特性、振动波形和频谱等数据。     

电磁场耦合忆阻神经元的相位同步与电路实现

神经元是大脑处理信息的基本单元,也是目前发现的最复杂的非线性动力学系统之一,其动力学行为已为广大科研工作者所关注,并成为神经科学、物理学、非线性动力学等多学科交叉领域具有较大挑战性的一个前沿性研究内容.根据电磁感应定律,基于神经系统内部生物电互相影响关系,建立了一个含电耦合和磁耦合的Izhikevich神经元模型,其中磁通量和膜电位之间的耦合由磁控忆阻器实现.然后,通过数值仿真研究电磁场耦合Izhikevich神经元的相位同步行为,发现直接-交叉耦合共存的耦合方式相较于其他耦合方式更容易使神经元达到相位同步.最后,利用Pspice为电磁场耦合Izhikevich神经元模型设计仿真电路,证明了数值仿真结果的可靠性.考虑电磁场效应对膜电位动力学及其神经元同步的影响,可以为进一步认知神经元及神经元网络信息编码、信号传递提供重要信息.     

新型三元催化器设计及其压力损失数值分析与试验

在传统三元催化器的基础上,设计了一种新型三元催化器,提高了气流均匀性,降低了系统流阻,提升了系统性能。建立了新型三元催化器数值计算模型,并考察了不同的扩张角、收缩角和来流速度对催化器流动特性的影响。此外,还搭建了三元催化器压力损失测试试验台,验证了数值模拟得出的催化器压力损失随流量的变化趋势与试验测试变化趋势的一致性。试验结果表明,新型三元催化器中的导流板和旁通孔可以减小压力损失,且在设计三元催化器需要考虑压力损失的影响时,FLUENT数值模拟仿真计算可以提供一定的帮助。     

基于模块双向迭代的电力系统仿真新算法研究

提出了一种基于模块双向迭代的电力系统暂态稳定仿真新算法. 首先将电力网络划分成以树形结构相联的多个子网, 将划分后的电力网络和发电机、励磁系统等元件分别单独处理为计算模块; 由各计算模块联接构成电力系统计算树; 而后通过沿计算树进行的前向简化和后向回代计算来实现电力系统方程的Newton法求解. 该算法有效提高了电力系统方程联立求解的效率, 为大规模电力系统并行仿真的实现提供了新方法. 在新英格兰测试系统和我国华北东北联网系统上对该算法进行了仿真测试, 与商业软件BPA结果进行了比较.     

基于双MCU混合I／O模块设计与实现

针对传统数据采集模块采集数据类型单一的缺点，设计了基于双MCU混合10模块。在同一个模块中具有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲计数量输入等多种功能，I／O端口可任意定义为其多种输入输出功能中的一种，数据上传接口通信采用CAN总线。在现场应用中达到了可以灵活设置端口功能、高精度采集多种数据组合的目的。     

用于光通信与互连、集成差分光电探测器的标准CMOS全差分跨阻放大器

基于标准CMOS技术,提出和研究了一种用于光通信与光互连、集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器(TIA).为实现全差分特性,提出了一种新型全差分光电探测器,其作用是将入射光信号转换成一对全差分光生电流信号,并保证电路结构和模型的全差分对称性.理论分析和仿真结果均表明:与常规的、集成光电探测器的差分跨阻放大器相比,该全差分跨阻放大器的带宽更高,灵敏度也同时被提高一倍.基于该集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器,采用特许3.3V,0.35μm标准CMOS工艺设计和制造了一种单片全差分光电集成接收机.其跨阻增益为98.75dBΩ,从1Hz至-3dB频率点间的等效输入积分噪声电流为0.334μA.该光接收机采用了单一的3.3V电源;跨阻放大器与限幅放大器的总功耗为100mW;50Ω输出缓冲器的功耗为138mW.对于850nm的入射光、-12.2dBm的峰峰光功率和231–1位伪随机二进制序列输入信号,该光接收机达到了1.1GHz的3dB带宽和1.6Gbit/s的数据率.     

基于FPGA和USB的数据采集系统设计

以逻辑器件FPGA和USB2.0芯片CY7C68013为核心,设计了4路模拟输入、12位数字精度、每路模拟输入采样速率均为250 kBPS的数据采集系统.该系统能够在板卡上实现信号的采集及前端处理,并能通过USB总线与上位机通信.实现数据的存储、显示及后端处理.在数据采集与传输模块的设计中,给出了数据采集和传输的原理图及其电路的详图,详细的介绍了FPGA在数据采集系统中的实现过程.     

双模神经信息无线检测系统的设计与实现

介绍了一种可同时检测神经电生理信号和电化学信号的无线双模神经信息实时检测系统.系统由双模神经信息检测模块、控制模块、无线发射和接收模块以及上位机显示软件组成,其电流和电压分辨率分别为0.06nA和0.6μV.为验证系统性能,分别进行了电生理实验、电化学实验以及双模联测实验.利用模拟神经信号发生器进行电生理信号检测获得了信噪比可达S/N=11的神经动作电位.在抗坏血酸溶液的电化学实验中,以实验室自制的平面电极做工作电极,在0～285μM的浓度范围内电流响应的相关系数为0.99036.最后结合基于LabVIEW的上位机软件进行了双模联测实验.结果表明本系统成功实现了双模神经信息的无线检测.     

慢性酒精中毒小鼠小脑的超微结构实验研究

目的 探讨慢性酒精中毒导致神经系统损伤的机制.方法 建立小鼠慢性酒精中毒动物模型,观察动物行为学的改变,测量血浆酒精浓度,通过透射电镜了解小脑的超微结构变化.结果 酒精处理组的血浆酒精浓度为101.4±20.5 mg/dL,与对照组和配对对照组比较,酒精处理组小鼠行动欠灵活,小脑线粒体形状多样、大小多变、数量增加和平均横断面面积显著减小;突触的数量减少、突触后膜致密物质厚度变薄、突触活性区长度变短及突触间隙宽度变宽,突触前结构内附着于突触的囊泡较多.结论 酒精对线粒体和突触结构、功能的损害可能是慢性酒精中毒的神经系统损伤机制之一.     

便携式生命探测仪的研究

生命的无损检测技术是以人体特性为基础,通过研究电磁波束照射人体而反射信号的波形规律,了解人体受到微动所调制而使得回波信号的某些参数的变化特性,从而提取出人体生命参数。描述了以DSP＆FPGA为核心构造的人体信号的探测装置的研究。通过回波的频率和相位特性分析,确定了生命信号检测系统的最佳参数。在此基础上设计了一套便携式生命探测仪,硬件系统主要由DSP处理器、LCD图形显示器、雷达电磁波单元等组成。软件系统由信号处理算法模块、显示模块、信号发射与接收模块等构成。     

并联型12脉波整流系统直流侧有源谐波抑制研究

为提高多脉波整流系统的谐波抑制能力,降低系统的开关损耗,研究了一种多脉波整流系统直流侧有源谐波抑制方法.根据多脉波整流系统交、直流侧电流关系,分析了输入电流为正弦波时所需的环流,并给出了可实现的环流形状;根据有源平衡电抗器副边电压和可实现环流的关系,确定了可通过在有源平衡电抗器副边串联电阻消耗输入电流谐波能量;为回收串联电阻所消耗的谐波能量,设计了半桥PWM整流电路串联于有源平衡电抗器副边,回收谐波能量并返送给负载,实现了谐波能量的回收再利用.实验结果表明,PWM整流器正常运行时,系统功率因数近似为1,且系统的谐波抑制性能不受负载变化和输入电压变化影响.     

适用于GSM1800移动通信基站前端的高温超导滤波器和子系统原理样机

研制成功可用于移动通信基站接收机前端的高温超导子系统原理样机. 该子系统以GSM1800移动通信基站系统为应用背景. 它由高温超导滤波器、低噪声放大器、脉冲管制冷机和相关电路组成. 工作频段1710~1785 MHz, 增益18 dB, 工作温度70 K.     

空间静电放电对集成运算放大器的干扰影响模拟试验研究

航天器充电效应导致的空间静电放电(SESD)作用于星载电子设备会使敏感电路和器件产生各种"软错误",最终可能导致设备或系统异常甚至整星失效.目前,关于SESD对空间电子设备,尤其是对星用器件的影响研究较少.本文选取典型的模拟电路LM124集成运算放大器为研究对象,利用ESD发生器模拟空间静电放电对该器件的常用4种工作模式进行了辐射干扰试验,并利用信号发生器对器件输入端进行了正弦波干扰注入测试.模拟的SESD干扰试验结果表明,运放输出端在放电干扰下会产生异常瞬态脉冲,脉冲特征与器件的工作模式、偏置条件和放电电压有关.电压比较器只出现单一极性的输出瞬态脉冲,电压跟随器与同相放大器对ESD的响应类似,而反相放大器对ESD的敏感度相对较低.正弦波干扰注入测试结果表明,输出瞬态脉冲的幅度、脉宽与输入端干扰信号的幅度和频率之间存在明显的相关性.此工作对于深入研究各类星用典型器件对SESD干扰的响应规律,了解SESD导致航天器电子设备或系统在轨故障的机制,进而在电路层次采取有针对性的防护措施具有借鉴意义.     

非等容多腔微型摆式发动机的带回热混合动力循环特性分析

常规微型摆式发动机效率低下、功率不足,针对这一缺陷,提出一种适于微型摆式发动机的可回热新型混合动力循环,研究表明,其热力特性能够显著改善发动机性能.首先改进摆式发动机为非等容多腔结构,在混合动力循环作用下,发动机与螺旋式回热器实现了理论联合运转,通过回收排气余热和抑制热泄漏两个途径提升整机效率.发动机稳态工作过程仿真结果表明,以不带回热的新型混合动力循环运行的微型摆式发动机,其热力性能较单一循环发动机具有明显优势;考虑泄漏效应后,混合循环由两个独立的四冲循环与两个独立的二冲循环构成,且发生泄漏的两相邻腔室必属不同循环,二者热力特性具有明显差异.应用该回热技术后,微型摆式发动机性能得到了大幅提升,其中四冲腔室热效率相对提升达45.31%,整机效率亦相对提升了14.09%.该数值模拟结果从原理上初步证明了该技术的可行性与先进性,对于促进微型热机的发展具有重大现实意义.     

分布环境下容错组成员主动退出组行为的研究

主动复制技术是增强分布系统容错能力的有效方法之一, 它复制系统的关键部件构成容错组. 首先分析了组成员退出组行为的三种语义, 总结了组成员参与的组活动, 得出了组成员要安全退出组所需要满足的条件. 针对快速退出语义, 提出了解决方案, 详细讨论了非空协议和中继协议, 并给出了协议正确性和可终结性的理论证明. 该解决方案可作为构造实用、可操作的组管理模块的有用构件.     

月地高速再入返回器热控设计及实现

针对月地高速再入返回器不同阶段大功率散热、小功率保温与高速返回过程中高温隔热之间的突出矛盾,以及狭小、局促空间内设备热量的收集、传输、排散与阻断等技术难题,首次构建一种基于柔性自适应"热开关"的小型再入返回类航天器热控体系,成功研制出一套基于异构式环路热管的一体化柔性、高效热管理系统.在轨飞行数据表明:核心热控产品环路热管控温运行模式下实际传热能力超过65 W,阻断模式下漏热量小于2 W,"热导比"大于30,能够很好地实现"热开关"功能,确保了返回器所有设备的温度水平优于指标要求.     

采用交流能源的低功耗DCVSL电路研究

从改变CMOS电路中能量转换模式的观点出发，研究利用渐变功率时钟的低功耗CMOS电路设计. 首先讨论钟控功率信号的代数表示及有关性质，然后归纳采用直流能源的互补CMOS逻辑门转化为采用交流能源的钟控CMOS门电路的设计过程. 在此基础上进一步提出采用交流能源的DCVSL电路设计. 采用正弦功率时钟的PSPICE模拟证实了钟控DCVSL电路具有正确的逻辑功能及低功耗工作的特点. 最后提出了一种将钟控信号转换为标准CMOS逻辑电平的接口电路并用计算机模拟验证了它的有效性.