基于强化学习的电磁悬浮型磁浮列车悬浮控制

为了保证磁浮列车的安全、可靠运行,研究了悬浮系统在参数摄动条件下的悬浮控制问题。首先,对电磁悬浮（EMS）型磁浮列车的基本悬浮单元建模,给出了电流控制模型;然后,建立了悬浮系统的强化学习环境以及软演员-评论家（SAC）智能体,并设计了加速训练的奖励函数与“吸死”处理方案;最后,提出了基于强化学习的悬浮控制方法。与传统比例-积分-微分（PID）控制方法的对比结果表明,本方法具有更快的动态响应,在损失50%线圈匝数或磁极面积变化时具有更好的跟踪精度。     

用于物联网的可重构的祖冲之密码算法的硬件设计

针对应用在资源有限的物联网中的祖冲之(ZUC)256密码算法,本文介绍了一种资源优化的ZUC-256密码算法的硬件实现方案,设计了面向资源优化的循环型ZUC-256密码算法的硬件架构和基于块随机存取存储器(BRAM)的可重构S盒(S-box)单元,从而有效地降低了资源消耗。硬件方案在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)上进行了硬件验证,结果表明本文资源优化的循环架构中的各个硬件开销相比已有的方案有明显的降低。     

基于荧光标记双向筛选的拟南芥CRISPR基因编辑突变体库构建

突变体库是研究基因功能的重要工具。拟南芥种质资源库(ABRC)储藏了几乎涵盖所有基因的突变体材料,其中T-DNA插入突变体占绝大多数。然而,当在T-DNA插入突变体中进行遗传转化或与其他转基因报告系统进行杂交时容易引起转基因沉默,阻碍了相关研究的开展,甚至产生错误结论。甲基磺酸乙酯(Ethyl Methane Sulfonate, EMS)诱变和快中子诱变技术可获得非转基因突变体,但这两种方法均为随机诱变技术,需要通过基因定位来确认突变位点,无法实现基因靶向敲除。CRISPR/Cas9可以对目的基因进行靶向编辑,获得不携带转基因的突变体。拟南芥中尚无利用CRISPR/Cas9进行高通量突变体库构建的报道。本研究共设计900条sgRNAs靶向300个RNA通路相关基因,通过合成sgRNA混池文库、引入DsRed2荧光筛选标记、将DNA条形码和二代测序技术相结合,实现了对转基因阳性苗的高通量鉴定和分型,并对T2代具有发育缺陷的无荧光植株进行负向筛选,成功鉴定到了不含转基因的smd3-b和rlua4突变体。     

基于生成对抗网络的砂岩薄片图像视野外重建

利用生成对抗网络(GAN)模型,对砂岩薄片图像的微观颗粒和孔隙结构进行视野外重建,并对预测图像的语义进行评价。结果表明,模型能够预测2.25倍于原始视野的砂岩微观结构,并且针对不同类型的岩石图像语义均具有良好的性能。模型对不同颗粒的表面纹理、颗粒形态以及多颗粒间复杂接触关系等语义的图像视野外预测结果与真实图像较为吻合。但是,在微观特殊现象图像的视野外重建任务中,模型缺乏对特殊现象的敏感性。在孔隙结构重建时,模型对微孔面孔率的预测误差大于粒间孔、裂隙和溶蚀孔等孔隙空间。不同孔隙空间重建图像的预测效果可能与孔隙特征(如孔径大小和连通性)有关。     

基于频域降采样和CNN的轴承故障诊断方法

在工业领域,设备运行过程中采集的原始故障信号具有强噪声以及多工况的特点,现有的基于数据的轴承故障诊断模型的抗噪能力与泛化能力相对较弱。针对以上问题,提出一种基于频域降采样(down-sampling)和卷积神经网络(CNN)的轴承故障诊断方法 Ds-CNN。频域降采样包含最大偏移降采样和噪声横截断两个部分,可以实现样本增强,降低样本在频域的差异性,同时减弱噪声对频域信号的影响。基于频域信号建立的CNN模型能够自动提取降采样后频域信号的故障特征,并完成对轴承故障的识别分类。实验结果表明,在强噪声环境和多工况条件下,与目前常用模型相比, Ds-CNN具有更高的识别准确率。     

原位测量软材料弹性模量的光学相干弹性成像方法研究

弹性波光学相干弹性成像是利用波速定量获得生物组织弹性模量的方法,在医学研究与疾病诊断的领域具有重要应用价值．目前利用瑞利波理论评估一定厚度软材料的弹性模量存在较大的测量误差．为了提高弹性模量测量的准确度,提出了一种基于瑞利-兰姆方程反求弹性模量参数的方法．根据瑞利-兰姆方程的数值解,在确定仿体厚度的情况下,匹配合适的激励频率测量并获得弹性模量,将原位测试的弹性模量与拉伸实验结果进行比较,发现相对误差在3%以内．通过双层仿体的频散实验发现,在匹配的激励频率下,原位测量的弹性模量与拉伸实验测量的弹性模量几乎一致,结果表明该方法在测量上层仿体时不受下层仿体的影响．通过真实猪皮组织测量,结果表明该方法可以适用于皮肤组织测量．本研究提出的原位软材料光学相干弹性测量方法可以为生物组织的弹性定量表征提供更准确的测试手段．     

基于卷积模型的核信号仿真

NaI(Tl)探测器因具有探测效率高和成本低等优点,常被用于核辐射能谱测量和核辐射监管等领域．由于实验条件等的限制,研究人员往往较难获取理想的实验核信号,虽然可以借助探测器的仿真信号来实现研究目的,但是常规的探测器单指数或双指数模型和实际采集到的核信号模型存在一定的差异,需要一种更为精准的数学模型对探测器输出信号进行描述．我们通过对探测器信号形成过程分析,将探测器视为线性时不变系统,探测器各个部分响应的总卷积即为输出的核信号模型．本文建立的探测器输出信号卷积模型,结合实测伽玛源的幅度分布规律和相邻脉冲时间间隔分布规律,可以提供更精确的NaI(Tl)探测器输出信号,以便用于伽玛能谱测量算法研究;通过调节脉冲间隔时间大小,可以仿真不同计数下探测器输出信号的堆积情形,以便用于堆积信号还原算法研究．经过与伽玛辐射源的对比测试,该仿真信号与真实探测器输出信号一致,既避免了研究人员接触放射源,提高辐射防护安全性,又为开展数字化核信号处理算法研究及能谱算法研究提供了极大的便利性．     

基于FAHP-ICV的燃气管网风险评估方法

可靠的风险评估结果有助于提升燃气管网安全管理水平。该文提出一种基于模糊层次分析和改进变异系数(FAHP-ICV)的燃气管网量化风险评估方法。结合某省燃气管网实际情况构建了包含3个一级指标、 9个二级指标的燃气管网风险评估指标体系。采用FAHP与ICV相结合的组合赋权法确定指标的综合权重,基于统计学中K-means聚类、抽样技术及概率分析方法对指标评分分值进行调整,结合专家经验确定评分标准。采用线性综合评估方法计算管段相对风险值,实现风险排序及风险分级。以某省12个城市燃气数据为基础验证了该方法的可行性与适用性。该方法提升了燃气管网量化风险评估的客观性与准确性。     

基于不安全控制行为分析的商用车AEB决策系统优化

现有的基于车载传感器的商用车自动紧急制动(AEB)系统存在视野盲区等原因,功能受到了很大的限制。为了提高商用车AEB系统的安全性和可靠性,该文提出了基于不安全控制行为分析的商用车AEB决策系统优化方法。首先,通过实车测试获取车车通信在不同工况下的通信时延规律,使用该时延规律对环境车的速度、位移和坐标等参数进行补偿修正,弥补通信时延对系统决策造成的影响。然后,制定交叉口路段处的商用车自动紧急制动策略,在两车即将碰撞时控制本车的制动系统以最大的制动减速度自动紧急制动,避免碰撞的发生,并基于不安全控制行为分析,对AEB决策系统进行优化。最后对提出的优化方法进行了仿真和实车测试,结果表明,该方法能够有效地防止两车在交叉口处相撞,具有较高的安全性和可靠性。     

考虑水-力耦合和不同应力路径的砂岩卸荷力学特性试验

为研究不同渗透压力条件下的岩石卸荷力学特性,选取砂岩为研究对象,开展了不同渗透压力和不同应力路径下的三轴卸荷试验,并与常规三轴试验进行对比,比较了不同应力路径下的岩石强度特性,分析了渗透压力对岩石变形和强度参数的影响。试验结果表明：渗透压力的增大会弱化岩石强度,岩石的峰值强度随渗透压力的增大而降低,而轴向变形随渗透压力增大而增加,渗透压力越大,岩石的压密段特征越明显;针对两种不同的卸荷应力路径,恒轴压卸围压路径条件下,岩石的黏聚力不断降低,内摩擦角不断增加,而加轴压卸围压路径条件下,岩石的黏聚力不断增加,内摩擦角逐渐降低。