动弹模量阻尼比测试技术与归一化特性研究

动弹模量与阻尼比是土动力分析最基本的力学参数,一般通过较小应变范围的动三轴试验得到,测试技术的可靠性与试验参数求取的准确性是进行抗震安全性评估的关键。通过室内动三轴试验,比较了力与位移传感器内置与外置、不同相对位置等因素对滞回圈、动弹模量与阻尼比的影响,提出了针对存在残余变形的不闭合滞回圈的动弹模量与阻尼比的计算方法,比较了频率、围压、固结比等因素对试验成果的影响规律及特征,并在Janbu公式中引入固结比的幂函数影响因子,对不同围压、不同固结比下的动弹模量阻尼比进行了归一化特性研究。研究成果有利于提高国内科研机构在土动力参数测试方面的能力,对抗震工程与科研有积极的参考价值。     

钢-混凝土组合箱梁弯矩-曲率恢复力模型研究

截面弯矩-曲率滞回规则是钢-混凝土组合梁最重要的力学特性之一,该滞回模型的建立为组合箱梁结构的弹塑性分析提供了可行性。利用幂函数插值方法,考虑剪力连接度对组合箱梁截面弯曲刚度的影响,提出了考虑界面滑移的钢-混凝土组合箱梁正向、负向截面弹性刚度及截面屈服弯矩计算方法,建立了组合箱梁截面弯矩-曲率三折线骨架曲线模型;在试验数据与理论分析的基础上,获得了组合箱梁正向及负向刚度退化规律表达式,并进一步提出了钢-混凝土组合箱梁截面弯矩-曲率最大点指向型滞回模型,将该模型的分析结果同试验结果进行了比较。结果表明:提出的组合箱梁截面弹性刚度、屈服弯矩、弯矩-曲率骨架曲线模型及滞回模型均与试验结果吻合良好,且模型计算方法简单明了,便于手算。     

Sediment and discharge yields within a minimally disturbed,headwater watershed in North Central Pennsylvania,USA, with an emphasis on Superstorm Sandy

We estimated discharge and suspended sediment (SS) yield in a minimally disturbed watershed in North Central Pennsylvania, USA, and compared a typical storm (September storm, 4.80 cm) to a large storm (Superstorm Sandy, 7.47 cm rainfall). Depending on branch, Sandy contributed 9.7–19.9 times more discharge and 11.5–37.4 times more SS than the September storm. During the September storm, the upper two branches accounted for 60.6% of discharge and 88.8% of SS at Lower Branch; during Sandy these percentages dropped to 36.1% for discharge and 30.1% for SS. The branch with close proximity roads had over two‐three times per area SS yield than the branch without such roads. Hysteresis loops showed typical clockwise patterns for the September storm and more complicated patterns for Sandy, reflecting the multipeak event. Estimates of SS and hysteresis in minimally disturbed watersheds provide useful information that can be compared spatially and temporally to facilitate management.     

神经网络分数阶PI~μD~λ在压电叠堆控制中的应用

为了克服压电叠堆的迟滞特性,实现压电叠堆的精确控制,建立了压电叠堆控制系统,研究了该系统所用到的神经网络、分数阶微积分等算法。首先,搭建了采集压电叠堆位移数据的硬件系统,并对含有噪声的位移数据进行了滤波处理;利用径向基函数(RBF)神经网络对压电叠堆建模,得到了模型参数。然后,利用RBF神经网络建模得到的Jacobain信息来整定分数阶PI~μD~λ控制器中的参数对压电叠堆进行控制。最后,与RBF整数阶PID对压电叠堆的控制效果进行了对比。结果显示:RBF建模误差仅为位移实测数据的0.22%,RBF神经网络分数阶PIμDλ控制系统输出稳定,很好地跟随了给定。得到的结果表明RBF神经网络分数阶PI~μD~λ控制器控制性能良好,在压电叠堆的控制中比RBF整数阶PID控制器表现得更加稳定、精确。     

MEMS谐振器刚度非线性特性及其表征

为了准确表征微电子机械系统(MEMS)谐振器在大振幅运动时的行为特性,建立了刚度非线性MEMS谐振器集总参数模型,并创建了一整套MEMS谐振器非线性特性的表征方法和测试系统。搭建了基于锁相环和自动增益控制的MEMS谐振器闭环工作电路,分析了不同驱动振幅下,MEMS谐振器的工作状态。推导建立了工作振幅、工作频率与MEMS谐振器刚度非线性之间的数量关系。最后,基于衰减模式和稳定振荡模式两种工作形态,实际测量了MEMS谐振器的无阻尼自然谐振频率和刚度非线性。结果显示:无阻尼自然谐振频率和刚度非线性系数的测量重复性分别为18.6×10-6和1.50%。针对实测的MEMS谐振器无激励振幅自衰减曲线,分别用理想二阶系统谐振器模型和刚度非线性谐振器模型进行残差分析。结果显示后者的残差要比前者的残差小9.5%,表明刚度非线性MEMS谐振器模型更接近真实情况,也验证了该刚度非线性特性表征方法的准确性。基于该方法,测量了MEMS谐振器刚度非线性系数和无阻尼自然谐振频率的温度特性,得到的无阻尼自然谐振频率的温度系数为-0.487Hz/℃,线性拟合度达99.964%。     

三色线阵CCD高速信号处理系统的优化设计

为提高线阵CCD测量系统的测量精度和抗干扰性能同时保证系统信号处理速度,总结并试验了几种常见的CCD信号处理方案,并提出对应优化设计。阐述了线阵CCD传感器、CCD驱动电路的工作原理,着重分析研究了CCD测量系统中的信号采样和处理过程。详述了CCD输出电压特性,分压电路、滞回比较电路工作原理和MCU采样时序。试验结果表明,相比传统使用单比较器的方案,使用多滞回比较器的设计系统精度得到大幅提升,同时抗干扰性能也得到更好的保证。该设计已应用到印刷行业的纠偏控制器中。     

四桥臂APF定频滞环电流控制

提出了一种基于空间电压矢量的三相四桥臂APF定频滞环电流控制方法。该方法通过一组外滞环比较器,快速判定参考电压区域,将参考电压矢量空间分成四个平行六面体。通过一组內滞环比较器,根据参考电压所在区域,选择适当的三相开关独立地控制相应的相间电流,解耦后实现定频滞环控制。该方法还考虑了误差电流相位调节,使误差电流达到最优,提高了控制精度,同时保持了稳定的开关频率。最后应用PSCAD/EMTDC电力暂态仿真软件验证了本文方法的有效性。     

脉冲功率电容器用PbLa(ZrTi)O_3陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了Pb0.96La0.06(Zr1-xTix)O3陶瓷,研究了Ti含量对所制陶瓷的电性能和储能特性的影响。结果表明,PbLa(ZrTi)O3陶瓷介电常数与电场强度呈非线性变化关系。当Ti含量x为0.08时,所测电滞回线细长狭窄,并呈下凹趋势,此时极化强度为22.18×10–6 C/cm2,储能密度为1.06 J/cm3。通过流延法制备的脉冲功率电容器击穿电压可大幅度提升,储能密度达1.95 J/cm3,具有高能量转换效率。     

基于PI迟滞模型的压电陶瓷复合控制算法研究

为减小压电陶瓷的迟滞非线性对系统跟踪精度的影响,该文采用经典的存在逆解析的PI迟滞模型对压电陶瓷的迟滞特性进行建模,将PI模型的逆模型用于压电陶瓷的前馈控制算法中,然后设计了神经元比例、积分、微分(PID)反馈控制算法,将前馈控制算法与神经元PID反馈控制算法结合得到了压电陶瓷的复合控制算法。将仅含前馈的控制算法和复合控制算法在压电陶瓷的控制器上执行,实验结果表明,仅含前馈的控制算法的跟踪误差为1.256μm,而复合控制算法的跟踪误差仅为0.092μm,该复合控制算法使跟踪精度提高了1.164μm。     

线阵CCD光电响应非线性特性测定与分析

线阵 CCD 广泛用于弱光的检测,但设置不当容易使器件工作进入非线性区。本文就其光电响应的两个因数?光强和积分时间,分别设计了实验并验证了CCD工作的非线性效应。利用LED的光通量?电流响应特性,研究了用LED发光来测定CCD输出与光强之间的关系;用标准灯照明,通过改变积分时间研究CCD输出与积分时间之间的关系。观察两个实验结果,采用晶体管模型来分析 CCD 的光电响应特性,分别对线性区和非线性区做了对比。结果表明,线阵CCD的非线性效应明显,实际应用中应充分利用其优异的线性响应特性。