Nonparametric approach for uncertainty-based multidisciplinary design optimization considering limited data

Uncertainty-based multidisciplinary design optimization (UMDO) has been widely acknowledged as an advanced methodology to address competing objectives and reliable constraints of complex systems by coupling relationship of disciplines involved in the system. UMDO process consists of three parts. Two parts are to define the system with uncertainty and to formulate the design optimization problem. The third part is to quantitatively analyze the uncertainty of the system output considering the uncertainty propagation in the multidiscipline analysis. One of the major issues in the UMDO research is that the uncertainty propagation makes uncertainty analysis difficult in the complex system. The conventional methods are based on the parametric approach could possibly cause the error when the parametric approach has ill-estimated distribution because data is often insufficient or limited. Therefore, it is required to develop a nonparametric approach to directly use data. In this work, the nonparametric approach for uncertainty-based multidisciplinary design optimization considering limited data is proposed. To handle limited data, three processes are also adopted. To verify the performance of the proposed method, mathematical and engineering examples are illustrated.     

Easy-to-attach vacuum modules with biochips for droplets generation from small sample volumes

This study developed a droplet biochip driven with a single vacuum module to produce droplets from small sample volumes. The vacuum module is composed of a shape memory polymer, which releases prestored energy for shape recovery when subjected to heat trigger, and works as an easy-to-attach vacuum source. The three-layer Teflon mold is designed to manufacture a vacuum module with a favorable yield (>95%). The water-in-oil emulsion droplets can be produced by attaching a single vacuum module with a microfluidic chip. The diameter of the vacuum module has been successfully reduced to 6 mm. The maximum driving pressure provided by the 15-mm diameter vacuum module attached with a 2 μL chip is approximately 9653 Pa. The produced flow rate varies with the deformation rate of the vacuum module and becomes stable at 2.4 µL/min during the droplet generation. The droplet diameters range from 180 to 240 µm. The developed disposable vacuum module is easy to attach, easy to use, easy to make, cost-effective, and automatically controllable for driving fluids on a chip for handling small sample volumes.     

分形结构中粒子扩散过程随机模拟

为分析孔隙分形维数和分形结构形式对粒子扩散特性的影响,通过生成分形结构模拟粒子在分形结构中的随机行走,探索分形介质中粒子扩散的运动规律.数值模拟结果显示,粒子在分形结构中的扩散行为受到起点位置、主通道和次通道形状及分形维数等因素的影响.     

板书书写能力智能测评平台的研究与设计

以流媒体硬件平台为基础,以师范生板书设计与书写能力培养理论和要求为依据,文中基于ASP.NET技术设计实现集学生板书训练测试的自动管理、老师在线和离线点评、老师和学生以及学生之间点评互动、学生针对训练和测试结果进行反思等功能为一体的板书书写能力智能测评平台。该平台的应用为师范生提供了高效、便捷的板书练习及测评方法,满足师范类院校学生进行教师基本技能训练、评价的现实需求;使测评不受时间和空间的限制,从而极大地提高了师范生的板书学习效率和效果。     

用于微弱信号检测的锁定放大器设计

以嵌入式微处理器C8051F020为控制核心,结合锁相放大原理完成微弱信号检测,系统主要由纯电阻分压网络、加法器、带通滤波器、相敏检波、移相器及ADC采集和单片机控制显示等电路组成.系统以相敏检波器为基础,其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号,将微小信号经过交流放大电路和带通滤波器进行选频放大,输出给相敏检波器的一端;将参考信号经过移相器移相,再经过比较器产生方波,相敏检波器比较两路信号后产生直流信号,最后经低通滤波器和放大器输出直流信号并检测出微弱信号,将直流信号经AD7705采样送入单片机处理后,通过液晶显示.经测试,本系统能较好地完成微弱信号的检测.     

旋转导向钻井稳定平台的广义预测控制研究

研究了旋转导向钻井稳定平台的摩擦问题,建立了带摩擦的稳定平台广义被控对象的数学模型。针对稳定平台摩擦的不确定性,为了提高稳定平台系统的控制精度和稳定性,提出了阶梯式广义预测控制算法,既保留了传统广义预测控制的优点,又避免了在线求解逆矩阵,同时使算法的安全性得到了提高。将改进算法应用于稳定平台的工具面角控制,并进行了仿真。仿真结果表明,上述算法具有较高的控制精度和良好的动态性能,并且对时变的摩擦干扰具有较强的抗干扰能力,对系统参数摄动具有良好的鲁棒性。     

多样性攻击下的WSN位置隐私保护方案

研究无线传感器网络节点隐私保护问题,节点位置隐私是无线传感器网络领域中所研究的一个基本问题。传统的位置隐私保护算法存在抵御攻击类型单一、保护目标单一以及无法应对复杂多样性攻击等问题。为了解决上述问题,在传统的位置隐私保护算法基础上提出了针对多样性攻击的位置隐私保护方案。通过增加冗余抵御数据包流量分析,破坏数据包之间的相关性抵御数据包追踪,利用数据包分组、概率丢弃冗余包等方式降低网络资源消耗,达到抵御攻击类型、保护目标多样和应对多样性攻击的目的。理论分析和仿真结果表明,上述方案能够保证事件检测率和降低网络时延,同时实现多样性攻击下的位置隐私保护。     

多螺旋桨太阳能无人机俯仰控制方法研究

在太阳能无人机飞行俯仰控制的研究中,为更好地满足太阳能无人机长航时的飞行要求,提出一种采用由多螺旋桨差动推力产生俯仰力矩从而达到俯仰控制效果的新型控制方法。太阳能无人机机翼的柔性结构特点造成飞行过程中螺旋桨产生纵向位移,为多螺旋桨差动控制提供了基础。由于多螺旋桨是过操纵机构,引入加权伪逆方法对多螺旋桨输入冗余进行控制分配,并与传统的升降舵LQR控制方法进行对比分析。仿真结果表明,多螺旋桨差动推力俯仰控制方法能达到良好的控制效果,且比传统升降舵控制更符合太阳能无人机飞行特点和可靠性要求,为太阳能无人机实现无气动舵面飞行控制提供了理论依据。     

行政管理信息化发展模式探讨

随着全球信息化建设的高速发展,我国在信息化应用领域也实现了巨大的突破。近年来,我国信息化建设的投入不断增加,信息化建设成为了企事业单位、行政机关缩短办事时间、提高工作效率的重要抓手和工具,信息化成为企事业单位走上快速发展的高速公路。然而,信息化的实现过程因受各方面条件的影响也并非一帆风顺,单位往往缺少相关的专业知识,缺少相关技术人员,虽知信息化会给企业带来巨大的实时便利性,但不知道该如何进行信息化。因此,本文对行政管理信息化建设的发展模式进行深入的探讨。     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。