基于ZYNQ飞艇囊体应变在线监测系统设计

针对当前高空飞艇囊体的应变实时测量装置无法同时具备体积小和实时测量的工作属性,创新性地用光学器件和感光元件配合,对工作中飞艇囊体两个固定点的相对位移量进行测量,提出了一种能够在线监测飞艇囊体应变的测量装置,能够实现应变在线测量且测量精度高;采用TCD1500C电荷耦合器件作为数据来源;主芯片采用ZYNQ处理器,ZYNQ能够具备FPGA的并行处理能力和Cortex的数据调度能力,能够处理CCD高速数据;通过自定义IP核,使用PS端与PL端互联AXI协议,实现了高速、大量数据传输;为了得到应变信号,采用了将应变信号转化为位移信号进行采集的方法,之后将位移信号采集存储至SD卡中并周期性显示到上位机上,实现地面对飞艇囊体应变的实时监控;实现了飞艇囊体应变的实时测量并把测量精度提高至0.1％.     

基于功能覆盖率的MAC的UVM验证

论文基于UVM验证方法学,以及覆盖率驱动的芯片验证指导思想,搭建并分析了高度可重用的以太网控制器IP的验证平台.为了提高验证效率,论文对MAC的工作流程进行了研究,对其功能点进行了划分,针对性地编写了测试用例.在测试用例的驱动下,对MAC的数据收发功能进行了全流程的仿真验证.在大规模随机测试用例和定向测试用例的共同作用下,加快了验证所需要的时间,节省了仿真所需的计算机资源,达到了功能覆盖率100％的目标.     

基于PTP的加权时钟同步算法

时钟同步在计算机网络领域中应用广泛,是实现许多网络功能的重要基础。软件定义网络(SDN)作为一种新兴的网络架构,其中的确定性时延、同步传输、网络虚拟化等研究都依赖于网络协议进行软件时钟同步。研究如何通过软件方式提升时钟同步精度在SDN系统中有着重要的意义。本文对现有的PTP的时钟同步方式进行了介绍与分析,在此基础上提出了一种改进的时钟加权算法,通过利用网络中上一层多个节点的时钟信息来提升多跳同步的时钟精度。在对典型网络的仿真测试中,每个节点时钟同步精度的提升幅度从1倍到2.6倍不等。网络中的链路越多,算法提升效果越明显。     

长江大保护与流域生态学

长江经济带发展的基本点是"共抓大保护、不搞大开发"。在梳理了长江流域主要生态环境问题基础上,从长江大保护的核心是统筹山水林田湖草、山水林田湖草生命共同体即是流域生态系统、流域生态系统是典型的集合生态系统的角度,论述了长江大保护与流域生态学的关系,并从科学研究、规划管理及教育宣传等方面展开思考提出建议,为实现长江大保护的国家需求提供服务。     

基于强跟踪卡尔曼滤波的陀螺信号处理

针对陀螺传感器测量精度低,严重影响航空光电稳定平台视轴稳定精度的问题,设计了强跟踪卡尔曼滤波器。根据时间序列分析法的基本原理,对经过预处理的陀螺原始量测数据进行AR模型建模,根据该AR模型采用状态空间法设计卡尔曼滤波器,同时为了增强系统的鲁棒性,引入强跟踪算法对卡尔曼滤波中的状态预测方差进行实时调整,构造了强跟踪卡尔曼滤波器。阐述了该算法的理论、原理,并且在某型航空光电稳定平台上进行试验验证。试验结果表明:强跟踪卡尔曼滤波器输出信号的方差减少了44.1%,分散程度降低,同时,相较于巴特沃斯滤波器,最大超调量减少13%,上升时间缩短了3ms,调整时间缩短了37.5ms,使平台具有良好的动态性能。研究表明,强跟踪卡尔曼滤波器可以提高航空光电稳定平台的精度,有较高的实用价值。     

基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略

为了进一步提高航空光电稳定平台的抗干扰能力,提出了一种基于LuGre摩擦模型与扰动观测器(DOB)相结合的扰动补偿控制方案。首先,对某型两轴两框架平台系统速度环进行建模,并进行扰动分析,设计了扰动控制方案。然后,对平台进行摩擦模型参数辨识试验,在摩擦补偿的基础上设计扰动观测器,并通过仿真试验验证了方案的可行性。最后,为了测试该控制方案的可行性和必要性,将航空光电稳定平台安装于模拟转台上进行试验,测试其加入摩擦补偿和扰动观测器后平台的扰动抑制能力。试验结果表明:该控制方案在模拟飞行转台以3Hz以内任意频率正弦运动的情况下,系统的扰动隔离度至少提高了14.52dB;且系统在低速运行时,其跟踪性能明显提高,跟踪误差的均方值由原来的0.1959°/s减小到0.0838°/s。同时,通过振动试验验证了该控制方案对质量不平衡引起的干扰也有很好的抑制作用,具有较好的鲁棒性和较高的实用价值。     

磺化石墨烯/多壁碳纳米管/二氧化锰复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

通过冷冻干燥法制备了磺化石墨烯/多壁碳纳米管(简称碳纳米管)三维自支撑材料,并通过水热法成功在三维材料表面负载二氧化锰纳米颗粒。采用了具有良好导电性和水溶性的磺化石墨烯和碳纳米管作为二氧化锰的支撑基体,且所制备的材料呈现三维多孔结构,克服了传统二氧化锰材料导电性差等缺点。扫描电镜结果表明,石墨烯纳米片和碳纳米管相互支撑形成三维多孔结构;透射电镜结果表明,二氧化锰成功负载在石墨烯/碳纳米管材料之上;循环伏安测试表明,复合材料呈现良好的双电层电容特征;充放电测试结果表明,复合材料的具有优良的比电容。     

基于改进型小数据量法的局域网流量预测

基于Takens理论对混沌时间序列进行相空间重构,对小数据量法进行如下改进:利用C-C算法计算嵌入维和延迟时间;以功率对频率加权并采用求平均的方法计算平均周期,使小数据量法更加完善。使用改进前、后的小数据量法分别仿真计算Lorenz系统混沌时间序列的Lyapunov指数并预测混沌时间序列,并计算实测局域网流量时间序列的最大Lyapunov指数并预测局域网流量时间序列。仿真及实验结果均表明,采用改进型小数据量法进行流量预测,精度更高、速度更快、预测点数更多。     

页岩油注空气提高采收率在线物理模拟方法

为探索页岩油注空气驱油机理,建立了基于CT扫描和核磁共振技术的页岩油注空气提高采收率在线物理模拟方法,研究了不同衰竭压力下页岩油空气驱开发效果、不同大小孔喉微观动用特征和页岩油空气驱采油机制,分析了空气含氧量、渗透率、注入压力、裂缝对页岩注空气驱油效果和不同大小孔隙原油采出量的影响。研究表明,页岩储集层衰竭开采后注入空气可大幅提高页岩油采收率,但不同注入时机下驱油效率和不同级别孔喉动用程度存在一定差异。空气含氧量越高,低温氧化作用越强,不同大小孔隙动用程度越高,采收率越大。渗透率越高,孔喉连通性越好,流体流动能力越强,采收率越高。注入压力升高,孔喉动用下限减小,但易产生气窜现象导致突破提前,采收率先增大后减小。裂缝能加大气体与原油的接触面积,通过基质向裂缝供油提高空气波及系数和基质泄油面积,在合理生产压差下,注空气前进行适当的压裂改造有助于提高空气驱效果。     

脉冲火花放电等离子体能源转化的现状和挑战

“3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体放电形式的低温等离子体能源转化技术颇受关注。概述了脉冲火花放电等离子体在固氮、CO₂转化、CH₄裂解、高碳烃裂解等多种能源转化反应中的应用进展和技术难题,探讨了快脉冲放电中引导气体击穿机制、气体快速加热机制、通道膨胀效应、链式自由基化学反应等物理化学过程,并提出了利用等离子体诊断手段(条纹相机、场致激光二次谐波,激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射等)和耦合模拟仿真方法(PIC-MCC、流体、反应动力学模型)揭示高能电子、发光图像、空间电场、关键自由基和振动态的演化过程。