Na0.5Bi0.5TiO3–K0.5Bi0.5TiO3–BaTiO3–SrTiO3陶瓷的准同型相界与电性能

采用固相法制备了 Na0.5Bi0.5TiO3–K0.5Bi0.5TiO3–BaTiO3–SrTiO3（NBT–KBT–BT–ST）陶瓷,该体系是按（1–2x）（0.8NBT–0.2KBT）–x（0.94NBT–0.06BT）–x（0.74NBT–0.26ST） （x = 0.10、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45）组合而成的,研究了该系陶瓷的结构与电性能。结果表明：所有样品都处于三方–四方准同型相界区域。该系陶瓷在准同型相界附近表现出了优异的压电性能,压电常数 d33、机电耦合系数 kp和剩余极化强度 Pr随 x 的增加先升高后降低,其中 x=0.35 陶瓷的电性能最佳：d33= 210 pC/N,kp= 0.319,Pr= 39.3 μC/cm2,Ec= 20.2 kV/cm,是一种良好的无铅压电陶瓷候选材料。依据准同型相界组成的线性组合规律来寻找具有优异压电性能的 NBT–KBT–BT–ST 陶瓷准同型相界组成是可行的。     

基于PID算法的超级电容组无线恒功率充电控制分析

在对超级电容组进行直接充电时,存在功率损耗,随着时间增加,充电功率逐渐降低。采用无线恒功率充电,能恒定充电功率,拓宽应用范围。针对超级电容组进行恒功率无线充电的研究,设计了无线充电系统的硬件,并采用经典PID控制算法实现了恒功率充电。硬件设计中给出了无线电能传输环节的硬件设计、充电环节的硬件设计和超级电容组的硬件设计。软件设计中给出了PID控制算法的设计。对系统的硬件设计、无线电能传输原理、恒功率充电PID控制算法做了详细分析。实验中对硬件电路、PID控制算法进行了单独测试,得出了实际测试结果,对直接充电方式、恒压充电方式、恒流充电方式和恒功率充电方式进行了对比测试,得出实验结果曲线,并对结果做以分析,得出恒功率充电方式的优越性。     

LiSbO3掺杂NBT-KBT无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了LiSbO3掺杂0.8(Na0.5 Bi0.5) TiO3-0.2(K0.5Bi0.5)TiO3(简称NBT-KBT-LS)无铅压电陶瓷,研究了LS的不同摩尔分数掺杂(0≤x≤1.50％)对样品的显微结构及电性能的影响.结果表明,所制备的NBT-KBT-LS陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构,LS的掺入促进了晶粒的长大,但由于Bi3+与Na+的挥发,导致块状晶粒的出现.掺杂一定量的LS,陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、剩余极化强度Pr与矫顽场Ec均增大,表现出“软硬双性”的掺杂作用.当x=0.75％时,材料的性能最佳:d33=154 pC/N,kp=0.268,Qm =107.     

小型无人直升机姿态非线性鲁棒控制设计

本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,通过系统参数辨识,获得了较为准确的无人直升机姿态动力学模型.并根据无人直升机的动态特性,设计了基于神经网络前馈与滑模控制的非线性鲁棒姿态控制律,该控制律对直升机模型的先验知识要求较低.利用基于Lyapunov的分析方法证明,设计的控制律能够实现对无人直升机姿态角的半全局指数收敛镇定控制,并能确保闭环系统的稳定性.基于姿态飞行控制实验平台的实时飞行控制实验结果表明,提出的控制设计取得了很好的姿态控制效果,并对系统不确定性和外界风扰动具有较好的鲁棒性.     

Sr和Mn复合掺杂(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷

用固相法制备了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3+xmol%SrCO3+xmol%MnCO3(0≤x≤1.25%)(简称NKBTSM)无铅压电陶瓷,用XRD、SEM、Agilent 4294A精密阻抗仪等对该体系陶瓷的结构与电性能进行表征。结果表明:所制备的NKBTSM陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构。Sr和Mn的复合掺杂促进了晶粒的长大,并提高了致密度。与纯NKBT陶瓷相比,掺杂Sr和Mn能提高陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp和机械品质因子Qm,降低陶瓷的介质损耗tanδ。该系陶瓷具有介电弛豫特性,弥散因子随x的增加先增大后减小。综合考虑:x=1.00%陶瓷的电学性能最佳:d33=152pC/N,Qm=195,kp=28.66%,εr=701,tanδ=2.84%。     

Na0.5Bi0.5TiO3-Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBa0.5Sr0.5Nb2O6(0≤x≤1.0％)(简称(1-x)NBT-xBSN)无铅压电陶瓷,研究了不同BSN含量(x=0,0.1％,0.3％,0.5％,0.7％,1.0％,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所有样品均为纯钙钛矿结构,随掺杂量x的增加,陶瓷的相对密度pr、压电常数d33和机电耦合系数kp均先增大后降低,机械品质因子Qm和退极化温度Td则逐渐下降.该体系陶瓷具有弥散相变特征,弥散指数介于1.6～1.7.当x=0.5％时,陶瓷获得最佳性能:d33=92pC/N,kp=0.164,Qm=89,εr=650,tanδ=5.47％,pr=96.5％.     

竹纤维全组分阻隔纸的结构设计及防水防油性能研究

本研究采用无添加剂、仅以竹纤维为原料,经TEMPO氧化和机械均质调控纤维结构制备一系列含木质素的纳米纤维素（LCNFs）,借助涂布和热压构建竹纤维全组分阻隔纸。结果表明,所有LCNFs直径达到纳米级别,长径比>800,可显著提高纸张的防水、防油性,同时降低透气性;该阻隔纸的最低Cobb值是原纸的25%,透气度最低为原纸的2%,表明该阻隔纸在食品包装领域具有潜在的应用前景。     

木质素基水凝胶材料的设计策略及应用进展

木质素是自然界中含量第二丰富的天然高分子聚合物,也是芳香族化合物中少有的可再生资源之一,作为制浆造纸行业的主要副产物,工业木质素价廉易得。鉴于木质素自身的三维网状结构及丰富的醇羟基、酚羟基、双键等活性官能团,其具备了抗菌、抗炎、吸附等诸多优势,是制备水凝胶的理想选材。但遗憾的是由于木质素结构复杂、空间阻力大、反应活性不足,其提纯处理较为困难、高值化和产业化利用水平较低。利用木质素及其衍生物制备水凝胶既拓宽了其应用范围,又能较好解决现阶段合成高分子水凝胶存在的生物相容性差等问题。基于此,本文从木质素的结构和性质出发、归纳了木质素基水凝胶材料的主要制备方法及优缺点,总结了其在生物医学、污水处理、农业、电子器件等方面的应用现状,并进一步提出了木质素基水凝胶材料现阶段研究中存在的局限性和今后可能的研究前景。     

基于非线性扰动观测器的无人机地面效应补偿

本文针对地面效应对四旋翼无人机在降落过程中控制性能有较大影响的问题,在四旋翼无人机地面效应复杂、难以建立机理模型的限制下,提出一种基于非线性扰动观测器的新型非线性鲁棒控制策略。这种控制策略利用扰动观测器估计和补偿地面效应带来的扰动,采用快速终端滑模控制器提高了无人机位置控制误差的收敛速度,实现了无人机降落过程中的精确控制。通过基于李雅普诺夫分析的方法证明了闭环系统的稳定性,以及观测器估计误差和控制器跟踪误差的有限时间收敛特性。飞行实验效果表明:本文提出的控制补偿策略取得了良好的无人机降落控制效果。     

四旋翼飞行器自适应滑模控制设计

针对四旋翼飞行器姿态模型建模误差以及外部扰动不确定性的特点,提出了一种基于自适应滑模的非线性控制器。采用参数自适应控制方法逼近系统中的建模误差项,滑模控制方法进一步抵消系统建模误差以及外部不确定扰动项。并采用李雅普诺夫稳定法证明了所设计的控制器能够实现全局渐近稳定。最后,通过四旋翼姿态飞行实验,验证了文中所提出控制方法的有效性,能够实现小型四旋翼姿态的稳定控制,其抗扰性能优于传统PID控制。