网络系统的控制与优化

<正>近年来,网络系统的控制与优化是国内外科学工作者重点关注的研究领域,该项研究与生物、社会系统和现代工程技术的发展密切相关.多智能体系统是一类具代表性的网络系统,它可普遍用于多机器人的编队控制、空间无人机的分布式队形控制,也可为传感器网络研究以及复杂系统的自主协调控制等提供必要的理论基础.其中的一个典型问题在于理解如何通过仅调节少量个体来控制整个网络系统的行为,这是对网络系统施加控制的一种     

基于地磁方位角的旋转弹丸姿态解算方法

为了解决旋转弹丸的姿态测量问题,基于地磁方位角,提出了一种旋转弹丸的姿态解算方法。首先基于零交叉点法的原理,采用非正交地磁传感器组合测量并计算得到地磁方位角和滚转角信息。其次通过分析稳定弹丸的飞行特性及外力矩情况,推导出了包含俯仰和偏航参数的绕质心动力学方程组。然后以此动力学方程组为驱动方程,以地磁方位角为观测量,借助扩展卡尔曼滤波估计出了弹丸的俯仰角和偏航角。仿真结果显示,基于地磁方位角的姿态解算方法可以准确估计出旋转弹丸的姿态角信息,最大误差不超过0.2°,验证了该方法的有效性。最后实弹实验结果进一步表明了该方法具有良好的应用前景。     

光纤法布里-珀罗微压传感器

设计并研制了一种新型光纤法布里-珀罗压力传感器,通过光刻、硅片刻蚀、阳极键合等微机电系统技术制作而成,适合恶劣环境下、狭小空间内的微压环境压力测量。详细阐述了传感器的结构设计和制作方式。该设计巧妙地利用了光纤法兰盘,保证了光纤端面与敏感膜的平行,从而形成高质量的法布里-珀罗干涉腔。该结构也有利于初始腔长的稳定,减小了传感器误差。建立了实验解调系统,对其压力、温度等特性进行了详细的测试。实验结果表明,在0~0.1MPa的压力范围内,传感器线性度好,重复性高,灵敏度达到了61.6μm/MPa。     

基于峰值匹配分布式估计算法的光纤布拉格光栅传感网络重叠光谱的波长解调

针对有限光源带宽条件下光纤布拉格光栅传感网络重叠复用的解调瓶颈,提出基于峰值匹配分布式估计算法的波长解调方法,将光纤布拉格光栅传感网络重叠光谱的解调问题转化为函数优化问题,利用理论光谱与重叠光谱之间的差异构建优化模型,通过峰值匹配分布式估计算法对该优化模型进行求解得到各光纤布拉格光栅的传感值.分布式估计算法采用高斯混合模型构建描述光纤布拉格光栅传感网络的解空间概率分布,由概率模型采样产生新的种群个体,并引入峰值匹配算子消除光纤布拉格光栅峰值错配,通过反复进化最终得到最优解.采用该方法对不同规模数量的光纤布拉格光栅传感网络进行解调实验,结果表明该方法在大规模光纤布拉格光栅光谱完全重叠的情况下,平均误差可控制在10pm以内;与现有其他解调技术相比,其具有更高的解调精度,能够解决光纤布拉格光栅传感网络光谱在部分重叠甚至完全重叠情况下的波长解调问题,为提升光纤布拉格光栅传感网络复用数量提供了新的解调途径.     

金属有机骨架材料-核酸适配体荧光法检测沙门氏菌

基于金属有机骨架材料(Uio-66-NH2)的荧光猝灭特性以及对核酸适配体的吸附性,结合核酸适配体的高亲和力与高特异性识别能力,构建了针对沙门氏菌检测的荧光生物传感器,当有荧光素修饰的沙门氏菌、适配体被材料吸附到表面时,由于材料诱导电子转移猝灭了荧光素的荧光,若溶液中存在沙门氏菌,则沙门氏菌与其适配体特异性结合后从材料表面脱附,材料与荧光素之间的电子转移过程被切断,荧光素的荧光恢复。基于此原理构建的荧光传感器的信号与沙门氏菌浓度的对数在101~105cfu/m L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为7 cfu/m L,将该方法用于虾肉样品中沙门氏菌的检测,加标回收率为90.0%~108.0%,该传感器对沙门氏菌有较好的选择性与灵敏度。     

黄芩素室温磷光传感器的构建及应用

黄芩素可通过电子转移效应猝灭聚乙烯亚胺(PEI)包覆的锰(Mn)掺杂硫化锌(Zn S)量子点(PEIMn/Zn S QDs)的室温磷光。基于上述原理,建立了一种简单、快速测定黄芩素含量的室温磷光检测方法,PEI-Mn/Zn S QDs以水相共沉淀法获得。结果表明:当pH=8.0,反应时间为10 min时,量子点的磷光猝灭程度与黄芩素浓度呈良好的线性关系,线性范围为0.07~0.60 mg·L~(-1),方法检出限为0.039 mg·L~(-1),相关系数(r)为0.997,相对标准偏差为4.1%,实际样品的检测回收率为96.0%~100.7%。所建立的方法可有效避免常见离子和氨基酸等的干扰,适用于黄芩饮片及血清中黄芩素含量的快速测定,有望应用于医药行业中黄芩素含量的测定分析,也为其他药物基于量子点电子转移机制的检测提供了技术依据。     

基于生物传感器的内毒素检测研究进展

内毒素是造成内毒素血症、多器官功能衰竭的关键因子,对人体健康存在着严重的危害。发展高选择性、高灵敏度、快捷便携且不受现场限制的检测方法具有重要意义。生物传感器以其高效、灵敏、易于自动化和微型化等优点,在相关检测领域中显示出重要的研究价值和巨大的发展空间。本文简要介绍了近年来内毒素的常用检测方法,重点综述了光学生物传感器和电化学生物传感器在内毒素检测应用中的研究进展。对生物传感器在内毒素检测中面临的挑战及其发展趋势进行了讨论和展望。     

具有聚集诱导发光性质二芳基喹喔啉衍生物及其在检测Hg2+的应用

荧光传感器由于具有高灵敏度和高选择性,在检测化学方面具有很高的应用。我们合成了具有活性荧光团的聚集诱导发光物质：二芳基喹喔啉衍生物（1-4）类物质,并对其进行表征。化合物3同时具有AIE特征的二芳基喹喔啉、和Hg2+具有特殊反应1,3-二硫杂环戊二烯-2-硫酮的基团,我们将这两个特征基团耦合在同一个化合物之中,从而构建了一类新的“开-启”型汞离子荧光传感器。     

高性能多级花状Co3O4基无酶葡萄糖电化学传感器

以硝酸钴、碳酸钠、尿素为原料,泡沫镍为基体,采用水热和煅烧相结合的二步法制备了一种多级花状Co_3O_4/Ni异质结构的无酶葡萄糖传感器。通过X射线衍射与扫描电镜对Co_3O_4/Ni电极的成分及形貌进行了表征,并采用循环伏安法在1mol/L KOH溶液中测试了Co_3O_4/Ni异质结构葡萄糖传感器电极的电化学性能。结果表明,通过二步法在泡沫镍表面制备的Co_3O_4呈现多级花状纳米纤维结构。将制备的Co_3O_4/Ni异质结构作为电极构建的无酶葡萄糖传感器表现出响应时间快(低于5s)、检测灵敏度高(7.4m A·(mmol/L)~(-1)·cm~(-2))、检出限低(1.17μmol/L,S/N=3)和线性检测范围宽(0~5 mmol/L)的特点。进一步的抗干扰性检测表明所制备的传感器在+0.44V vs.SCE对葡萄糖表现出良好的选择性。本文所制备的多级花状Co_3O_4基电极在无酶葡萄糖传感器的发展中有着很大的应用潜力。     

差动式光纤微小角度传感器

采用双面反射调制技术,设计了双光纤差动式光纤微小角度传感器.动态范图±10’,分辨率1",精度可达3".可用于各种非接触微小角度的测量场合.