软体微手鲁棒非线性控制设计

软体驱动器是构建智能软体机器人的基石。然而,由于软体驱动器具有非线性、耦合和不确定性等复杂的特性,如何对其进行有效建模与控制是目前极需解决的难题。以一种由三支单腔双向弯曲软驱动器构成的软体微手为研究对象,对其进行了鲁棒非线性控制设计研究。首先,进行了鲁棒非线性控制系统的总体结构设计分析。其次,对如何设计算子控制器、跟踪控制器、算子观测器实现其对软体微手的弯曲角度和力进行控制进行了分析和讨论。接着,分析和研究了鲁棒稳定和跟踪条件。最后,通过基于实验数据的仿真验证了所提方案的可行性和有效性。     

Understanding charge transfer of Li~+ and Na~+ ions scattered from metal surfaces with high work function

For Li~+ and Na~+ ions scattered from high work function metal surfaces, efficient neutralization is observed, and it cannot be explained by the conventional free electron model. In order to explain these experimental data, we investigate the velocity-dependent neutral fraction with the modified Brako–Newns(BN) model. The calculated results are in agreement with the experimental data. We find that the parallel velocity effect plays an important role in neutralizing the Li~+ and Na~+ ions for large angle scattering. The nonmonotonic velocity behavior of neutral fraction is strongly related to the distance-dependent coupling strength between the atomic level and metal states.     

遮蔽效应对抛射沉积模型标度性质的影响

在表面粗糙化生长过程中粒子非垂直入射产生的遮蔽效应是一种长程相互作用, 实验发现非垂直入射时生长表面形貌和生长性质都受到遮蔽效应的影响. 本文通过模拟倾斜入射的抛射沉积模型得到了其标度指数、 表面统计的偏度和峰度以及生长体的多孔性与入射角度的关系, 模拟结果显示标度指数与入射角度的关系是非单调的, 而偏度和峰度的有限尺寸效应也取决于入射角度的大小. 同时本文对以上模拟结果进行了定性的分析.     

光子晶体微环插分滤波器的理论分析与数值模拟

设计了基于二维正方晶格光子晶体微环的插分滤波器的基本结构,对其进行了时域耦合模理论分析,得到了输出端口的归一化透射率表达式。利用时域有限差分法对滤波器进行数值仿真,仿真结果与时域耦合模理论分析结果一致。结果显示,经过合理的参数调节,滤波器的传输效率可达到98％。这一分析方法同样可以适用于其他光子晶体结构。     

1+1维Wolf-Villain模型奇异标度行为的数值模拟

采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法对描述分子束外延生长(MBE)的1+1维Wolf-Villain模型进行大尺寸和长生长时间的数值模拟研究,以消除渡越行为的影响.计算得到整体和局域标度指数.结果显示,在所模拟的空间和时间尺度范围内,1+1维Wolf-Villain模型仍呈现出固有奇异标度行为.这一结论与López等人最近的理论分析结果不一致.     

高氯酸锂在有机溶剂中离子溶剂化和离子缔合的红外光谱研究

利用红外光谱技术研究了LiClO4在碳酸丙烯酸,γ－丁内酯和碳酸二乙酯中的离子缔合和离子溶剂化。溶剂分子谱带的变化证明,锂离子与溶剂分子的相互作用主要是通过羰基氧原子进行的,醚氧也可能参与了相互作用,高氯酸锂的v1和v4谱带变化则证明了溶液中离子对的存在,而离子对的种类与溶剂分子的特性有关。     

1+1维抛射沉积模型内部结构动力学行为的数值研究

采用Kinetic Monte Carlo方法对1+1维抛射沉积(BD)模型内部结构的动力学行为进行了大量的数值模拟研究.分别分析了空洞密度和内部界面的动力学行为.研究表明,空洞密度呈高斯型分布,其平均值首先随生长时间快速增长,然后达到一个与基底尺寸无关的饱和值.除表面宽度,还引入了新的极值统计方法来分析该模型内部界面的动力学行为,分析结果显示,1+1维BD模型内部界面的演化满足标准的Family-Vicsek标度规律,并且属Kardar-Parisi-Zhang方程所描述的普适类.最后对表面宽度和极值统计两种理论方法的有限尺寸效应进行了比较.     

Li＋在基于N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中的溶剂化

利用红外和拉曼光谱技术研究了Li^＋在不同浓度、不同溶剂组成的LiBF₄/N,N-二甲基甲酰胺-乙腈、LiBF₄/N,N-二甲基甲酰胺-四氢呋喃电解质溶液中的优先溶剂化现象. 红外和拉曼光谱的分析表明, Li^＋主要与DMF分子相互作用, 导致该分子的C＝O伸缩振动谱带、N—C＝O形变谱带、CH₃摇摆谱带等发生了分裂. Li^＋与其它溶剂分子的相互作用较弱, 谱带的分裂现象并不明显. Li^＋溶剂化数的计算显示, Li^＋第一溶剂化层内DMF分子的数目一般大于2, 这说明 Li^＋在混合溶剂体系内优先与DMF分子相互作用. 量子化学计算支持了这一结论.     

高浓度LiClO4/丙酮溶液中离子-溶剂和离子-离子的相互作用

利用红外和拉曼光谱技术研究了不同浓度LiClO₄/丙酮溶液中离子-溶剂和离子-离子的相互作用. 红外和拉曼光谱的分析表明, Li^＋与丙酮分子发生了强烈的相互作用, 导致丙酮C—C伸缩振动谱带、C＝O伸缩振动谱带等发生了分裂. Li^＋的溶剂化数随溶液浓度的增加逐渐降低, 在所研究的LiClO₄浓度范围(0.31～3.98 mol•kg^－1)内由3.4减小到1.9. 此外, 根据的谱带变化确定了溶液中存在的多种离子对的形式, 计算了缔合平衡常数, 并与电导实验结果进行了比较, 解释了这两种方法测定的离子缔合常数存在差异的主要原因.     

咖啡渣基活性炭对水中诺氟沙星的吸附行为研究

选用废弃咖啡渣在450℃下热解制备了活性炭(WCGAC)。利用元素分析、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)分析了活性炭的结构与表面性质,并通过单因素实验考察了WCGAC对水中诺氟沙星(NOR)的吸附行为。结果表明,WCGAC投加量增加至2.6g·L^-1后,去除率变化不大;对50mg·L^-1NOR,吸附平衡时间为120min; pH在3～5的范围内,NOR去除率较高,保持在98%以上;溶液初始浓度增加则去除率下降。WCGAC呈现类石墨结构,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温模型,其最大平衡吸附量为45.96mg·g^-1,属于单分子层化学吸附。氢键作用、π-π共轭和离子交换可能是WCGAC吸附NOR的重要机制。