基于自适应反步法的自主水下机器人变深控制

为实现自主水下机器人(AUV)的高精度变深控制,基于AUV垂直面的运动学和非线性动力学模型,提出了神经网络自适应迭代反步控制方法,设计了运动学和动力学控制器.文中首先考虑AUV非线性模型的攻角和水动力阻尼系数的不确定性,设计神经网络控制器来对纵倾运动中的非线性水动力阻尼项和外界海流干扰作用进行在线估计,并基于Lyapunov稳定性理论设计神经网络权值的自适应律,保证系统闭环信号的一致最终有界.最后通过两组仿真实验,比较了所设计的控制器在设定控制器增益参数下的系统响应和在扰动作用下的变深控制性能,结果表明,所设计的控制器具有较小的稳态误差和较高的跟踪精度.     

履带自张紧式主臂可变构型机器人机构原理与越障分析

研究一种主臂可变构型履带自张紧式救援机器人,针对履带张紧问题,应用椭圆形成原理,能够从理论上保证机器人构型变化时履带的形变量为0 mm,从而可以获得更好的履带张紧效果;通过引入摆臂三角轮机构丰富了构型变化,提高机器人的越障性能.对机器人攀爬台阶、斜坡及爬越沟道的运动机理进行分析,建立运动学模型.研究结果表明:机器人的实际越障性能与理论计算结果相符,具备良好的越障能力.     

“一带一路”国家金属资源的稀缺性分析

金属资源是支撑经济发展和社会进步的重要物质,是工业化和城市化中不可或缺的资源．自“一带一路”倡议提出并实施以来,矿产资源的开发合作日益加强,沿线国家金属资源的分布特征和开发潜力引起了广泛关注．通过核算“一带一路”国家的储量和开采量数据,对沿线国家的资源分布与利用情况进行了分析,发现“一带一路”国家金属资源较为丰富,具有一定的互补性,但是金属的开采量也较大．由于单独分析金属开采量不能反映其稀缺性程度,本研究通过引入金属稀缺性系数对金属开采量重新进行核算,得到新的金属稀缺性开采量指标．结果发现:2000—2017年间,“一带一路”国家总的金属稀缺性开采量增长了25倍,且各类金属的稀缺性开采量都在快速增长,其中钛、银、锰的增幅较大,研究期间分别增长了173、55、53倍;从各国的情况来看,土耳其、缅甸和中国等国的金属稀缺性开采量的增速较大,分别增长了151、34和7倍．由此可见,“一带一路”国家面临的金属资源稀缺风险不容乐观,各国应积极合作,共享金属利用技术,提高金属资源的使用效率,并大力发展循环经济以提高再生金属的使用量,共建绿色“一带一路”．      

球形弹对金属靶板侵彻问题的数值模拟

基于球形空穴膨胀模型(SCE),采用ABAQUS有限元商业软件并结合自主开发的ABAQUS用户子程序对球形弹侵彻金属靶进行了有限元3D数值模拟。根据空穴膨胀理论,靶体对侵彻弹体的影响可以用一个作用在弹体表面的力函数代替,这样在进行数值模拟时就无需划分靶体网格,也避免了复杂的接触问题,从而使模拟大大简化。模拟过程中考虑到弹体的可变形性和入射时的微小偏航角,并且考虑了弹体在运动过程中和靶体的接触分离效应。模拟结果与文献中的实验结果进行了比较,模拟结果与实验结果吻合得很好。     

纳米TiO_2粒子静电吸附引发剂及其原位锚固丙烯酸丁酯聚合

调节体系酸碱度使分散于水分散液中的纳米TiO2粒子表面带负电,进而通过静电作用高效稳定吸附上偶氮盐类引发剂2,2′-偶氮二异丁脒二氯化氢(AIBA).实验发现引发剂在TiO2粒子表面的静电吸附存在一个稳定吸附上限,其值在pH=10的体系中为0.084mmol/g(相对于TiO2的量).进一步通过原位乳液聚合在TiO2粒子表面就地引发丙烯酸丁酯(BA)的锚固聚合,制备得到了PBA/TiO2复合乳胶.对聚合动力学和聚合产物的观察发现,吸附引发剂在其中起到重大作用,只有当引发剂用量略低于稳定吸附上限时,反应过程稳定性和聚合产物分散性才较好.此时聚合反应阻聚期短、反应速率快、单体转化率高、实验重现性好.热重分析(TGA)和红外光谱分析(FTIR)结合抽提实验证实,通过原位乳液聚合可在TiO2粒子表面锚固上13.5%的不可抽提PBA聚合物.动态激光粒度分析(DLS)发现,原位锚固改性对TiO2粒子软团聚体具有稳定的解团聚作用,可有效提高纳米TiO2粒子在体系中的分散性和分散稳定性.这一化学改性作用与超声分散所带来的物理性的可逆解软团聚作用有着本质区别.     

新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型

本文在研究IMOS器件结构的基础上, 分析了该器件不同区域的表面电场, 结合雪崩击穿条件, 建立了P-IMOS的阈值电压解析模型. 应用MATLAB对该器件阈值电压模型与源漏电压、栅长和硅层厚度的关系进行了数值分析, 并用二维器件仿真工具ISE进行了验证. 结果表明, 源电压越大, 阈值电压值越小; 栅长所占比例越大, 阈值电压值越小, 硅层厚度越小, 阈值电压值越小. 本文提出的模型与ISE仿真结果一致, 也与文献报道符合. 这种新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型的建立为该高性能器件及对应电路的设计、仿真和制造提供了重要的参考.     

烘干法测定土壤吸湿水的温度时间组合

以土壤吸湿水常规测定方法为标准,设置不同的土壤吸湿水烘干温度和时间组合,对不同类型土壤样品进行分析测定,并与常规方法进行比较。结果表明：（115±1）℃,2 h是比较理想的土壤吸湿水快速测定方法。该土壤吸湿水快速测定方法与常规方法相比,具有快速、节能、低损耗之特点,适合多批样品吸湿水含量的测定。     

用于密集波分复用系统的光子晶体光分插复用器

提出一种用于密集波分复用系统的光子晶体光分插复用器，该器件为由一个光子晶体Aubry-André-Harper(AAH)谐振腔、一个光子晶体AAH反射腔以及两个光子晶体波导组成的三端口反射腔型光分插复用器。基于耦合模理论建立该结构模型，推导理论谱线并分析决定其传输性能的关键参数，根据理论结果指导基于三维时域有限差分法的仿真设计，得出器件的性能参数。仿真结果表明，该器件可以在1556.2 nm和1555.4 nm的工作波长下实现光波的上/下载功能。光子晶体AAH反射腔和锥形结构减小了光波在主波导上的泄漏和端口处的模式失配损耗，使得插入损耗与各端口串扰分别小于0.51 dB和-29.54 dB。所使用的AAH腔具有高Q值的特性，输出谱线的线宽仅为0.2 nm，尺寸仅为19.35μm×13.33μm。该器件结构紧凑且简单，支持双信道分插复用，易扩展信道，可应用于密集波分复用/解复用器件，在大规模集成的高容量光通信系统领域中具有重要的应用价值。     

中国钒资源全生命周期动态物质流分析

 钒在钢铁、化工和航空航天等领域的广泛应用持续推动钒物质流动和供需格局的变化，特别是电池应用的商业化将影响未来能源转型及新能源存储领域的长期发展。为揭示中国钒物质流的变化和未来供需格局，构建了钒的全生命周期物质流分析框架，核算了2000-2019年中国钒的流量、存量和供需情况。研究显示：（1）中国是钒生产和消费大国，含钒钢铁、合金（钒铁合金）是金属钒的主要消费领域，消费占比稳定在85%以上，储能电池作为钒的前沿应用，占钒消费总量的比例也在不断增加；（2）2000-2019年中国是钒初级产品净进口国（5362 t），也是钒制品净出口国（8284 t），全钒液流电池处于出口状态，钒储能技术研究将迎来高峰；（3）2010-2019年钒在用存量增加了5倍，达到120万t，其中电池在用存量增加了24倍，钒开始向电池等新兴行业发展；（4）2000-2019年钒报废量为8.1万t，仅有1.8万t被回收（回收率为23%），提高钒的循环利用可以减少钒原矿资源的开采及其产生的环境影响。     

基于物质流分析的中国钴资源供需形势

 为厘清中国钴资源的供需形势，利用物质流分析2000—2020年中国钴资源流量、存量和供需格局变化。研究发现：（1）中国钴矿进口量逐年提升，对外依存度高，每年均在70%以上，精炼钴产量及净出口量逐年增长，2020年分别达到了8.5万t和1.4万t。（2）钴产品制造量不断提高，从2000年的0.01万t上升至2020年的6.3万t，电池是钴主要的制造产品；在贸易阶段，钴产品整体呈现净出口，2020年净出口量为1.7万t。（3）钴产品在用存量持续上升，2020年达到了12.5万t。钴产品整体回收率低，进一步加大回收是应对钴需求扩张的主要方法。同时，建议提高技术水平，减少加工过程的浪费，降低对于钴资源的依赖，还需要做好资源储备，应对国际局势变化。