Coupling of Biomolecular Logic Gates with Electronic Transducers: From Single Enzyme Logic Gates to Sense/Act/Treat Chips

The integration of biomolecular logic principles with electronic transducers allows designing novel digital biosensors with direct electrical output, logically triggered drug‐release, and closed‐loop sense/act/treat systems. This opens new opportunities for advanced personalized medicine in the context of theranostics. In the present work, we will discuss selected examples of recent developments in the field of interfacing enzyme logic gates with electrodes and semiconductor field‐effect devices. Special attention is given to an enzyme OR/Reset logic gate based on a capacitive field‐effect electrolyte‐insulator‐semiconductor sensor modified with a multi‐enzyme membrane. Further examples are a digital adrenaline biosensor based on an AND logic gate with binary YES/NO output and an integrated closed‐loop sense/act/treat system comprising an amperometric glucose sensor, a hydrogel actuator, and an insulin (drug) sensor.     

一类弹性系统的精确L2-能控性

该文研究带有压电驱动器的Rayleigh梁系统的精确能控性.先用算子半群方法和提升结果[9]建立了Rayleigh梁方程解的正则性;再用Hilbert唯一性方法结合Diophantine逼近理论的某些结果得到了系统的精确L2-能控性.     

作动器/传感器优化配置的研究进展

给出了作动器／传感器优化配置问题的数学描述,综述了作动器／传感器优化配置方法的发展现状．阐述了振动控制和模态试验中作动器／传感器优化配置的关系．并给出需要进一步研究的几个问题      

Fault‐tolerant sampled‐data mixed ℋ∞ and passivity control of stochastic systems and its application

This article addresses the problem of fault‐tolerant sampled‐data mixed and passivity control for a class of stochastic system with actuator failures, where the plant is modeled as a continuous‐time one and the control inputs are implemented as discrete‐time signals. Sufficient conditions for the reliable sampled‐data mixed and passivity performance control law is established for the considered systems by constructing an appropriate Lyapunov–Krasovskii functional together with the Newton–Leibniz formula and free‐weighting matrix technique. More precisely, linear matrix inequality based sampled‐data methodology is employed to design the mixed and passivity formation controller to reject the impact of the formation changes being treated as disturbances. Simulation studies are performed based on the flight control model to verify the stability, performance, and effectiveness of the proposed design strategy. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Complexity 21: 420–429, 2016     

基于压电曲壳单元的结构振动最优控制

曲壳结构已广泛应用于航空航天、航海等领域,结构微小的振动会极大地影响部件性能,抑制曲壳结构的振动就很必要。提出了压电曲壳结构的振动最优控制模型,利用空间曲壳单元理论及多点约束方程实现曲壳基结构壳元和压电壳元的耦合,推导了压电曲壳结构动力学有限元方程,并结合线性二次型最优控制理论,实现了压电作动器对曲壳结构的振动最优控制。数值算例表明,对曲壳结构进行动力分析和振动控制时,在达到同样精度及控制效果的情况下,与平壳相比,曲壳单元及作动器所需数目要少得多。     

后退火温度对溅射沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜结构和性能的影响

在具有Ti缓冲层的Pt(111)底电极上,用射频溅射工艺在较低的衬底温度(370℃)和纯Ar气氛中沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜,沉积过程中基片架作15°摇摆以提高膜厚的均匀性。然后将样品在大气中进行5min快速热退火处理,退火温度550-680℃。用XRD、SEM分析薄膜的微结构,RT66A标准铁电测试系统测量样品的铁电和介电性能。结果表明,所沉积的Pt为(111)取向,仅当后退火温度高于580℃,沉积在Pt(111)上的PZT薄膜才能形成钙钛矿结构的铁电相,退火温度在580-600℃时结晶为(110)择优取向,退火温度高于600℃时结晶为(111)择优取向。PZT薄膜的极化强度随退火温度的升高而增加,但退火温度超过650℃时漏电流急剧上升,因此退火处理的温度对PZT薄膜的结构和性能有决定性的影响。     

基于绳索作动器的大型太空望远镜桁架结构的振动主动控制

薄膜衍射是一种新型的太空望远镜的成像方式,它具有轻质、易折叠与展开、光学成像精度高等许多优点,是当今太空望远镜技术的研究热点.该文针对一类薄膜衍射太空望远镜桁架结构的振动主动控制进行了研究,提出了一种基于绳索作动器的振动主动控制策略.首先建立了望远镜桁架结构的动力学模型,然后采用粒子群优化算法研究了绳索作动器的优化布置...     

基于微喷射结构的计算机芯片冷却试验研究

在计算机芯片冷却方式中,喷液冷却比风冷和微槽道液冷效率高,冷却效果好。普通机械泵及压电薄膜泵无法满足微孔尺度的微小化带来的高驱动压力问题。利用叠堆式压电陶瓷作为致动器,设计了一种基于叠堆式压电陶瓷驱动流体进行喷射冷却的冷却器,进行了同一驱动参数下微孔数量与尺度配比冷却实验研究,试验结果表明:相同面积的微喷板上采用多数量小孔径结构的微喷冷却器具有较佳的冷却效果。     

航空机电作动器健康管理验证系统研究

针对健康管理智能算法与推理模型性能的验证与评估需求,设计了一种航空机电作动器健康管理验证系统;通过分析航空机电作动器的故障机理,提出了电机、控制器、齿轮减速器的数学建模方法和对应的主要失效模式的故障注入方法,设计了验证系统硬件平台、基于组件模式的通用软件运行环境及支持实时显示功能的验证与评估模块;仿真结果表明,该平台能够支持各种健康管理算法与系统模型的加载和调用,并能够实现验证与评估信息的在线显示。