单篇文章
激光惯性约束聚变内爆诊断技术研究综述
作者: 吴宇际,叶佳杰 ,张 青,沈瑞强,罗意博,李 煜,刘嘉俊
摘要: 激光惯性约束聚变内爆诊断是理解聚变物理、评估压缩效率与实现点火目标的关键技术,对实现高增益稳定点火具有重要意义。基于此,按照内爆时序,系统梳理了激光惯性约束聚变中冲击波诊断、X 射线成像诊断、质子诊断和中子诊断4种诊断技术的基本原理与研究进展。其中,冲击波诊断由点测量向多维成像、主被动融合演进;X射线成像已形成自发光、背光与相衬成像优势互补的诊断体系;质子诊断从被动式积分测量拓展至主动式单幅成像与时间分辨摄像;中子诊断通过能谱、产额与成像技术的协同发展,实现对离子温度、燃料面密度及热斑形貌的全面表征。在此基础上,分析了各诊断技术面临的挑战,从测量核心物理量、时间分辨率、空间分辨率、测量相对误差、适用内爆阶段、核心优势、核心瓶颈、工程化成熟度等8个维度,对4种技术及核心分支方案作了全面对比,明确了不同技术的适用边界与选型依据,并展望了其向更高精度、更全维度、更高时间分辨与智能化方向的发展趋势,旨在为我国激光聚变点火工程提供系统的诊断技术参考。
基于网络攻击技术的分布式无人机蜂群反制方法综述
作者: 张艺驰,王 乐,高久安,刘柟池,席建祥
摘要: 随着现代控制技术向无人化与集群化方向延伸,分布式无人机蜂群凭借部署灵活与适应性强的优势在多个领域得到广泛应用。然而,蜂群技术的滥用对低空领域构成的威胁日益严峻,分布式无人机蜂群对现有低空防御体系提出了前所未有的挑战。基于此,本文对基于网络攻击技术的分布式无人机蜂群反制 方法展开系统性综述。首先,对非合作分布式无人机蜂群进行概述,指出无人机蜂群对现有反制体系构成的严峻威胁。其次,从经典蜂群反制方法切入,分别从物理反制与电磁反制2个方面阐述现有蜂群反制技术,梳理各反制手段的优缺点及适用场景,并引出基于网络攻击的蜂群反制方法的实施方式。再次,通过概述当前网络攻击方法在分布式蜂群反制中的理论实践研究,重点阐述了基于拒绝服务攻击、欺骗攻击与诱导攻击的反制方法的作用途径、机制原理及研究进展,并对3种反制方法的优势与局限性进行分析。最后,结合分布式蜂群技术与网络攻击方法的研究现状,总结现有蜂群反制方法的局限性,探讨基于网络攻击的分布式无人机蜂群反制方法的未来发展趋势。通过对现有研究与技术方法的梳理,以期为非合作分布式无人机蜂群反制领域的研究提供参考,推动我国无人低空防御体系的建设。
开绕组永磁同步电机单相开路故障容错型预测控制
作者: 张冬冬,蔡伯颜,黄弘韬,乙加伟,褚帅君,吴晖锽,林晓刚
摘要: 针对共直流母线型双逆变器开绕组永磁同步电机单相开路故障后可用电压矢量空间受限、传统多矢量模型预测电流控制遍历寻优计算量大以及容错运行中电流谐波和转矩脉动增大的问题,提出一种新型三矢量模型预测电流控制方法。以a相开路故障为例,首先,分析故障后由b、c两相及4个健康桥臂维持运 行时的电压矢量分布规律。由 16 组开关状态归纳得到 9 个独立电压矢量,在剔除 2 个超出线性调制范围的大矢量后,选取 6 个等幅有效矢量作为控制基本矢量。在此基础上,依据无差拍预测原理计算参考电压矢量,通过参考电压所在扇区直接确定第一最优作用矢量;再结合第一矢量作用后的预测电流误差,自适应选择第二最优矢量,并以d、q 轴电流误差最小为约束完成零矢量、第一矢量和第二矢量的作用时间分配,从而省去传统算法对候选扇区的逐一遍历过程。仿真结果表明:在 1000r/min、5N·m 工况下,所提算法使B 相电流总谐波畸变率由 18.08% 降至 12.75%,转矩波动范围由约 ±0.4N·m 减小至约 ±0.2N·m。实验结果表明:在 400r/min、5N·m 工况下,b相电流总谐波畸变率由 18.57% 降至 13.38%;在 1000r/min负载由5N·m 降至2N·m 和由2N·m 升至5N·m 时,系统调节时间分别由0.332s、0.541s缩短至 0.278s、0.495s。结果验证了所提方法能够降低在线计算开销,改善单相开路故障下的电流波形质量,抑制转矩脉动,并提升系统动态抗扰能力。
基于CNN-BiLSTM 的锂离子电池多状态联合预测方法
作者: 刘瀚儒,智鹏鹏,戎 皓,焦 胜,杨昌霖
摘要: 针对锂离子电池健康状态(stateofhealth,SOH)、荷电状态(stateofcharge,SOC)与能量状态(stateofenergy,SOE)协同预测困难的问题,提出一种基于卷积神经网络和双向长短期记忆(convolutional neuralnetwork-bidirectionallongshort-term memory,CNN-BiLSTM)的电池多状态联合预测方法。首先,针对充放电运行数据中多维健康特征冗余和相关性较强的问题,分析能够反映电池状态的多维度特征参数,并采用核主成分分析法对其进行非线性降维,从而构建表征电池退化特性的低维特征空间;然后,利用CNN 提取数据局部时序特征,结合 BiLSTM 挖掘退化过程中的前后关联信息,并引入退化感知自注意力机制与加权均方误差损失函数来增强模型对电池老化后期关键退化特征的表征能力和样本关注程度;最后,将预测得到的SOH 作为动态边界约束引入 SOC与 SOE 的估计过程,构建多状态闭环联合预测框架。在NASA 锂离子电池数据集上的实验结果表明:所提方法对电池 SOH 预测结果的均方根误差为0.0138,相较于次优方法 DAE-CNN-BiLSTM-Attention降低了27.7%;在多状态协同估计中,对电池SOC和SOE预测结果的均方根误差均为0.0031,较次优方法分别降低了26.19%和39.22%,同时能够较好地跟踪电池退化趋势,实现对电池多状态的协同准确预测。
内置传力芯柱的钢管混凝土柱脚力学性能研究
作者: 薛红京,王啸辰,张国伟,束伟农,蔡 青,刘静洋
摘要: 针对传统埋入式柱脚施工繁琐、经济性差及外露式柱脚抗震性能不足等问题,提出一种内置传力芯柱的钢管混凝土(concrete-filledsteeltube,CFST)柱脚。该构造通过在钢管内部设置钢筋混凝土核心柱,并与内壁栓钉协同工作,从而形成高效组合传力机制。为系统评估 CFST 柱脚力学性能,采用1∶4缩尺拟静力试验与精细化有限元模拟,研究了其破坏模式、滞回特性及抗震性能,并与同规格外露式及埋入式柱脚进行对比。结果表明:CFST 柱脚的受力机制类似于钢筋混凝土结构,破坏过程呈现明显塑性发展特征,最终破坏模式为柱脚区域混凝土压溃及内部纵筋屈服,表现出典型的延性破坏特征。与外露式柱脚相比,CFST 柱脚的承载力与延性显著提升,骨架曲线下降平缓,累计耗能能力增幅超过130%,刚度退化更为缓慢,综合抗震性能得到实质性改善。与埋入式柱脚相比,CFST 柱脚的极限承载力基本相当,但在大变形阶段其承载力保持率达92%,有效避免了因局部屈曲引发的脆性破坏,展现出更优越的延性性能和抗倒塌能力。此外,CFST 柱脚采用外露式构造,避免了深埋作业,在确保良好抗震能力的同时显著简化了施工流程,降低了工程造价。该研究为钢结构柱脚提供了一种兼具技术先进性与经济可行性的新型解决方案。
侧爆作用下分层岩土介质中竖井结构动力响应等效计算方法
作者: 孙善政,刘 渊,李 增,姚怡帆
摘要: 针对侧爆作用下分层岩土介质中竖井结构动力响应计算这一复杂难题,提出一种基于弹性约束边界和等效均布荷载的竖井结构动力响应等效计算方法。首先,构建分层介质中竖井结构的有限元计算模型,经缩比模型试验验证了其计算结果的可靠性,同时分析了竖井结构在侧爆作用下的荷载分布及变形特征;其次,基于竖井结构的变形特征,将其简化为弹性嵌固边界下受均布荷载的圆柱形悬臂梁模型,通过理论分析与参数化建模,得到竖井结构参数、岩土介质特性和装药条件对约束刚度及荷载等效系数的影响规律;最后,给出了约束刚度及荷载等效系数的量化计算方法,形成了完整的等效计算流程。研究结果表明:建立分层岩土介质中竖井结构等效计算模型时,软岩-硬岩的交界面可采用固定边界描述,软岩对结构的约束作用则采用包含平移刚度和转动刚度的弹性约束边界表征;约束刚度随短梁刚度系数的增加呈指数增长,并随软岩弹性模量的增大而增大;荷载等效系数随结构综合刚度与砂土模量之比的增大而增大,随装药比例距离的增大而减小。
事件语义分割的可靠区域引导学习研究综述
作者: 姚俊萍,孔鑫琰,李晓军,程 鹏
摘要: 事件相机具有高时间分辨率、高动态范围和低延迟等特性,可为复杂光照与高速运动场景下的语义分割提供有效的边缘与时序信息。围绕事件语义分割中的可靠区域引导学习问题,在界定相关概念与任务特点的基础上,从事件数据时空编码表示和可靠性证据来源出发,系统梳理了基于事件活跃区域、边缘显著区域和高置信度预测区域的典型方法。然后,结合常用数据集和评价指标,对相关模型的性能表现与技术特点进行了比较分析,总结了该方向在稀疏事件表征、可靠区域筛选、边界保持和预测一致性建模等方面的研究进展。本文进一步指出,现有研究仍存在可靠性证据来源单一、区域互补关系利用不足和动态场景适应能力有限等问题。最后,从稀疏时空建模、边界度量与先验构建、多区域协同引导和动态可靠区域建模等方面展望未来研究方向,以期为事件语义分割中的可靠区域引导学习研究提供参考。
基于自适应特征增强的时域卷积网络 门控循环单元单通道盲源分离网络
作者: 彭瑞琰,郭文普,高绍原,牟宸琛
摘要: 针对单通道盲源分离在通信信号极端同频混叠和高阶调制场景中的长时依赖建模不足及特征捕捉能力弱的问题,提出一种基于自适应特征增强的时域卷积网络-门控循环单元(temporalconvolutionalnetwork-gatedrecurrentunit,TCN-GRU)单通道盲源分离网络。该架构由4个核心模块构成:多核深度卷积编码器、自适应多尺度特征注意力(adaptivemulti-scalefeatureattention,AMFA)模块、堆叠式自适应 TCN与双向 GRU,以及多尺度解码器。首先,通过多核深度卷积编码器实现可靠的场景适配性;其次,利用 AMFA 模块动态调整通道权重,聚焦关键差异特征;随后,采用 TCN-GRU 融合方式捕捉信号的多尺度依赖关系;最后,多尺度解码器保证信号重构完整性。在包含同/异调制与符号率的4类典型混叠场景下开展仿真实验,结果表明:在信噪比为-10~25dB范围内,分离信号波形与原始信号高度吻合,信噪比超过10dB后皮尔逊相关系数均接近1;针对同频混叠程度的鲁棒性测试显示,当载频间隔低至250Hz时,各场景尺度不变信噪比(scaleinvariantsignal-to-noiseratio,SI-SNR)仍保持在22dB以上,误码率(biterrorrate,BER)处于可用范围,有效工作边界可延伸至250 Hz;与 Conv-TasNet、DPRNN 等先进模型相比,高信噪比环境下SI-SNR分别提升3.01dB、9.42dB,最优场景达34.55dB;消融实验进一步表明,所提 GRU 模块使BER显著降低;AMFA 模块在中高SNR区间可为模型带来1~2dB的SI-SNR 增益;充分验证了各模块对通信解调性能的实质性贡献。
高超声速飞行器光子晶体热防护结构与热辐射调控研究
作者: 赵选科,乔 阳
摘要: 为满足高超声速飞行器隔热防护的轻量化、可设计性、耐高温等极端需求,以同时实现“反射热辐射+抑制热传导”的双重防护效果,重点研究了金刚石结构三维光子晶体的带隙特性、高超声速气动加热特性以及光子晶体热防护层的热辐射调控性能。通过 Rsoft软件模拟仿真得到不同介质球半径下金刚石结构光子晶体的带隙图。计算结果表明:优化后的金刚石结构光子晶体热防护层,可使其热辐射出射度较纯SiC陶瓷瓦提升9.05%,表面最高温度降低7.19%,热流密度降低6.79%。研究内容可为高超声速飞行器光子晶体热防护结构设计与应用提供参考。
合金化策略下增材制造固体推进剂的能量释放与燃烧特性
作者: 赵 蒙,姜太伟,程明贤,杨伟涛,孟胜皓,马海霞,刘 博,王煊军
摘要: 为优化端羟基聚丁二烯(hydroxyl-terminatedpolybutadiene,HTPB)固体推进剂能量释放效率与燃烧特性,以质量分数为82%基础配方的 HTPB复合固体推进剂为研究对象,选取 Al、Al-Li-3、Al-Li-6及 AlMg-Li4种金属粉末作为燃料组分,采用增材制造技术制备固体推进剂药柱,通过扫描电子显微镜、电子色散能谱、差示扫描量热法及 X射线衍射仪等微观表征与性能测试手段,系统探究 Li、Mg合金对固体推进剂微观结构、能量性能、热分解行为及燃烧特性的影响规律。结果表明:增材制造制备的固体推进剂药柱内部结构致密均匀,无孔隙、气泡与裂纹等缺陷。Al-Li合金可显著提升推进剂能量性能,Li含量越高,燃烧热越大,其中,Al-Li-6体系燃烧热达到15.68kJ/g,Al-Mg-Li三元合金体系燃烧热为14.51kJ/g,略低于二元高锂合金,但优于纯 Al体系;热分析与燃烧产物结果显示,随着合金化程度升高,高氯酸铵分解转变为一步过程,最高分解温度由385.48℃降至329.50℃;Al/HTPB固体推进剂燃烧过程平稳无微爆,Al-Li/HTPB固体推进剂燃烧过程出现颗粒飞溅、分散沸腾与微爆炸现象,且燃烧剧烈程度随 Li含量升高而增强;Al-MgLi/HTPB固体推进剂的燃烧过程则呈现出轻微的颗粒飞溅现象,仅表现出轻度微爆炸特征,其燃烧剧烈程度介于 Al/HTPB与 Al-Li/HTPB固体推进剂之间。
碳化硅/硅酸铝纤维增强二氧化硅/芳纶气凝胶复合材料的制备及热防护性能
作者: 马银伟,王 亮,杨世豪,李 豪,梁军浩,董江涛
摘要: 为解决柔性气凝胶高温受力易破损塌陷的难题,协同提升其力学强度与高温隔热性能,提出并构建了多级增强复合热防护材料。首先,以芳纶纤维毡为宏观承力骨架,采用溶胶-凝胶法,结合常压梯度干燥工艺,在其内部原位生成二氧化硅气凝胶;其次,引入硅酸铝纤维(aluminumsilicatefiber,ASF)与碳化硅(SiC)颗粒,构建多维增强网络;最后,系统探究了改性填料对材料微观形貌、动态力学响应及高温热传输机制的影响。实验结果表明:多维填料未改变气凝胶非晶态结构,体系仍保持优异疏水性能;ASF构建的三维物理桥接结构能够显著提升材料综合性能,最大拉伸强度达1.80 MPa,常温导热系数低至0.020 W/(m·K),热防护指数达1055.4kW·s/m2;SiC颗粒有效优化了材料的抗振动粉化性能,使材料振动质量损失率降低至1.38%;经600℃外焰持续灼烧60s后,所有复合样品均无明火产生,且SiC掺杂能有效抑制材料高温热收缩,缩小炭化面积。本研究为极端热力学工况下兼具力学强韧性与高效隔热性能的热防护材料设计提供了选材依据。
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