智能控制理论与应用

  • 多目标协同进化算法求解具有可变加工速度和自动导引车的柔性作业车间调度问题

    刘超;韩玉艳;杨晓宇;李朕;王亚楠;王旭;

    针对具有自动导引车和可变加工速度约束的多目标柔性车间调度问题(Flexible Job Shop Scheduling Problem with Automated Guided Vehicles, FJSP-AGVs),首先基于位置的建模方法,设计了以最大完工时间和总能耗为优化目标的混合整数线性规划模型(MILP);然后根据问题特性,将FJSP-AGVs问题分解为工序排序,机器分配,加工速度设置和自动导引车分配4个子问题,并采用多目标协同进化算法(Multi-Objective Cooperative Coevolutionary Algorithm, MOCEA)进行求解。在MOCEA算法中,通过两种基于关键路径的协同进化策略促进不同种群之间的信息交互,并采用降低非关键路径上工序的加工速度策略进一步优化总能耗指标。最后,通过实验验证了所提MOCEA的有效性。

    2025年03期 v.38;No.159 317-332页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K]
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  • 基于连续三角余模方幂的模糊蕴涵

    宗浩;刘夏夏;张凤霞;

    近似推理在模糊控制、图像处理和数据挖掘等诸多领域中占有重要的地位,推理过程中往往要求推理规则的前件和后件加以相同语言修饰词时,规则的真值保持不变,这就要求反映推理过程的算子-模糊蕴涵具有幂不变性。T-幂蕴涵作为满足该性质的一类重要蕴涵,通过推广Zadeh的语言幂修饰词放松后件的方法得到。受此方法启发,通过推广Zadeh的语言幂修饰词放松前件的方法,提出一类基于连续三角余模方幂的模糊蕴涵,即S-幂蕴涵。对S-幂蕴涵的性质,刻画以及它与常见模糊蕴涵类关系的研究表明:S-幂蕴涵是一类新的模糊蕴涵,且其中大多数成员都满足关于连续三角余模的幂不变性。此外,对S-幂蕴涵推理机制中的广义假言三段论(GHS)进行的研究,将进一步为模糊控制、图像处理和数据挖掘等应用研究提供理论基础。

    2025年03期 v.38;No.159 333-345页 [查看摘要][在线阅读][下载 1261K]
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  • 考虑必经工序的混合流水车间调度的迭代贪婪算法研究

    李车翔;赵嘉欣;侯亚群;郑倩;李功圣;王玉亭;

    针对混合流水车间调度问题(Hybrid Flow Shop Scheduling Problem, HFSP)展开深入研究,建立了以最小化最大完工时间为优化目标的数学模型,提出了基于必经工序的迭代贪婪算法(Mandatory Operations-based IG Algorithm, MOAIG)。首先,给出了与必经工序相关的4个引理;其次,设计了调度序列的图空间表示方式,并针对HFSP多阶段的特点,将图空间中关键路径上的必经工序进行局部搜索,提高了局部搜索效率,拓展了搜索空间;然后,为了增加破坏操作的灵活性和多样性,提出了保守跳跃破坏策略;最后,通过对576个典型测试算例的数值仿真以及与3种代表算法的统计比较,验证了所提基于必经工序的加速迭代贪婪算法的有效性和优越性。

    2025年03期 v.38;No.159 346-361页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K]
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新材料与智能制造

  • 聚乙烯醇基气凝胶的制备及其太阳能光热驱动染料废水净化研究

    张智翔;康萌;周建华;

    水中挥发性有机污染物在光照下很容易与水一起蒸发,造成收集水的二次污染,从而增加了染料废水的净化难度。鉴于此,以普鲁士蓝(PB)作为芬顿降解的催化中心,聚吡咯(PPy)作为光热中心,聚乙烯醇(PVA)作为功能性载体,采用冷冻干燥法一步合成了PB/PPy/PVA气凝胶。PB/PPy/PVA气凝胶在15 min内可降解99.5%的甲基橙。在一个太阳光强下,蒸发速率为1.95 kg·m~(-2)·h~(-1),且稳定性良好。所得PB/PPy/PVA气凝胶实现了高效降解水中有机污染物的同时收集清洁冷凝水,在染料废水净化中有着广阔应用前景。

    2025年03期 v.38;No.159 362-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 2459K]
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  • BiOCl基光催化材料的改性及应用

    李鑫玉;赵亦倩;刘艳萍;李世杰;

    光催化技术在环境和能源领域有着广阔应用前景。氯氧化铋(BiOCl)作为一种高性能的光催化材料,受到极大的关注。然而,BiOCl的性能受到几个因素的限制,例如可见光响应能力弱、光生载流子的复合严重、催化活性位点匮乏等。为了克服以上弊端,科研人员研发了一系列的材料改性策略,包括异质结构建、元素掺杂和缺陷工程等。重点讨论异质结构建、元素掺杂和缺陷工程三种策略在增强BiOCl光催化性能方面的作用,以及BiOCl基光催化材料在实际应用方面的研究进展。尽管BiOCl基光催化材料在污染物降解、二氧化碳还原、制氢和一氧化氮脱除方面已展现出巨大应用潜力,但仍需进一步优化和创新,推动其产业化应用。

    2025年03期 v.38;No.159 370-382页 [查看摘要][在线阅读][下载 4420K]
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  • 陶瓷冷烧结技术的研究现状及发展趋势

    孙奕彬;刘兵;

    冷烧结是一种新型超低温陶瓷制备概念,是在低于300℃下,结合溶剂引入、单轴压力加压及适度加热等手段,实现陶瓷及其它复合材料的致密化烧结。冷烧结的主体思想是利用机械-化学耦合效应取代高温烧结提供驱动力,改善烧结传质过程,实现超低温条件下颗粒压实和致密化,是我国产业发展全面绿色转型,落实“双碳”目标的重点发展方向。综述了冷烧结技术的烧结机理及其在微波介质陶瓷、透明陶瓷、结构陶瓷领域中的应用,重点阐述了各领域具体陶瓷组分的制备工艺、性能与应用前景。随着技术的不断发展和完善,冷烧结技术有望在各个领域发挥更加重要的作用,推动陶瓷材料及相关产业的持续发展。

    2025年03期 v.38;No.159 383-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 3425K]
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  • 单质红磷吸附耦合光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

    郭雪;阿比都维力·司坎代尔;安晨烨;朱玉坤;

    单质红磷作为一种新型的非金属半导体材料,在能源转换和环境修复领域引起了广泛的关注。采用水热处理方法对商业红磷进行改性,制备不同水热处理时长的改性单质红磷,将其用于Cr(Ⅵ)的吸附和还原。通过先进表征技术对所制备的改性单质红磷进行了测试,分析红磷吸附和还原Cr(Ⅵ)的性能、相关特性及参数,探究红磷最佳水热处理时间、吸附最佳pH值及Cr(Ⅵ)浓度、共存离子对Cr(Ⅵ)去除率的影响;并结合动力学研究,阐明红磷对Cr(Ⅵ)的吸附机理。结果表明:与商业红磷相比,水热处理后的单质红磷由于比表面积的增加,具有更多的吸附位点,显著增强了对Cr(Ⅵ)的吸附能力。其中,经过24 h水热处理的样品对Cr(Ⅵ)的吸附效果良好,饱和吸附量可达42 mg/g,同时吸附过程符合拟二阶动力学和Langmuir等温模型。在吸附后,Cr(Ⅵ)经由改性单质红磷通过光催化途径完全还原为Cr(Ⅲ)。

    2025年03期 v.38;No.159 393-403页 [查看摘要][在线阅读][下载 3124K]
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  • 微弧氧化制备医用钛合金生物复合涂层研究进展

    杜忠旭;尹贻彬;宋博;倪俊杰;邸贺阳;柳智文;

    钛合金在生物医用领域有着广泛应用,耐腐蚀性、生物相容性等是钛合金的重要研究课题。综述了微弧氧化制备医用钛合金材料的研究现状,概括了电参数、电解液和添加剂等因素对钛合金表面结构及生物性能的影响,指出了微弧氧化技术在制备医用材料中的问题,对微弧氧化工艺在生物医用领域的应用发展提出了展望,提出电解液的稳定利用和添加剂对生物安全性的影响机理是需要解决的关键问题。

    2025年03期 v.38;No.159 404-410页 [查看摘要][在线阅读][下载 1681K]
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  • 五种淀粉凝胶电解质的制备、表征及超级电容器研究

    王玉莹;马德阳;杨艺冉;韩晓;王艺;布欣雨;周华伟;

    采用碱促进淀粉凝胶化,且碱还能充当电解质的方法开发了以红薯、玉米、绿豆、莲藕和土豆为原料的5种绿色准固态淀粉凝胶电解质(Starch gel electrolyte, SGE)。通过挥发性和黏度实验表明,上述SGE在70℃加热100 min条件下质量保持率(60%~80%)优于KOH电解质的质量保持率(55.56%);随着剪切速率的增加,SGE的黏度呈下降的趋势。扫描电子显微镜结果表明,SGE凝胶内部为多孔的网状结构。利用莲藕淀粉凝胶组装的超级电容器的比电容最高可达14 F/g。SGE-超级电容器经10 000圈循环后的比电容保持率接近100%,并且表现出优异的库伦效率。本研究为凝胶电解质在准固态和固态储能器件的应用提供了新思路。

    2025年03期 v.38;No.159 411-420页 [查看摘要][在线阅读][下载 2482K]
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  • 合理设计硫镉锌/碳量子点复合光催化材料用于高效光分解水产氢

    何静怡;张文森;刘曾光;王泽蒙;卢康强;杨凯;

    硫镉锌(Cd_(0.8)Zn_(0.2)S)具有良好的光学吸收性质和容易制备的优点,然而单独的硫镉锌光生载流子容易复合,导致光催化性能不佳。碳量子点(CQD)作为碳家族成员的明星,被认为是一种有前景的助催化剂。将硫镉锌与碳量子点进行复合构造复合光催化剂将有望合成高性能光解水产氢光催化剂。通过一步水热法将不同质量分数的CQD与Cd_(0.8)Zn_(0.2)S材料进行复合,可以得到Cd_(0.8)Zn_(0.2)S/CQD复合光催化材料。测试光催化产氢活性表明,Cd_(0.8)Zn_(0.2)S/30%CQD的光催化产氢活性达到最高995 μmol·g~(-1)·h~(-1),相比于Cd_(0.8)Zn_(0.2)S提升了37.4%。在循环稳定性测试中,Cd_(0.8)Zn_(0.2)S/CQD显示出较好的光催化稳定性。电化学表征表明:CQD的引入有效促进了Cd_(0.8)Zn_(0.2)S光生载流子的分离与迁移,这得益于CQD作为电子储存库可以高效捕获Cd_(0.8)Zn_(0.2)S产生的电子,阻碍电子-空穴对的复合。CQD作为助催化剂提高了Cd_(0.8)Zn_(0.2)S的光催化性能和稳定性。本研究可为构建高性能复合光催化剂提供有益的参考与借鉴。

    2025年03期 v.38;No.159 421-429页 [查看摘要][在线阅读][下载 2441K]
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生命科学与医药健康

  • 经颅电刺激技术在睡眠调节方面的应用

    刘博阳;孙海博;刘皓;

    经颅电刺激(Transcranial Electrical Stimulation, tES)是一种非侵入性的神经调控技术,通过在头皮上施加微弱电流来达到调节神经的目的。目前tES已被广泛应用于睡眠调节,包括在临床上改善患者的睡眠质量和对健康受试者睡眠状况的研究。本文首先总结了睡眠分期中的脑电波特征,介绍了不同波形及其在睡眠中的重要性。接着,综述了tES在改善睡眠方面的相关研究,按入睡前和睡眠中两种情况分类,结果表明:入睡前施加中低频交流电刺激能更有效地诱导睡眠;而睡眠中施加低频交流电刺激对维持深度睡眠有显著效果。同时也评估了直流和高频交流电刺激对抑制困倦的影响,这表明不同的刺激方案对最后所产生的刺激效果是不同的。最后讨论了tES对于所产生结果的刺激机制以及实时EEG信号反馈的闭环tES的发展趋势。

    2025年03期 v.38;No.159 430-437+455页 [查看摘要][在线阅读][下载 1271K]
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  • 规模化驴养殖场抗生素使用情况调查分析

    杨博文;刘士杰;曲洪磊;冯玉龙;董博颖;许利军;黄世猛;马秋刚;

    本研究对某规模化驴养殖场2021年和2022年的驴患病情况及抗生素使用情况进行了调查分析。调查发现,该养殖场主要患病集中在第二季度的1岁以内驴群内。2021年所有患病驴用药物治疗的,使用或部分使用抗生素治疗的占55.15%,而2022年这个数据为95.63%,说明抗生素是该规模化驴养殖场的主要治疗用药。该规模化驴养殖场使用次数较多的抗生素有头孢类、青霉素、恩诺沙星、新霉素等。2021年和2022年,该规模化驴养殖场的驴患病驴占比较高的均为肠炎、肺炎、感冒、腺疫和关节炎,患有这几种疾病的驴分别占2021年和2022年患病驴数量的83.03%和86.30%。未来应聚焦于加强驴的抗生素药代动力学和药效学研究、推广精准用药技术、完善饲养管理方案。

    2025年03期 v.38;No.159 438-443页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
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  • 玉米ZmAOS基因家族的鉴定及生物信息学分析

    段文成;谭孝婷;李慧;

    为了揭示玉米丙二烯氧化物合酶(Allene Oxide Synthase,AOS)的基因功能和机制,采用生物信息学方法在玉米基因组水平鉴定AOS家族成员,并通过实时荧光定量聚合酶链式反应对家族基因非生物胁迫表达水平进行分析。结果表明:在全基因组水平筛选鉴定出7个玉米AOS基因;染色体定位分析表明玉米AOS家族成员集中分布在4条染色体上;系统进化分析将7个玉米AOS基因分为4组进化分支,各组内基因结构和蛋白序列保守,但各组间差异较大,可能存在功能差异;顺式作用元件、逆境表达模式分析表明,玉米AOS可能参与玉米生长发育和逆境响应过程;互作蛋白预测结果显示玉米AOS可能通过与LOX、AOC、HPL、OPR等家族蛋白互作,进而参与茉莉酸通路,以调节植物生长发育,并在响应非生物胁迫中发挥作用。

    2025年03期 v.38;No.159 444-455页 [查看摘要][在线阅读][下载 2068K]
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  • 食源性多肽金属离子螯合物的研究进展

    梁荣;韩文媗;范玉洁;吕妍妍;李孝;李思雨;李宇航;郭兴峰;

    矿物质是构成机体组织的重要原料,在人体组织的生理作用中发挥重要的功能。作为一种新型矿物质补充剂,食源性多肽金属离子螯合物具有生物学效价高、吸收快、稳定性好、无副作用等优点,是近年来功能食品领域的研究热点。本文主要综述了食源性多肽金属离子螯合物的螯合机理,对其结合点位及螯合模式进行阐述;分析了多肽金属离子螯合物的稳定性;并进一步总结了多肽金属离子螯合物在体外模拟消化实验和Caco-2细胞模型中的吸收特性;最后对国内外目前的研究现状进行归纳,并对食源性多肽金属离子螯合物的发展前景进行了展望。

    2025年03期 v.38;No.159 456-463页 [查看摘要][在线阅读][下载 1278K]
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  • iPSC-MSCs联合HMB和D-核糖缓解地塞米松诱导的C2C12肌管细胞萎缩

    孟姣;张宁;杨光华;朱天飞;常崇斐;王正平;

    目的:探讨诱导多能干细胞来源的间充质干细胞(iPSC-MSCs)与β-羟基-β-甲基丁酸(HMB)和D-核糖(DR)联合使用在肌管细胞萎缩中的作用及机制。方法:以C2C12细胞系为研究对象,利用地塞米松(Dex)建立体外肌萎缩模型,分别设置对照组,Dex组,iPSC-MSCs、HMB和DR单独及联合组。采用CCK8法检测细胞活力,HE染色法观察肌管形态,免疫印迹法和免疫荧光法对其机制进行研究。结果:与Dex组比较,iPSC-MSCs+HMB+DR+Dex组显著增加C2C12肌管细胞活力(~(***)P<0.001)和肌管直径(~(***)P<0.001)。免疫印迹结果显示,iPSC-MSCs+HMB+DR+Dex组P-PKB(~(**)P<0.01)、P-mTOR(~(**)P<0.01)、PI3K(~*P<0.05)、PGC-1(~*P<0.05)、IGF-1(~(**)P<0.01)、MHC(~*P<0.05)、Pax-7(~*P<0.05)和MyoD-1(~*P<0.05)蛋白表达显著增加,Foxo3a(~(**)P<0.01)、MuRF-1(~*P<0.05)、Caspase-3(~*P<0.05)和Bax(~*P<0.05)蛋白表达以及Bax/Bcl-2比值(~(**)P<0.01)显著降低。免疫荧光结果与免疫印迹结果相一致,即iPSC-MSCs+HMB+DR+Dex组与Dex组比较,MuRF-1蛋白表达显著降低(~(***)P<0.001),Pax-7蛋白表达显著增加(~(***)P<0.001)。结论:iPSC-MSCs联合HMB和DR可以改善Dex诱导的C2C12肌管细胞萎缩。这可能与iPSC-MSCs、HMB和DR联合使用可以激活PI3K/PKB信号通路,促进蛋白质合成;降低Bax/Bcl-2比值以及抑制Caspase-3蛋白表达从而阻止细胞凋亡;增加肌蛋白MHC、Pax-7和MyoD-1的表达有关。

    2025年03期 v.38;No.159 464-474页 [查看摘要][在线阅读][下载 3260K]
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