随着电动汽车(electric vehicles,EV)的发展,电池荷电状态(state of charge,SOC)估计受到越来越多关注。荷电状态的精确估计对于电动汽车的能量管理至关重要,然而,估算精度成为限制其发展的瓶颈。本文在阻抗谱分析基础上,利用恒相元件(constant phase element,CPE)导出简化的电池阻抗模型,从而建立模型的状态方程和观测方程;针对锂电池的非线性特性,引入扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF),通过在阻抗模型上与EKF算法的融合对锂离子电池进行SOC准确估算;建立电池测试台,通过仿真和电池动态工况试验验证。结果表明,与其他模型和EKF算法相比,所提出的SOC估算方法能有效提高SOC估算精度,并将误差控制在±1％以内,具有较好的收敛性和鲁棒性。

为了解决超级电容储能系统中超级电容升降压变换比较低以及输出电压波动较大的问题,同时在升压时提高充电速度,本文提出一种新颖的开关准Z源双向DC/DC变换器。该变换器添加了2个开关电容,升压过程中电压增益提升1/4,降压过程中降压系数减小1/5,并使开关管的电压应力降低1/5。论述了超级电容升压放电模式以及充电降压模式的工作过程,并设计了电压/电流双闭环升压控制策略,使输出电压波动小于0.98%,电感电流幅度减小0.82 A。同时设计恒电流转恒电压降压控制策略,提升9.26%充电速率。MATLAB仿真证明了所提变换器的特性和理论分析。

语音情感识别是实现自然人机交互的重要组成部分,传统语音情感识别系统主要集中于特征提取和模型构建。本文提出一种将深度神经网络直接应用于原始信号的语音情感识别方法。原始语音数据携带了语音信号的情感信息、二维空间信息和时序上下文信息。建立的模型以端到端的方式进行训练,网络自动学习原始语音信号的特征表示,无需手工特征提取步骤。该网络模型同时兼顾了CNN和BLSTM 2种神经网络的优点。利用CNN从原始语音数据中学习空间特征,其后添加一个BLSTM学习上下文特征。为了评估该模型的有效性,在IEMOCAP数据库上进行识别测试,获得的WA和UA分别为71.39%、61.06%。此外,与基线模型进行对比,验证了提出方法的有效性。

随着中国人口老龄化的加剧,居家养老服务需求迅速增加。在一些大型社区中,由于对居家养老业务的需求量庞大,护工的调度问题变得愈发重要。但目前仅有少量文献对此进行研究,且都是基于已知护工数量的前提,无法为服务中心招收各等级护工数量提供参考。本文提出一种基于均值漂移聚类和遗传算法的护工调度算法,在完成所有老人护理任务的前提下进行护工的合理调配。算法首先将老人按照位置及所需护工等级进行聚类,以减少计算规模;然后采用遗传算法,使用实数编码方式和精英保留策略,对护工的服务路径进行规划,提高效率;最后将文中提出的算法应用于实际数据。实验结果表明,对老人进行聚类后再采用遗传算法能有效地降低成本、减少路径规划所需的时间。通过分析结果中所需不同等级的护工数量,给出了所需各等级护工数量与服务老人数量之间比例关系的建议。

本文提出一种基于DNA序列和动态索引扩散的图像加密算法以提高加密算法的效率、增强加密算法的安全性。首先,采用SHA-256哈希函数产生与明文相关的初始值;然后,对明文图像进行随机编码得到DNA矩阵,使用新型混淆方案直接对DNA矩阵进行处理;之后,对混淆后的DNA矩阵进行随机解码得到中间密码图像;最后,利用动态索引扩散方案对中间密码图像进行扩散获得密文图像。实验结果及安全性分析表明,算法具有良好的加密效果,具有较高的敏感性,能够有效抵抗差分攻击、统计分析攻击等各种攻击。此外,该算法具有较高的加密效率,可满足实际应用的要求。

生物模型的合理收获与资源的合理开发和利用密切相关,影响生物模型的因素有很多,大多数研究针对线性模型,然而很多现象并不能用线性来解释。为更加真实贴切研究生物模型,本文研究一类带捕获项的非自治拟线性捕食-食饵模型。首先运用带收获项的拟线性偏微分方程的上下解理论构造出该模型的上下解,证明解的存在性;然后结合相关引理和性质找出解存在唯一的充分条件;接着利用变分法给出该模型的最优捕获量;最后运用MATLAB进行数值模拟,验证相关结果的正确性。

研究向量优化问题解集的连通性。利用标量化方法,讨论了无界闭凸集上凸向量优化问题弱有效解集的连通性。在向量值函数为锥下半连续、锥凸时,运用极锥的紧凸基的连通性,证明了解集映射是上半连续映射,从而得到解集的连通性;在向量值函数为锥下半连续、锥严格凸时,得到了凸向量优化问题弱有效解集的道路连通性;得到了复合多目标规划问题的弱有效解集与仿射向量变分不等式问题弱有效解集的连通性。

Arikan于2009年提出的极化码是纠错编码理论领域的一大突破,也是近年来的研究热点,已广泛应用于5G通信等领域。本文主要研究作为极化码的推广的混合多核极化码的极化性。首先,利用随机切换信道概念,将以对称二元输入离散无记忆信道(BIDMC)为子信道构成的并行广播信道(PBC)的信道容量的一个重要下界推广到子信道中包含非对称BIDMC的情形;然后,放宽极化码构造中通用的信道组合与分裂策略(CAST)对基础信道对称性及等价性要求,并在基础信道是非对称BIDMC时,利用PBC信道容量的下界对CAST生成的各虚拟信道的最大对称容量进行估计;最后,通过分析混合多核极化码的编码矩阵与递归构造中使用的各CAST的关系,并利用CAST虚拟信道对称容量的估计,首次在基础信道为一般BIDMC的条件下,对混合多核极化码的极化性给出了严格证明。

本文以六亚甲基亚胺(HMI)为模板剂,利用油浴加热和磁力搅拌实现的动态水热晶化合成法,通过改变硅铝物质的量之比(下文简称硅铝比,使用x表示)、晶化温度、晶化时间,研究MCM-56分子筛的合成规律。实验结果表明:硅铝比x=13.33时,因为不满足MCM-56分子筛晶体成核和生长所需的无机结构单元的条件,无法合成MCM-56分子筛;硅铝比x=16.67时,虽然138 ℃晶化5 d、7 d所得样品在晶面100、300、310出现了衍射峰,但结晶度不高,晶化并不完全,反应产物的结构主要为不定型态;当硅铝比x=20.20、晶化温度为138~145 ℃时,均可得到结晶态的MCM-56分子筛,138 ℃晶化7 d所合成样品的比表面积最大,为307.6 m²/g。

采用浸渍-化学还原法制备了Ru/ZrO₂催化剂,并考察了钌负载量、硼氢化钠的用量、还原温度以及反应条件对催化剂Ru/ZrO₂催化BH₃NH₃水解产氢的影响。结果表明,在钌的负载量为0.4%,钌与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1∶1.6,还原温度为303 K时,Ru微晶尺寸为3.2 nm,Ru/ZrO₂催化剂催化BH₃NH₃水解产氢的转化频率TOF(turn over frequency)为38.4 mol/mol(Ru)·min。搅拌转速为450 r/min时,外扩散限制消除,产氢速率最大;产氢速率与催化剂用量成正比,氨硼烷水解产氢反应由催化剂界面反应控制;随着反应温度的升高,氨硼烷产氢速率系数增大,副产物偏硼酸钠越易从催化剂表面脱附,产氢速率越大。反应动力学计算表明Ru/ZrO₂催化剂催化BH₃NH₃水解产氢速率与氨硼烷浓度无关,活化能为66 kJ/mol。

本文以超富集锰植物短毛蓼为研究对象,将短毛蓼粉末制备成吸附剂,采用批量吸附试验的方法,研究溶液pH值、吸附剂投加量、重金属离子初始浓度、温度和时间等对短毛蓼粉末吸附Cd(II)和Cu(II)的影响,通过动力学、等温模型拟合以及FT-IR、SEM-EDS、XRD表征分析,对吸附机理进行探究。结果表明,短毛蓼粉末对Cd(II)和Cu(II)吸附的最佳pH分别为8和7,最佳投加量均为0.25 g,吸附平衡时间为60 min。短毛蓼粉末对Cd(II)和Cu(II)吸附均符合准二级动力学模型,对Cu(II)的吸附符合Langmuir模型,最大理论吸附量为90.01 mg/g,对Cd(II)的吸附符合Freundlich模型,最大理论吸附量为62.69 mg/g;吸附热力学分析表明Cd(II)和Cu(II)的ΔG、ΔH均为负值,表明吸附过程均为自发的放热过程;Cd(II)和Cu(II)的吸附主要通过氢键作用、离子交换作用及阳离子-π作用等协同进行。

为了高效去除Cr(Ⅵ),从广西河池市南丹县大厂镇矿区受重金属污染的土壤样品中筛选出1株高效去除Cr(Ⅵ)的细菌假单胞菌Cr13菌株,探究其去除Cr(Ⅵ)的优化条件。通过中心组合设计(CCD)及响应面法分析影响Cr(Ⅵ)去除率的各因素的交互作用,最终确定假单胞菌Cr13去除Cr(Ⅵ)的最优条件为时间30 h、Cr(Ⅵ)浓度 60 mg/L、pH 5.50,优化后假单胞菌Cr13对Cr(Ⅵ)去除率达到72.05%。通过响应面法优化后能提高 Cr(Ⅵ)的去除率,在含铬废水处理方面具有良好的应用前景。

研究桂林喀斯特石山不同演替阶段檵木群落土壤温湿度的变化是理解喀斯特石山檵木天然林演替规律的重要基础。在2017年3月至2018年2月期间,使用EM50传感器对灌木阶段、乔灌阶段和小乔林阶段等不同演替阶段的檵木群落不同土层(0、5和10 cm)温湿度变化进行监测。结果表明:1)不同演替阶段檵木群落各土层土壤温度在不同季节的日变化曲线均为正弦曲线。除夏季土壤湿度日变化波动相对明显外,其余季节均较为平稳。2)不同演替阶段各土层土壤温度均在8月达到全年最高温,为(25.55±0.66)~(26.75±0.72)℃,最低温在1月,为(9.13±2.82)~(11.04±1.90)℃。不同演替阶段各土层土壤湿度在6—7月达到全年最大值(28.19%±1.99%~36.06%±3.86%),在10—11月达到全年最小值(10.97%±1.09%~18.26%±0.44%)。3)不同演替阶段檵木群落各土层土壤温度各月整体上随演替的进行均呈下降趋势。不同演替阶段土层0 cm处土壤湿度随演替的进行呈上升趋势,对于深层土壤而言,土壤湿度随演替的进行没有明显的规律性变化。综上,檵木群落内土壤环境随着演替的进行由最初的“高温低湿”逐渐向“低温高湿”的环境转变,这为喀斯特石山檵木群落自然演替发展与环境因子的协同作用规律提供理论依据。

CYP2D亚家族基因普遍存在于灵长类动物中,在药物代谢方面起着重要作用,但不同地域和种族的人的CYP2D酶对同一药物的代谢效果存在差异,非人灵长类动物的CYP2D酶代谢某些药物的效果比人类的更有效。此外,在漫长的进化过程中,灵长类动物CYP2D亚家族基因之间会经历频繁的基因复制或基因丢失,导致CYP2D亚家族基因数目存在差异,但尚未确定这种差异是否与物种的亲缘关系有关。本研究对CYP2D亚家族基因在灵长类动物中的药物代谢和进化研究方面进行综述,以期为实现个体化用药和精准性治疗提供一定的理论依据,并进一步了解CYP2D亚家族基因在灵长类中的进化情况。

土地石漠化是我国西南地区最严重的生态问题,威胁和制约着区域的可持续发展。以典型的岩溶地貌——漓江流域为研究区域,综合6个自然环境因子和3个社会环境因子,基于GIS手段和地理探测器方法,分析漓江流域土地石漠化空间分布及关键驱动因子。结果表明:漓江流域石漠化总面积为1 547.6 km²,占漓江流域土地总面积的8.9%,轻、中、重度石漠化占石漠化总面积比例依次是50.0%、34.2%、15.8%;在空间上,阳朔县、七星区石漠化分布最广,占各自行政区域土地总面积的比例均超过18%,漓江中下游地区明显比上游地区石漠化面积大;自然环境因子对石漠化的贡献量大于社会环境因子,各环境因子影响从大到小依次为岩性、地貌、NDVI(植被归一化指数)、高程、道路距离、人口密度、年均降水、坡度、GDP;岩性(0.34)和地貌(0.28)是石漠化的关键驱动因子,它们对石漠化的交互作用解释力达到了0.45。

基于2015—2018年中原城市群29座城市的空气质量数据,对中原城市群空气质量进行空间关联网络建模,利用网络指数和社团检测方法探索城市群空气质量个体作用和整体发展态势。结果显示:1) 中原城市群空气质量影响中心分为以晋城为核心的北部带状中心集群和以郑州为核心的中部块状中心集群,其中北部集群代表了自然环境条件和不合理的重工业产业结构对北部地区产生的重大影响力;中部集群凸显了经济发展水平和城市化水平对城市空气质量的显著影响。此外,具有中介作用的开封、许昌、漯河、安阳和运城,分布在城市群各圈层的边缘,对空气质量传播影响较大。2)中原城市群空气质量空间网络整体性指数达到0.512 3,关联比较紧密。城市群内的空气质量环境较差的西北板块为主影响板块,对东南板块在现阶段的影响较强。3)中原城市群空气质量空间关联具有明显的“梯度”特征,而非孤立存在,社团检测发现其具有比较稳定的二元发展态势。本文通过复杂网络理论分析城市群空气质量,旨在为防治城市群整体空气质量污染提供科学依据。