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    2011年, 第33卷, 第4期 刊出日期:2011-04-30
      
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    材料科学与工程
  • 汪礼胜,沈杨超,陈凤翔,王嘉赋
    . 2011, (4):  1-5. 
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    采用严格耦合波理论和增强透射矩阵方法,对SiO2纳米柱阵列太阳电池减反射层进行了优化设计。设计的纳米柱阵列结构在300~1 200 nm波长范围内,可实现在太阳光0°~60°的入射范围内平均加权反射率接近1%。通过与以太阳光30°入射优化设计的新型纳米SiO2单层和SiO2/TiO2双层减反射膜相比,发现优化设计的SiO2纳米柱阵列减反射层结构在宽波段、宽入射角度范围内能更有效地减少光反射,从而提高太阳电池的转换效率、降低生产成本。
  • 赵发香,卢忠远,赖振宇
    . 2011, (4):  6-10. 
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    以分析纯CaCO3、TiO2、SiO2和CeO2为原料,铈作为铀的模拟元素,采用高温固相反应,合成了包容铈的榍石基人造岩石固化体。通过XRD、SEM、EDX等手段对固化体物相组成及微区成分进行了分析,参照国家标准“放射性废物固化体长期浸出试验”(GB 7023—86)及美国PCT(Product Consistency Test)法对固化体进行了抗浸出性能试验。结果表明,在 1 300 ℃下保温2 h可以制备出以榍石为主要晶相的人造岩石固化体,在不引入任何电价补偿离子时,Ce4+在榍石晶体内Ca2+位置的固溶度小于0.05个结构单位。榍石对Ce具有良好的固溶效果,当固化体中Ce的荷载量高达13.47%时,MCC1静态浸出法测得Ce的90 d浸出率和累积浸出分数低至0.15×10-8 cm/d和0.90×10-6 cm,PCT粉末浸泡法测得Ce的7 d归一化浸出率仅为3.11×10-7 g/(m2·d)。这一结果为榍石基人造岩石应用于固化放射性核素铀提供了理论依据。
  • 王银波,朱文凤,王林江,刘〓芳
    . 2011, (4):  11-14. 
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    以氯化镁、氯化铝、氯化钠和氢氧化钠为原料,采用共沉淀法制备了MgAl水滑石并以其为前体通过低温焙烧插层重构原位合成镁铝尖晶石(MgAl2O4)粉体。利用XRD、FTIR、SEM和EDS对样品进行表征。结果表明,镁铝摩尔比例为1∶1.5条件下制备的水滑石前体、850 ℃焙烧2 h以及4次重构后,可获得结晶度高、晶形良好、晶粒尺寸较小的镁铝尖晶石粉体。
  • 聂兰舰,王玉芬,向在奎,宋学富,饶传东
    . 2011, (4):  15-19. 
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    采用多晶硅副产物SiCl4液相水解法制备高纯合成石英粉,通过激光粒度分析、SEM等研究了水解反应、干燥、高温煅烧过程中粉体颗粒团聚体的形成机理及控制技术,并利用XRD和IR分析了合成石英粉的结构形态及羟基含量。结果表明:在水解反应过程中,添加合适分散剂(如聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵)有助于防止水解产物SiO2颗粒的团聚;在干燥前,用去离子水洗涤水解产物多次后再用无水乙醇脱水,可减少干燥过程颗粒的团聚;干燥温度不宜过高,以水分易于均匀地排除即可;随着烧结温度的升高,粉体羟基含量逐渐减少,从1 250 ℃开始非晶态的SiO2颗粒逐步转变为α-方石英,在1 300 ℃时衍射峰形尖锐,但高温下SiO2颗粒之间形成了坚实的烧结颈,产生了硬团聚体,需粉磨和筛分以得到所需粒径的石英粉体。
  • 陈泽民,赵志敏,周建科,高世博,曹素娜
    . 2011, (4):  20-23. 
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    测定使用过程中磷化液各组分的变化,找出消耗规律,制备出校正液。通过SEM、XPS、XRD和阴极极化曲线等表征方法对磷化膜的形貌、组成、物相和抗蚀性能等的变化情况进行了分析。结果表明,磷化液在使用过程中主体成分的消耗比例为PO3-4∶Zn2+∶F-∶Ni2+=353∶141∶44∶1;形成最佳磷化膜的酸比范围是TA/FA=10~15。
  • 王培铭,孙杰,刘贤萍
    . 2011, (4):  24-28. 
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    采用分形理论,研究了6种不同粒度分布的粉煤灰与相同粒度分布的硅酸盐水泥所组成的粉煤灰硅酸盐混合水泥粒度分布的分形维数及其与比表面积、砂浆抗压强度的关系,以观察粉煤灰的物理作用。结果表明,随着粉煤灰粒度分布的变化,粉煤灰硅酸盐混合水泥粒度分布分形维数和比表面积、砂浆抗压强度之间呈良好的线性正相关;粉煤灰粒度分布分形维数对砂浆后期强度的影响明显大于其对早期强度的影响。
  • 陈兵,吴震,吴雪萍
    . 2011, (4):  29-34. 
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    通过分别掺加粉煤灰、微硅粉和可分散乳胶粉对磷酸镁水泥(MPC)进行改性,研究了粉煤灰掺量、微硅粉掺量和可分散乳胶粉掺量对磷酸镁水泥浆体流动性、凝结硬化时间和抗压强度的影响。根据实验结果,分别选取了粉煤灰掺量为50%,微硅粉掺量为10%和可分散乳胶粉掺量为2%的改性MPC净浆,测试分析了MPC及改性MPC粘结强度、收缩性能、耐磨性和耐水性。结果表明,不同的改性材料对MPC性能带来不同的影响,其中掺入粉煤灰不仅降低了MPC成本,而且对各项性能有所改善,微硅粉仅对耐水性和耐磨性带来改善,乳胶粉较大地提高了粘结性能和耐水性。
  • 许亚文,谢峻林,郭惠玲
    . 2011, (4):  35-38. 
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    采用烟气分析仪、X射线衍射分析等测试手段研究了物料还原性对高温固硫物相形成的影响。探讨了物料还原性对硫酸钙分解以及对硫铝酸钙的形成和高温稳定性的影响。结果表明:在1 200 ℃以上,物料还原性对硫酸钙的分解有明显的促进作用;物料还原性缩小了硫铝酸钙的高温稳定区域;高还原性煤渣中硫铝酸钙的最佳形成温度为1 100 ℃。
  • 郭成洲,朱教群,周卫兵,黎锦清,郝晋高,孙正
    . 2011, (4):  39-42. 
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    采用XRD、SEM及水化热等测定方法,研究了磷渣中可溶性的磷和氟对水泥单矿物C3S水化过程的影响。结果表明,磷渣中可溶性的磷和氟对C3S早期的水化影响较大,可以明显降低C3S的早期水化速率。由于磷和氟的延缓作用,C3S硬化浆体3 d的微观形貌存在较少孔隙,同时裂缝出现的几率减少。C3S在磷渣浸泡液中水化3 d的放热总量大大减少,第1、2放热峰均有所削弱,并且由于诱导期的延长,第2放热峰推迟出现。
  • 刁红丽,周婷,赵开弘
    . 2011, (4):  43-46. 
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    利用聚合酶链式反应(PCR)克隆出集胞藻Synechocystis sp.PCC 6803变藻蓝蛋白和藻蓝蛋白α-亚基的编码基因apcAcpcA,将脱辅基蛋白ApcA、CpcA分别与裂合酶CpeS1或CpcE/F以及血红素氧化酶HO1、胆绿素还原酶PcyA在大肠杆菌中共同表达。研究表明:通过大肠杆菌体内重组可以获得具有光学活性的重组色素蛋白PCB-ApcA和PCB-CpcA。吸收光谱、荧光光谱以及锌电泳均表明,藻蓝胆素与脱辅基蛋白形成了正确的共价连接。由此可知,利用大肠杆菌进行集胞藻藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白α亚基的体内生物合成是可实现的。同时还对重组色素蛋白的摩尔消光系数和荧光量子产率进行了计算。
  • 交通科学与工程
  • 张红磊,金家善,朱泳
    . 2011, (4):  47-50. 
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    鉴于舰用主汽轮机组的工作特性,指出了舰用主汽轮机组装置特有的环境适应性概念与度量的特殊性,以舰用主汽轮机组的耗汽率、功率、安全性、航速等性能为评价指标,基于MATLAB/Simulink模型,探讨在海水温度变化情况下,舰用主汽轮机组的环境适应性。该研究成果对制定合理的战术具有重要的指导意义。
  • 李亚军,李云波
    . 2011, (4):  51-55. 
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    基于势流理论模拟了二维剖面辐射问题,应用边界元法求解二维剖面速度势,在自由面与物面交点等拐点处采用双点技术,应用四阶龙阁库塔法处理完全非线性自由面条件,应用数值阻尼处理远方辐射条件,应用平滑技术处理自由面条件以消除锯齿不稳定性,应用三次样条逼近对自由面网格进行重新划分,引入辅助函数以精确求解物面压强,计算了二维剖面水动力以及自由面形状,计算了附加质量和阻尼系数等水动力系数,并与其他理论计算结果做比较。比较表明,该文计算结果与其他理论计算结果吻合良好。
  • 钱玉春,陈拴发,李祖仲,何锐
    . 2011, (4):  56-60. 
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    针对实测轴载谱的双峰分布特征,提出用对数正态分布组合得到一种混合分布模型来准确表征轴载谱的方法。详细论述了该模型的发展过程,并且通过分析浙江省4条主要高速公路连续两年的动态称重数据论证模型预测的准确性。结果表明,此模型对于所有观测地点实测轴载数据的拟合都能取得较高的R2值(大于0.93),表明此模型对于轴载分布的预测准确性好,能够较真实地反映交通荷载特性,在轴载换算研究方面具有一定的应用价值。此外,该模型基于统计学理论,道路设计者可以根据本地区交通的特殊性有选择地使用已有数据,用以指导路面结构设计及路面性能评估。
  • 李波,岳永和,窦晖,马建兵
    . 2011, (4):  61-64. 
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    以天(水)至定(西)高速公路沥青路面表面层摊铺施工为背景,实测了热拌和温拌沥青路面摊铺过程中路面周围不同空间、不同时间的温度情况,对比了热拌与温拌沥青混合料施工时沥青路面周围温度场的时空分布特性。结果表明:在初压温度相同时,温拌沥青混合料和热拌沥青混合料表面温度场的分布特征非常相似;碾压过程中,沥青混合料内部及表面温度随时间的变化呈较为明显的二次型分布;温拌沥青混合料内部降温速率明显小于热拌沥青混合料内部降温速率。
  • 吕晓辉,孙俊,李格升,唐华浩
    . 2011, (4):  65-68. 
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    利用纹影高速摄影技术,在定容燃烧弹内模拟研究了不同过量空气系数、不同成分含水乙醇重整混合气的层流燃烧特性参数,并利用CHEMKIN软件模拟计算了重整混合气的绝热火焰温度。结果表明,模拟重整混合气的层流传播速度随过量空气系数的增大而减小,随混合气中氢含量比例的增加而增加;重整混合气燃烧会降低NO、CO的排放。
  • 姜宁
    . 2011, (4):  69-72. 
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    交通行业是高风险的行业,如何保障和提高交通行业的安全性是交通行业安全管理中的重要研究内容。介绍了一种基于风险耦合的交通安全应急管理系统,给出了该系统整体框架结构、体系结构与技术架构的设计,并在系统目标分析的基础上阐述了系统功能模块的设计。
  • 土木工程
  • 唐〓囡,陈波
    . 2011, (4):  73-77. 
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    研究了混凝土屋面结构体系的时变温度效应问题。首先基于天文物理学原理建立了屋面结构体系的太阳辐射模型,并在模型中考虑了周边建筑的遮蔽效应。然后建立了混凝土屋面结构体系在太阳辐射作用下的时变温度效应分析方法。在此基础上,以中国南方某多层钢筋混凝土结构屋面为工程背景,研究了结构的时变温度效应特点和规律并与实测结果进行了对比。结果表明,采用文中方法可以准确地模拟结构体系的时变温度场和时变温度梯度。
  • 管昌生,李鹏
    . 2011, (4):  78-82. 
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    介绍了地源热泵(GSHP)技术在道路融雪中的应用,分析融雪热水管常规设计方法的局限性,通过对道路融雪影响因素随机分析,提出热水管可靠性设计方法,得到基于道路体热阻随机性和考虑管长变异性的热水管长设计公式。结合工程案例进行对比分析,研究表明,可靠性分析与设计方法在GSHP道路融雪应用中能够较好地协调经济性和功能性要求。
  • 陈盛,田玉基
    . 2011, (4):  83-87. 
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    推导了一种计算非高斯风压时程峰值因子的解析方法。该方法利用Hermite矩模型将非高斯过程表示为标准高斯过程的表达式,并利用该表达式通过高斯过程的峰值因子最终推导出非高斯风压时程峰值因子的表达式。同时将该方法的计算结果与用极值概率分布计算的结果进行了对比,结果显示出该方法具有较好的计算效果。
  • 陈光伟,陈荣生
    . 2011, (4):  88-93. 
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    应用ABAQUS有限元分析软件整体建模研究了不同厚度铺装层的力学响应变化规律。结果表明:水平荷载对层底剪应力水平影响较大,较厚的铺装层能在一定程度上降低层底剪应力水平。车辆超载、铺装层模量的变化、温度荷载对各不同厚度铺装层力学响应的影响效果接近。较薄的铺装层应提高粘结层的抗剪性能,较厚的铺装层应提高铺装层材料的抗拉强度。桥梁内部最大主应力与最大Mises应力均随着铺装层厚度的增加而呈线性增长,薄层铺装能够在一定程度上改善桥梁受力状况。在实际决策过程中,需要综合考虑力学响应指标与材料实际性能,以达到经济性与功能性双重目的。
  • 李峥,高贺香
    . 2011, (4):  94-98. 
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    针对7层剪力墙结构缩尺模型振动台试验,比较研究基底固定和考虑土结构动力相互作用两种条件下的钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能。分析结构在地震波作用下的加速度响应、放大系数、变形性能、应变分布情况以及结构模型的动力特性。在模型试验的基础上,进一步利用有限元分析软件ANSYS进行了剪力墙结构的动力反应分析,得到结构的自振特性以及在地震作用下动力响应的数值解,验证了ANSYS有限元数值分析方法的合理性。
  • 池秀文,赵旭,吴浩,林驰
    . 2011, (4):  99-103. 
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    从大型桥梁结构监测的要求出发,针对传统监测数据在现行监测过程中存在显示效果不明显、反馈不及时和非全自动监测报警等缺点,通过三维GIS技术建立桥梁结构监测系统,使其具有实时性、反馈性、智能性等,有力地保证了桥梁监测数据的直观表达。详细探讨了三维GIS应用于大型桥梁监测的关键技术,以武汉二七长江大桥为原型开展对具体桥梁的应用研究。结果表明,三维GIS应用于桥梁监测的技术方案能够有效地克服现有方法的缺陷,提高了桥梁监测中数据反馈、展现的能力,对相关桥梁监测的新思路具有一定的借鉴意义。
  • 张冬兵,梁枢果,陈寅,邹垚
    . 2011, (4):  104-108. 
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    以中华城商业社区高层建筑群为工程背景,采用RNGkε湍流模型模拟了建筑群中超高层建筑的表面平均风压分布及周围风环境,计算了与风洞试验等雷诺数及增大来流风速和模型尺寸提高雷诺数后的两类雷诺数工况,并同风洞试验结果进行了对比。结果表明,在等雷诺数情况下,风洞试验和数值模拟得到的超高层建筑表面风压分布较为一致,数值差别在15%以内;数值模拟与试验雷诺数相差25倍的工况中,当多数建筑主轴向与来流风速成一定角度时,超高层建筑的风压分布及周围流场的数值模拟结果与试验较一致;当多数建筑主轴向与来流风速平行时,尾流中旋涡分布的数值模拟结果与试验差异明显,但平均风压分布的数值模拟与试验结果略显差别。
  • 资源与环境工程
  • 许宁,张启焕,王华,刘宇新
    . 2011, (4):  109-113. 
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    采用数值模拟的方法分析了液滴初始粒径、烟气出入塔温度、烟气入塔速度、SO2入塔浓度和脱硫剂浓度等影响脱硫效率的敏感参数,建立了合理的数学模型,分析了上述参数在反应塔内的变化及其对脱硫效率的影响规律,确定了合理的参数调控体系。
  • 黄发明,龚文琪,杨强,李育彪,皮科武, 辛桢凯,胡纯,夏世斌
    . 2011, (4):  114-117. 
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    研究了在木屑载体固定化下生物膜反应器的曝气性能、嗜酸氧化硫硫杆菌(At.t)在木屑填料下固定化效果,以及接种量等因素的影响。结果表明:1)木屑作为固定化材料,能够提供稳定的生存环境,嗜酸氧化硫硫杆菌具有良好的生物活性;2)木屑固定化At.t产酸能力强,缩短了培养周期;3) At.t接种量12.5%、硫磺粉用量1%(w/v)、培养(8 d)、生物膜反应器中溶解氧维持6 mg/L以上时,反应系统pH=0.964,H+浓度0.108 7 mol/L,电导率为45.2 ms/cm。
  • 马啸,李晔,杜双,刘文博
    . 2011, (4):  118-121. 
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    针对三峡库区生活源污染负荷大,对库区水生态环境安全危害大等特点,以库区湖北段生活源污染负荷计算及预测为对象,分析了1995~2007年污水量和主要污染物COD、BOD5、氨氮、TN、TP的排放量,并采用灰色模型预测各区县人口数量,结合排污系数法估算2008~2020年生活源污染负荷量。结果表明,城镇生活污水量在2001年出现显著的增长,之后缓慢增长,截至2007年底城镇生活污水排放量达到2 174.73万t,而其中主要污染物COD、BOD5、氨氮、TN和TP均呈现出上升的趋势。预测结果为生活源污染负荷削减和库区水质保护提供参考。
  • 机电工程
  • 吴雪蛟,姜伟,陈学东,邓云海,董军,黄志
    . 2011, (4):  122-126. 
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    对于大型载重车辆或轴距较大车辆,车架的柔性对整车振动特性的影响不容忽视。一般采用有限元法建立车架的柔体模型,但该模型规模大、求解效率低,不便于进行快速参数敏感度分析及结构优化。提出了运用多刚体离散元法快速建立车架有限自由度柔体模型的方法,所建模型可方便用于后续结构优化。以某混凝土搅拌运输车为例,建立了整车的动力学模型,并分析了其振动特性。通过对该车的振动测试,验证了所建模型的准确性及建模方法的有效性,为后续减振优化奠定了基础,可为类似结构车辆的动力学建模提供参考。
  • 王琳,杨开原,刘泉
    . 2011, (4):  127-129. 
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    针对RLC串联电路及并联电路的特点,提出了理论分析和PSpice软件仿真相结合的方法。并用PSpice软件分析了RLC串联电路及并联电路中参数的改变对电路的频率特性的影响。结果表明:用PSpice软件可以方便地设计、搭建和分析各种类型的电路,是一种有效的虚拟仿真实验平台。
  • 薛胜军,曹凤艳
    . 2011, (4):  130-133. 
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    针对安全软件忽视自身文件安全、容易被恶意软件破坏的问题,提出了基于MiniFilter的安全软件文件保护的方法。首先利用攻击树原理建立恶意软件操作安全软件文件的评估模型,提出应对策略,然后通过微软最新文件过滤驱动框架MiniFilter实现。其中,安全软件的文件操作权限采用策略库和可信进程验证。
  • 信息与计算机工程
  • 曲永宇,刘清,郭建明,周生辉
    . 2011, (4):  134-138. 
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    基于梯度方向直方图(HOG)特征的行人检测是目前检测精度较高的主流方法。针对基于梯度直方图特征的行人检测存在检测精度还有待提高、向量维数大的问题,提出使用梯度直方图统计特征加颜色频率和肤色特征描述行人,选取一些分类能力较强的block作为最后的特征,使用线性SVM分类。在INRIA库上的实验证明,该方法能有效地提高检测精度。
  • 刘文,吴传生,吕琪
    . 2011, (4):  139-143. 
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    摄像平台高速靠近目标时,会使成像产生从中心到边缘呈放射状径向模糊的问题,影响对目标的探测、识别与跟踪。针对这一典型的空间变化运动模糊情形,根据实际的目标离散成像过程,推导出径向模糊图像在极坐标系中的数学模型。在分析极坐标图像纹理信息几何特征的基础上,基于非局部正则化理论提出了改进的RichardsonLucy算法,有效解决了模糊系数存在测量误差时含噪径向模糊图像的复原问题。
  • 刘会衡, ,陈伟,刘克中
    . 2011, (4):  144-148. 
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    针对认知用户接收到的信号特点,提出了一种基于能量检测的双门限协作频谱感知技术。当信号能量位于两个门限之间时,由数据融合中心根据最大比合并准则再次进行判决,并结合本地判决结果做出最终决策。仿真结果表明,所提方法可以有效地提高检测概率,降低错误概率。
  • 黄祖达,孙波,肖宏芳,张月莲
    . 2011, (4):  149-153. 
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    混沌控制是混沌运动在探险中的一个新的领域,而且它在混沌应用中是至关重要的。直到现在,许多不同的技术和方法已经被计划达成混沌控制,正如OGY方法、冲击的控制方法、微分几何学的方法和线性态反馈等等。时滞系统常在工程学、生物学、经济学和其他的学科中被遇到。在延伸的机器人稳定和控制理论研究方面,时滞控制系统引起了人们更新的兴趣。运用Razumikhin定理研究时滞混沌系统在标准反馈控制下的稳定性,得到了两条不依赖于时滞的稳定性判据。并通过实例验证了所得结果。
  • 汽车工程
  • 凌丹,汤岳利
    . 2011, (4):  154-158. 
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    通过检索统计并分析国内微车领域的专利申请现状,判明中国微车产业专利技术处于快速发展阶段,揭示行业研发重点技术为发动机技术、传动系统技术、车身及附属系统技术和汽车的测试技术,指出主要微车企业长安和五菱的技术专长分别为发动机技术和车身技术,为国内相关企业充分掌握这些专利情报和制定研发战略提供依据。
  • 杜利珍,陶德馨,余联庆
    . 2011, (4):  159-164. 
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    根据汽车供应链绩效的定义和实践调研,建立了一套完善的汽车供应链绩效评价体系,采用多级动态模糊综合评价模型进行综合评价,并且在Matlab软件平台上自主开发了一套汽车集成化供应链绩效评价系统PES(Performance Evaluation System),最后通过实例证明了该系统的有效性和可行性,为汽车供应链绩效评价提供了简便的操作工具和科学、客观的决策依据。