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耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
基于分数阶的永磁同步电机速度环控制参数的自整定方法
本发明公开了一种基于分数阶的永磁同步电机速度环控制参数的自整定方法，其通过利用分数阶 PI 控制器代替永磁同步电机交流伺服系统中的整数阶 PI 控制器，并自动地整定所述分数阶 PI 控制器的参数，实现对永磁同步电机交流伺服系统的控制，该方法具体包括：首先采集所述交流伺服系统的电流与速度信号；其次，根据所述采集信号，辨识永磁同步电机伺服系统速度环被控对象模型，识别出模型的参数；最后，对控制参数进行寻优整定，获得最优的控制参数。本发明的方法利用分数阶 PI 控制器取代原有的整数阶 PI 控制器，并自动地
华中科技大学
2021-04-14
永磁同步电机的电角度旋向和初始值辨识方法及系统
本发明公开了一种永磁同步电机的电角度初始角度和旋向的辨 识方法及系统，首先通过算法得到转子磁链角度的估计值，然后输出 角度为转子磁链角度估计值的定子电流，接着确定转子磁链角度的估 计值与转子磁链角度的真实值的位置关系，并依靠得到的位置关系， 得到一个更准确的转子磁链角度的估计值，反复执行以上步骤数次， 转子磁链角度的估计值将与转子磁链角度的真实值重合，该磁链角度 估计值与编码器反馈的转子角度之差值即为电角度的初始值，最后， 利用电角度旋向辨识算法，辨识电角度旋向与编码器反馈的旋向的相 对关系，若两者
华中科技大学
2021-04-14
一种基于 FPGA 的模拟位同步时钟信号传输及提取电路系统
本实用新型涉及通信工程技术，具体涉及一种基于 FPGA 的模拟位同步时钟信号传输及提取电路系 统，包括 CLK 时钟信号，还包括 m 序列信号产生系统，模拟信道传输系统，位同步时钟提取系统；所 述 m 序列信号产生系统接 CLK 时钟信号，所述 m 序列信号产生系统、模拟信道传输系统和位同步时钟 提取系统依次连接。该提取电路系统适用时钟频率范围 1Hz~1MHz，频率精确度达到 10-5 数量级，检测 速度快（小于 3 秒），运行稳定，人机交互
武汉大学
2021-04-14
一种用于同步 OCDMA 系统的变重二次同余码获取方法
本发明公开了一种用于同步 OCDMA 系统的变重二次同余码获 取方法，包括：构建原始二次同余码码集；对原始二次同余码码集中 的任意一个区内的 p 个码字序列进行时移变换获得移位序列码集；对 移位序列码集中的子序列进行子序列问插获得问插序列码集；将原始 二次同余码码集的码字子序列与问插序列码集的子序列进行交换处理 后获得交换序列码集；对交换序列码集中的码字序列进行转置处理获 得变重二次同余码码集。对 p 个组(G0，G
华中科技大学
2021-04-14
一种语音同步驱动三维人脸口型与面部姿势动画的方法
本成果是获得授权发明专利的专利成果（ZL 201310080656.4）。该成果公开了一种语音同步驱动三维人脸口型与面部姿势动画的方法，通过用户输入新的语音信息，经过预处理之后，在虚拟人的人脸头像上合成与语音同步的口型动画和面部姿势动画。本发明具体包括两个阶段，在训练阶段，通过KNN和HMM的混合模型实现语音可视化建模；在合成阶段，通过用户输入新的语音信息，先进行语音信号的特征提取，再经过KNN和HMM混合模型生成与语音信号相对应的人脸面部姿势和口型帧序列参数，经过平滑处理后，使用Xface软件合成更加细腻、丰富的三维人脸动画。本成果不仅具有重要的理论研究价值，而且在可视通信、虚拟会议、游戏娱乐和教学辅助等领域有着广阔的应用前景。
西南交通大学
2016-06-27
考虑铁损的电动汽车永磁同步电机命令滤波模糊控制方法
本发明属于电机控制技术领域,涉及一种永磁同步感应电动机的混合控制方法,先通过速度检测单元和电流检测单元测得永磁同步感应电动机的实际转速参数和电动机电流值,然后将实际转速参数和电动机电流值分别送给信号控制器模块和能量控制器模块,两个控制模块根据实际转速参数、电动机电流值和给定转速计算出控制电压值并送给选择开关模块,再由选择开关模块根据判断条件选择控制电压值并送给相逆变器,然后三相逆变器根据控制电压值将直流电源转变为三相交流电源驱动被控的永磁同步感应电动机,实现电动机稳定输出;其设计原理简单,安全可靠,控制步骤简单,控制速度精确,控制环境友好。
青岛大学
2021-04-13
一种水产品加工废水的同步脱氮除碳装置及方法
水产品加工行业是典型的高耗水行业，其废水产生量大，对环境污染严重。水产品加工废水具有有机物浓度高、氨氮浓度高、总磷浓度高、盐度高和水温低这“四高一低”的特点。废水中较高的盐度会导致渗透压升高，使微生物发生质壁分离，影响废水的处理效果；另外，由于较高的废水密度，更容易导致活性污泥的上浮流失，导致常规污水处理工艺一般难以达到国家或地方规定的污水处理排放标准。本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种新型工艺和原理的水产品加工废水的同步脱氮除碳方法，该方法以水产品加工过程中排放的各种废水为对象，采用生物新技术对废水进行处理。本发明属于污水处理技术领域，涉及一种海洋水产品类物质和产品加工过程中排放废水的处理工艺技术，特别是一种水产品加工废水的脱氮除碳方法。具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
青岛大学
2021-04-13
全三维电磁粒子模拟软件CHIPIC3D研制
全三维粒子模拟软件CHIPIC是国家*63计划*03主题支持项目“***粒子模拟软件研发”的主要研究内容，其研究目的是在坚实理论基础指导下，深入开展强波粒相互作用理论及HPM和HPMM相关理论研究，建立强流相对论互作用的理论体系，为高功率微波器件理论研究提供一款实用的粒子模拟软件。 因为粒子模拟软件在军事领域有重大应用价值，国外的一些先进粒子模拟软件对我国是禁运的（如美国的MAGIC），从而一些内部技术对我国也是封闭的。本软件是完全依靠国内的自身条件研制完成的，是具有完全知识产权的软件。由本软件运算的准确性（与国外软件比较验证）可以证明本成果使用的技术线路是完全可与国外软件媲美的。 该项目完成了三维电磁粒子模拟理论与算法、软件设计、软件测试等研究内容，突破了高效并行计算、大尺度结构建模、三维PIC/MCC混合算法等关键技术，设计了友好的图形化输入界面及多窗口输出界面，形成了功能完整的CHIPIC3D模拟软件。并最终应用于对高功率微波源、真空电子学太赫兹源、脉冲功率真空器件等进行三维粒子模拟。 该项目主要技术指标如下：1.CHIPIC3D全三维电磁粒子模拟软件在直角及圆柱坐标系下实现了三维FDTD及粒子算法，能对各种对称、非对称结构的高功率微波源及太赫兹波源器件进行三维粒子模拟，模拟结果与实验吻合。2.采用基于消息交换与共享内存相结合的并行计算方法，使加速比达到30以上;3.采用分段建模并行计算的方法，能对30米以上大尺度精细结构进行三维粒子建模及模拟；4.将蒙特卡洛及Vaughan模型算法应用于三维粒子模拟软件，使其能模拟介质表面二次电子倍增、气体放电及介质表面击穿等复杂物理问题；5.采取面向对象的方法，能提供友好的图形化的输入界面及多窗口输出界面。 目前该软件已在中国工程物理研究院流体物理研究所、中国工程物理研究院应用电子学研究所、北京应用物理与计算数学研究所、国营第七七二厂、四川大学电子信息学院、西南交通大学等单位应用。从军事应用角度来看，该软件将缩短我国高功率微波源的研究周期，从而加快我国军队相关武器装备的研究进程；从经济效益角度来看，该软件避免了大量的重复加工及重复试验，节约了大量的人力物力，从而为用户单位带来巨大的经济效益。
电子科技大学
2021-04-10
一种无线电磁自适应清管器及其定位系统
本实用新型公开了一种无线电磁自适应清管器及其定位系统，属于清管器无线电磁自适应定位领域，包括清管器、管道内电磁波发射装置、管道外传感器接收装置，清管器内部安装有管道内电磁波发射装置；所述管道外传感器接收装置包括有传感器，传感器为六个，且六个传感器在三个坐标方向上采用对称结构、均匀分布。可实现清管器的自适应三位定位测量跟踪并且定位的精度较高。
江苏师范大学
2021-04-11