针对一类参数未知的非线性离散系统, 提出一种基于改进型BP神经网络的多模型控制方法。首先将非线性系统表示为线性部分和非线性部分。当非线性部分对系统影响较小时, 则直接采用基于固定模型和自适应模型而设计的鲁棒控制器对系统进行控制；而当非线性部分对系统影响较大时, 则采用基于改进的BP神经网络的自适应控制。其次, 利用切换准则对控制输入进行平滑切换并给出了稳定性证明。最后, 仿真结果表明所提方法能提高系统控制品质、减少控制信号的振荡。
多模型控制 非线性 改进型BP神经网络 系统辨识模型 multi-model control nonlinearity improved BP neural network system identification model
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200260
1 上海电力大学 能源与机械工程学院, 上海 200090
2 机械工业清洁发电环保技术重点实验室, 上海 200090
3 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室, 广西有色金属及特色材料加工重点实验室, 南宁 530004
Fe-N/C催化剂在氧还原反应中的作用机理对于开发高效、可持续使用的非贵金属催化剂在聚合物电解质膜燃料电池中的应用至关重要, 但目前仍存在很多的难以攻克的问题。为了揭示纳米结构与电化学活性的关系, 本研究开发了一种具有高电化学活性的Fe-N/C氧还原催化剂, 该催化剂含有Fe-Nx位点和被氮掺杂的碳纳米管包裹的Fe/Fe3C纳米晶体两种具有氧还原反应电化学活性的纳米结构。尽管不含贵金属铂, 本研究合成的Fe-N/C催化剂在碱性条件下仍显示出较高的ORR活性, 半波电势为0.86 V(vs RHE), 质量活性为18.84 A/g(0.77 V(vs RHE), 极限电流密度为-4.3 mA·cm -2。同时, 电子转移数为3.7(0.2 V(vs RHE), 说明Fe-N/C催化剂中4电子ORR反应的比例较高。石墨烯包覆的金属Fe/Fe3C纳米晶生长N-CNTs后, 材料的导电性有所提高, 并且Fe-Nx活性位点在Fe/Fe3C纳米颗粒表面分布均匀, 改善了材料的电化学活性。本研究为非贵金属氧还原电催化剂的继续深入研究以及广泛应用于商业化生产提供了一定的借鉴和依据。
电化学 催化剂 纳米材料 氧还原反应 electrochemistry catalyst nanomaterial oxygen reduction reaction 红外与激光工程
2020, 49(7): 20190461
1 北京科技大学 机械工程学院,北京 100083
2 北京自动化控制设备研究所,北京 100074
半导体激光器作为原子磁强计的重要组成部分，其波长和功率主要由电流和温度决定，而传统的直流温控系统会对磁强计产生磁场干扰。针对高精度电流控制、温度控制和磁场干扰问题，设计了一种激光器恒流源驱动和交流控温系统。首先，设计基于功放的高精度激光器恒流源驱动系统；然后，设计交流温度调制解调检测和交流加热驱动系统；最后，采用STM32控制器、高精度AD采集和DA输出结合温度模糊自适应PID控制算法进行高精度温度控制。实验结果表明：在42 ℃温度下控制精度为±0.005 ℃，在32 mA电流下稳定度为±0.5 μA，为激光器光功率和波长稳定性奠定基础。
半导体激光器 交流温度控制 精密电流 模糊自适应PID semiconductor laser AC temperature control precision current fuzzy adaptive PID 红外与激光工程
2019, 48(9): 0905004
1 太赫兹光电子学教育部重点实验室，北京市太赫兹波谱与成像重点实验室， 首都师范大学 物理系，北京 100048
2 北京联合大学 基础部，北京 100101
3 北京理工大学 光电学院，北京 100081
利用太赫兹时域光谱系统研究温度对GaAs基底上生长的太赫兹亚波长金属结构的透过率及共振特性的影响。实验发现，温度从低温80 K升高至380 K，样品的透过率逐渐降低，且低频共振频率处有轻微的红移现象。通过研究共振带区域及远离共振带区域的透过率情况，分析了总体透过率降低的根本原因在于温度升高导致GaAs基底的本征载流子浓度升高；共振凹陷减弱是由于基底载流子的变化致使透过率升高形成的；红移现象的产生是由于温度升高导致样品折射率增大。此外，该研究可以为太赫兹范围的功能器件在实际应用和生产制造中提供有意义的参考。
太赫兹 温度 亚波长金属结构 terahertz temperature subwavelength metal structure
随着航天遥感需求的不断提高，光学遥感器的口径越来越大，光学元件的支撑和重力变形对光学系统的影响难以消除，因此需要在轨调整光学元件位置变量，来补偿主镜面形误差引起的系统光学性能的下降。以一个大口径同轴三反射式光学系统为例，在理论上分析了次镜的倾斜、偏心和轴向位置引起的初级像差的变化，得出次镜的在轨补偿能力。利用Zernike多项式模拟主镜面形误差，通过调整次镜的位置自由度，分别补偿主镜的球差、彗差和像散，给出了仿真结果，并进行了工程可实现性分析。结果表明，次镜的位置自由度调整能够补偿主镜的彗差，并能够补偿一定量的像散，但是只能补偿小量球差。
光学设计 在轨补偿 光学系统 初级像差 Zernike多项式
红外光学遥感器的杂散辐射源分为外部辐射源和内部辐射源，其杂散光分析与抑制原理均与可见光谱段的遥感器有较大差别。在红外光学遥感器杂散光抑制设计中，外杂散光和内杂散光的抑制措施通常相互矛盾，但又必须采取最优措施以达到对二者同时抑制的效果。通过研究同一抑制措施在不同状态时外杂散光和内杂散光的变化趋势，提出红外光学遥感器杂散辐射的综合抑制思想。对某红外预警相机的杂散辐射进行了实例分析，通过研究抑制措施输入值改变时内杂散光和外杂散光的变化趋势，并分析关键表面的特性，最终找出抑制措施的最优输入，分析结果满足内杂散光和外杂散光的综合抑制要求。
遥感 红外 外杂散光 内杂散光 发射率 综合抑制
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Abstract
Er3+ ions embedded in silica thin films co-doped by SnO2 nanocrystals are fabricated by sol-gel and spin coating methods. Uniformly distributed 4-nm SnO2 nanocrystals are fabricated, and the nanocrystals showed tetragonal rutile crystalline structures confirmed by transmission electron microscope and X-ray diffraction measurements. A strong characteristic emission located at 1.54 μm from the Er3+ ions is identified, and the influences of Sn doping concentrations on photoluminescence properties are systematically evaluated. The emission at 1.54 μm from Er3+ ions is enhanced by more than three orders of magnitude, which can be attributed to the effective energy transfer from the defect states of SnO2 nanocrystals to nearby Er3+ ions, as revealed by the selective excitation experiments.
160.4236 Nanomaterials 160.5690 Rare-earth-doped materials 260.3800 Luminescence Chinese Optics Letters
2012, 10(9): 091603
首都师范大学物理系， 太赫兹光电子学省部共建教育部重点实验室， 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室，中关村开放实验室， 北京 100048
由于亚波长人工材料具有许多特殊的光学性质，目前，利用这些性质在微波波段设计出了多种功能器件。但是，太赫兹波段亚波长材料的尺寸较小以及太赫兹源和探测器的限制，太赫兹功能器件的制作与应用受到了一定制约。为了实现太赫兹滤波，利用时域有限差分（FDTD）方法研究了太赫兹亚波长金属条阵列结构的太赫兹透射性质，结果发现，一个单胞内包含多个金属条的周期结构其太赫兹透射谱中可以出现多个吸收峰，从而可以实现多频段太赫兹滤波。另外，通过改变金属条的结构可以使吸收峰加宽，从而加大了太赫兹滤波范围，最终设计出了宽吸收带的太赫兹滤波器件。
材料 太赫兹 时域有限差分 亚波长 金属条 中国激光
2011, 38(s1): s111001
