Mixed-layer water oscillations in tropical Pacific for ENSO cycle

The main modes of interannal variabilities of thermocline and sea surface wind stress in the tropical Pacific and their interactions are investigated, which show the following results. (1) The thermocline anomalies in the tropical Pacific have a zonal dipole pattern with 160 W as its axis and a meridional seesaw pattern with 6-8 degrees N as its transverse axis. The meridional oscillation has a phase lag of about 90 to the zonal oscillation, both oscillations get together to form the El Nino/La Nina cycle, which behaves as a mixed layer water oscillates anticlockwise within the tropical Pacific basin between equator and 12 degrees N. (2) There are two main patterns of wind stress anomalies in the tropical Pacific, of which the first component caused by trade wind anomaly is characterized by the zonal wind stress anomalies and its corresponding divergences field in the equatorial Pacific, and the abnormal cross- equatorial flow wind stress and its corresponding divergence field, which has a sign opposite to that of the equatorial region, in the off-equator of the tropical North Pacific, and the second component represents the wind stress anomalies and corresponding divergences caused by the ITCZ anomaly. (3) The trade winds anomaly plays a decisive role in the strength and phase transition of the ENSO cycle, which results in the sea level tilting, provides an initial potential energy to the mixed layer water oscillation, and causes the opposite thermocline displacement between the west side and east side of the equator and also between the equator and 12 degrees N of the North Pacific basin, therefore determines the amplitude and route for ENSO cycle. The ITCZ anomaly has some effects on the phase transition. (4) The thermal anomaly of the tropical western Pacific causes the wind stress anomaly and extends eastward along the equator accompanied with the mixed layer water oscillation in the equatorial Pacific, which causes the trade winds anomaly and produces the anomalous wind stress and the corresponding divergence in favor to conduce the oscillation, which in turn intensifies the oscillation. The coupled system of ocean-atmosphere interactions and the inertia gravity of the mixed layer water oscillation provide together a phase-switching mechanism and interannual memory for the ENSO cycle. In conclusion, the ENSO cycle essentially is an inertial oscillation of the mixed layer water induced by both the trade winds anomaly and the coupled ocean-atmosphere interaction in the tropical Pacific basin between the equator and 12 degrees N. When the force produced by the coupled ocean-atmosphere interaction is larger than or equal to the resistance caused by the mixed layer water oscillation, the oscillation will be stronger or maintain as it is, while when the force is less than the resistance, the oscillation will be weaker, even break.

苜蓿干草和秸秆组合体外发酵营养特性及其利用研究

应用体外发酵产气技术,评价了苜蓿Medicago sativa干草和玉米Zea mays、小麦Triticum aestivum秸秆分别以0∶100、25∶75、50∶50、75∶25和100∶0进行两两组合时的发酵特性。结果表明：不同比例组合产气量（GP）、理论最大产气量（A）、产气速率（b）及产气延滞时间（LAG）变化趋势不同;苜蓿干草与玉米秸秆按50∶50的比例或苜蓿干草与小麦秸秆按75∶25的比例组合时的效应明显好于其他组合。48 h产气量与粗蛋白（CP）（P〈0.05）及中性洗涤可溶物（NDS）含量呈正相关关系,而与中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、半纤维（HC）含量及NDS/CP（P〈0.01）呈负相关关系;理论最大产气量与CP、NDS的含量呈正相关关系,与NDF、ADF、HC和NDS/CP（P〈0.01）呈负相关关系;产气速率与CP（P〈0.01）、HC（P〈0.01）、NDS（P〈0.01）呈极显著正相关关系,分别与NDF（P〈0.01）、ADF（P〈0.01）、NDS/CP（P〈0.05）呈负相关关系;产气延滞时间与饲草料的主要营养成分的相关关系不明显,只与NDS/CP（P〈0.05）呈显著正相关关系。结论认为,饲草中非结构性碳水化合物与蛋白质比例决定了体外发酵产气的特性。生产实践中应针对低质粗饲料营养特性,适当添补易发酵或高蛋白牧草,提高粗饲料利用效率。

Spatial and temporal relationships between precipitation and ANPP of four types of grasslands in northern China

Precipitation is considered to be the primary resource limiting terrestrial biological activity in water-limited regions. Its overriding effect on the production of grassland is complex. In this paper, field data of 48 sites (including temperate meadow steppe,temperate steppe, temperate desert steppe and alpine meadow) were gathered from 31 published papers and monographs to analyze the relationship between above-ground net primary productivity (ANPP) and precipitation by the method of regression analysis. The results indicated that there was a great difference between spatial pattern and temporal pattern by which precipitation influenced grassland ANPP. Mean annual precipitation (MAP) was the main factor determining spatial distribution of grassland ANPP (r~2 = 0.61,P ＜ 0.01); while temporally, no significant relationship was found between the variance of AN PP and inter-annual precipitation for the four types of grassland. However, after dividing annual precipitation into monthly value and taking time lag effect into account, the study found significant relationships between ANPP and precipitation. For the temperate meadow steppe, the key variable determining inter-annual change of ANPP was last August-May precipitation (r~2= 0.47, P = 0.01); for the temperate steppe, the key variable was July precipitation (r~2 = 0.36, P = 0.02); for the temperate desert steppe, the key variable was April-June precipitation (r~2 = 0.51, P ＜0.01); for the alpine meadow, the key variable was last September-May precipitation (r~2 = 0.29, P ＜ 0.05). In comparison with analogous research, the study demonstrated that the key factor determining inter-annual changes of grassland ANPP was the cumulative precipitation in certain periods of that year or the previous year.

基于CAN总线的机器人示教盒通讯系统的设计

研发了基于CAN总线的新型机器人示教盒系统,采用ARM芯片为核心,并在其上运行了实时操作系统μC/OS-II。设计了一套CAN网络通讯协议,实现了一个示教盒同时示教多台机器人的一对多示教模式,在很大程度上改进和提高了机器人示教盒的性能。

基于DSP的永磁同步电机的控制设计与实现

介绍了采用TMS320LF2407A芯片实现对永磁同步电机(PMSM)的设计与控制,讨论了空间矢量脉宽调制(sVPWM)控制方法,并给出了控制系统的硬件设计和软件实现。试验结果表明该系统具有较好的跟踪性能,稳态精度较高;TMS320LF2407A作为DSP控制器24x系列的新成员,是电机数字化控制的升级产品。

一种新的角加速度估计方法及其应用

首先提出了一种新的基于卡尔曼滤波及牛顿预测的角加速度估计方法,在已知电机驱动系统位置信息的情况下,利用卡尔曼滤波实时估计系统的角加速度;同时采用牛顿预测方法解决估计算法的滞后问题,进一步提高了估计加速度的响应频带．以此为基础,本文进一步分析了利用估计加速度进行反馈控制以增强系统对外扰动的鲁棒性问题,提出了加速度反馈控制策略的设计准则并分析了稳定性．在一个直接驱动机器人关节上针对上述加速度估计及控制方法进行了实验研究:将估计加速度的实验结果与实测加速度(利用加速度计)的实验结果进行了比较分析,从而定量地揭示出估计加速度及其反馈控制在实际系统中的可行性及有效性．

可重构机器人体系结构及模块化控制系统的实现

本文提出了一种适用于新型可重构星球机器人的模块化控制系统,根据机构和运动特性,基于CAN总线和分布式控制器技术,将系统结构和功能分解成不同模块由各自的控制器独立执行,建立具有任务层和运动层的分层次控制结构,实现了组合式规划、分布式控制的混合式控制方法。本文设计了两种不同的控制器,并采用PPG脉冲宽度调节方法实现了对在机器人上使用的R/C电机的标定和控制。通过在子机器人原理样机上进行实验,验证了这套控制系统和控制体系结构的可行性。

仿人机器人控制系统的研究与实现

根据仿人机器人控制性能的要求,设计开发了关节控制器,并通过CAN总线把各个关节控制器、力传感器及上位机连接在一起,构成了分布式控制系统.利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,把监控台、头部、上身和移动平台连接在一起,构成了仿人机器人完整的控制系统.最后提出了一些设想以提高系统的性能.

一种3自由度并联柔索驱动柔性操作臂的建模与控制

以一种3自由度并联柔索驱动机器人为研究对象,研究这种并联柔性系统的控制规律。考虑到运动描述的唯一性及易测性,取约束关节的位置作为广义关节变量,用以描述操作臂的运动状态。在此基础上分析了操作臂的运动学和静力学关系,建立了并联柔性系统的动力学模型。然后,以轨迹控制为目标,分别基于刚性模型和柔性模型设计控制器,并对系统的性能进行分析和仿真。结果表明:基于刚性模型控制器的性能较差,而基于柔性模型的奇异摄动方法则可以获得较好的控制效果。

仿人机器人系统的研究与实现

针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计开发了机器人的关节控制器,并利用CAN总线把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的分布式控制系统;利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,构成了仿人机器人完整的控制系统。最后提出了一些设想以提高系统的性能。

类Lyapunov理论在类人形机器人任务空间内跟踪的应用

考虑了类人形机器人的各种不确定因素,提出了其手臂控制的新方法.基于类Lyapunov方法,设计出具有鲁棒性功能的任务空间控制器.该方法得到的控制器不但在有限确定时间内达到稳定跟踪,而且不需要雅可比矩阵求逆,对一定类型的外部干扰具有鲁棒性功能.最后通过数值仿真显示了所得结果的有效性及其应用方法.

基于CAN的仿人机器人控制器的设计与实现

本文针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计并实现了基于CAN的关节控制器,并利用CAN把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的控制系统。主要包括仿人机器人的总体结构、控制器的硬件与软件的设计实现、控制系统的拓扑结构等,并提出了一些设想以提高系统的性能。

一类非完整约束动力学系统的人工场导向控制

对于一类具有轮式移动机构的非完整动力学系统，本文通过建立人工场的方法来实现其位姿镇定、轨迹跟踪和路径跟踪等控制问题。人工场用于导向和控制方向角，而通过辅助的线速度控制以获取最佳收敛路径。控制器设计中同时兼顾动力学扰动及实际系统速度和输出力矩的饱和限制，所得控制器对于跟踪问题仅需知道期望位姿，而且结构简单、鲁棒性强、便于实现。

一类载人潜水器的改进LQG控制研究

针对一类载人潜水器(MSV,MannedSubmersibleVehicle)在动力定位中多自由度之间存在的强耦合、非线性,以及系统参数的时变特性,文章采用带遗忘因子的递推最小二乘法和平方根法对系统参数进行辨识,然后在状态空间进行多输入多输出(MIMO)线性系统的最优控制研究。仿真结果表明,该两种改进LQG控制方法对于外界扰动以及系统的参数时变具有良好的控制效果,控制精度得到提高,为实际载人潜水器控制系统的多自由度动力定位控制提供了坚实的依据。

基于DSP的烟支在线检测及调整系统

针对高速卷接机组检测电路结构复杂,检测和调整相对滞后的问题,基于烟支质量检测的基本原理,设计开发了基于DSP的烟支质量检测及智能调整系统。本文讨论了该系统硬件和软件的设计思想及系统的组成结构,对该系统的各个模块的功能及实现方法进行了详尽的描述。通过对高速卷接机组工作过程进行在线检测,实现对烟支质量的控制及不合格烟支的剔除,做到实时智能处理,保证了烟支的质量。