基于匹配实测表面肌电信号的模型参数辨识

目的 通过对仿真与真实表面肌电信号(sEMG)的波形匹配以及肌疲劳现象的分析,研究sEMG信号的模型参数辨识问题. 方法 在运动单位仿真的基础上,引入神经激励对运动单位的募集和发放控制特性,建立了一个较为完善的sEMG信号生理学模型.利用调整模型相关生理参数使仿真与真实sEMG信号的运动单位动作电位(MUAP)波形相匹配的方法,实现对模型参数进行估计,通过调节肌纤维传导速度(MFCV)使仿真与真实sEMG信号的平均频率(MNF)及中值频率(MDF)拟合直线趋势相似的方法,研究肌肉的疲劳现象及其机理. 结果 适当调节sEMG信号模型参数可使仿真信号波形逼近真实sEMG信号波形,各个肌纤维的MFCV在模拟恒力持续收缩过程中减小时,仿真信号的MNF和MDF拟合直线呈下降趋势. 结论 采用模型方法能够实现仿真与真实sEMG信号波形的良好匹配,并能够有效地表达肌肉的疲劳过程,可应用于肌电信号相关领域的研究.     

空间站用反向减压阀可靠性预估

目的针对空间站环境控制与生命保障系统用反向减压阀可靠性预估困难的问题,分析常用阀门可靠性预估方法的不足,提出面向航天小批量产品的可靠性预估方法。方法建立减压阀数学模型和仿真模型,使用AMEsim软件对其静、动态特性进行分析,通过试验数据校核仿真模型的准确性,并基于仿真数据预估减压阀静、动态特性的可靠性。结果减压阀静、动态特性仿真曲线与实测数据误差在3%以内,通过可靠性预估,获得以出口压力为表征量的减压阀静态特性可靠性参数和以系统阻尼比为表征量的减压阀动态特性可靠性参数。结论基于AMEsim仿真结果分析的可靠性预估可为小批量航天减压阀可靠性计算提供一种方法。     

BLSS中光藻反应器的模型与仿真实验研究

目的 对生物再生式生命保障系统(BLSS)中的绿藻培养单元--光藻反应器(LABR)的数学模型和计算机仿真模型进行研究.方法 运用系统动力学和化学计量学原理,在实验数据的基础上建立LA-BR系统的数学模型,进而建立其仿真模型,进行计算机实验,模拟系统在不同参数下的动态.结果 模型的有效性检验表明,本文所建立的LABR的数学模型和仿真模型是有效的,可用于LABR进一步的深入研究.结论 通过对LABR模型的仿真实验研究,可以大大减少实际研究所需时间和投入,为对BLSS中的其他子系统的类似研究提供理论和方法上的借鉴.     

渐消记忆递推最小二乘法在呼吸力学参数估计中的应用

油酸及组胺两种急性肺损伤犬模型检验了渐消记忆递推最小二乘算法辨识跟踪慢时变呼吸力学参数的效果,除肺力学参数外,还对胸-肺系统总的呼吸力学参数进行了估计。此外,还与用最小二乘曲线拟合法得出的参数估计结果作了比较。结果表明:渐消记忆递推最小二乘(RLS)法精度高、收敛速度快,适于跟踪慢时变的呼吸力学参数。作者认为,针对临床监测目的,以选用一室一阶线性呼吸力学模型跟踪呼气相的呼吸力学参数为宜。     

Method for Measuring Respiratory Mechanics Parameters and Implementing it Under Weightlessness Condition

目的 研究失重情况下的航天员呼吸运动,准确获取其呼吸力学参数.方法 在对国内外相关研究成果进行调研的基础上,提出基于气体流量传感器和压力传感器的呼吸力学参数检测方法.结果 设计并完成了硬件电路与软件编写.采用三次拟合法对标定数据进行曲线拟合,所得气体流量拟合的相关系数达到0.99,而压力拟合的相关系数达到0.995.对硬件电路测试,测得最大相对误差小于1％.经实验结果分析得出系统最大相对误差仅为4％,且结果稳定性良好,符合系统的要求,且实现了测试设备的小型化.结论 样机具有良好的稳定性和精度,参数实时显示.     

载人航天器固态胺吸附动力学模型研究

目的研究固态胺吸附过程的动力学模型,为后续载人航天器固态胺系统的设计提供精确的理论分析方法。方法在分析多个动力学模型的基础上,选择分数阶动力学模型作为固态胺吸附模型;设计不同温度下吸附性能实验,利用热重仪,获得固态胺样品的吸附能力,辨识出分数阶吸附动力学参数k、m、n;采用其它吸附模型,并识别其参数,计算模型误差,获得最佳动力学模型。结果 H-S分数阶模型在各个条件下的误差均最低,与仿真曲线结果一致,能正确反映固态胺复杂吸附机理;温度升高,固态胺CO_2吸附性能呈线性显著下降趋势;浓度越高,吸附速率越快,吸附量也越大。结论 H-S分数阶是目前反映固态胺吸附动力学过程的最佳模型,能反映出多个工况下多个吸附阶段综合作用的结果,在固态胺系统仿真与设计时可采用此动力学模型作为理论依据。     

非容积依赖性呼吸力学参数的估计及敏感度分析

呼吸力学参数是反映呼吸系统力学特性的重要生理指标,呼吸力学参数测量对临床医学以及特种劳动作业人员的健康鉴定及医学选拔均有重要意义。应用呼吸力学模型描述呼吸活动过程中呼吸驱动压P(t),呼吸流率V(t)以及肺容积V(t)之间的关系是呼吸力学参数测量与估计的理论基础。由于肺弹性系数、气道阻力对肺容积的依赖性,反映P(t)、V(t)、V(t)之间关系的呼吸力学模型应是非线性模型。然而,以往文献报道的呼吸力学模型大都为线性模型,应用线性模型估计呼吸力学参数仅在肺容积小范围变化时是有效的。根据呼吸力学原理,本文作者得到以下非线性呼吸力学模型:P(t)=(γ/V(t)+β)V(t)+σln(Vmax-V(t))+μ(Ⅰ)P(t)=(α/V(t)V(t)+σln(Vmax-V(t))+μ(Ⅱ)模型中,参数γ,β分别反应外周及中心气道阻力,α反映集总气道阻力;σ、μ反映肺弹性特性。数值仿真及参数估计敏感度分析结果表明:(1)模型(Ⅰ)中,γ、β参数估计的准确度较低,σ、μ参数估计的准确度较高;(2)模型(Ⅱ)中,α参数估计的准确度高于模型(Ⅰ)中γ参数估计的准确度;(3)两个模型中,肺弹性参数估计的准确度基本一致且均高于气道阻力参数估计的准确度。实际测量了8名健康被试者深吸气时的食道压力,呼吸流率及肺容积变化。用本文得到的非线性呼吸力学模型拟合实验数据,用最小二乘法估计模型中的非容积依赖性呼吸力学参数。结果表明,本文作者建立的模型可反映呼吸驱动压,呼吸流率及肺容积之间的关系。模型(Ⅰ)中,γ、β的变异系数大于σ、μ的变异系数;模型(Ⅱ)中,α的变异系数亦大于σ、μ的变异系数;模型(Ⅱ)中α的变异系数小于模型(Ⅰ)中γ、β的变异系数。以上结果与参数估计敏感度的理论分析相符。     

血栓非线性黏度性质研究

【摘要】 目的 根据真实血栓的实验数据，建立血栓流变学黏度模型，初步实现血栓分类。方法 采用旋转式流变仪检测离体1 h血栓黏度与剪切速率的关系。通过实验数据拟合已知的黏度模型。结果 血栓流变学实验表明，血栓呈剪切变稀的假塑性流体特征，采用幂律方程和Herschel- Bulkley方程拟合血栓黏度随剪切速率变化曲线，发现Herschel- Bulkley方程拟合精度更高；在此基础上，对方程中初始屈服应力（τ0）参数进行讨论和分析，以τ0=500 Pa为指标初步划分了血栓类型。结论 从某种意义上为临床取栓提供了生物力学判断依据，为研究血栓内部成分提供了理论参考。     

失重条件下呼吸力学参数测试方法及实现

目的研究失重情况下的航天员呼吸运动,准确获取其呼吸力学参数。方法在对国内外相关研究成果进行调研的基础上,提出基于气体流量传感器和压力传感器的呼吸力学参数检测方法。结果设计并完成了硬件电路与软件编写。采用三次拟合法对标定数据进行曲线拟合,所得气体流量拟合的相关系数达到0.99,而压力拟合的相关系数达到0.995。对硬件电路测试,测得最大相对误差小于1%。经实验结果分析得出系统最大相对误差仅为4%,且结果稳定性良好,符合系统的要求,且实现了测试设备的小型化。结论样机具有良好的稳定性和精度,参数实时显示。     

五种烃类及卤代烃类化合物在活性炭上的混合吸附等温线数据拟合研究

目的 针对密闭空间的空气净化问题,探讨多组分平衡吸附理论.方法 通过顶空色谱法和床层动态法采集正己烷(C6H14),四氯化碳(CCl4),苯(C6H6),三氯甲烷(CHCl3),1,2-二氯乙烷(C2H4Cl2)五种物质的单组分和混合吸附等温线,选用吸附等温线模型进行处理.结果 采集了五种化合物的吸附等温线和混合吸附等温线,Langmuir-Freundlich模型能对数据较好的拟合.结论 多组分参数不同于单组分参数,表现了各组分在混合吸附中的相互作用不可忽略.