新技术讲座大作业
综述报告
无人机编队飞行控制技术研究
学号姓名分数xxxxxxx Xxx
南京航空航天大学自动化学院
xxxx年xx月
目录
目录 (2)
1 绪论 (1)
2 问题描述 (2)
3 发展现状 (3)
4 未来展望 (6)
6 结论 (7)
7 对本课程的意见和建议 (7)
参考文献 (8)
1 绪论
无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UA V)是一种具有自主飞行控制能力、无人驾驶的飞行器。自91年海湾战争中无人机得到成功运用以来，经过这几十年的发展，无人机技术已相对成熟，并在诸如执行军事侦查、军事打击、搜索救援、监督执法、空中测绘以及航空摄影等领域得到了广泛应用。
尽管如此，使用单无人机执行指定任务时仍存在问题。军事方面，如执行侦察任务时，单架无人机可能会受到侦查设备角度的限制，不能从多个不同方向对目标区域进行观测；当面临大范围搜索任务时，不能有效地覆盖整个侦察区域；而如果是执行攻击任务，单架无人机在作战范围、杀伤半径、摧毁能力以及攻击精度等方面受到的限制，会影响整个作战任务的成功率；另外，一旦单架无人机中途出现故障，必须立即中断任务返回，但在战争中有可能贻误战机而破坏整个作战计划。而在民用方面，现在各物流公司对货运无人机兴趣广泛，但是单架无人机的载重量、货物安全、无人机自身安全等很明显有缺陷。
为了克服单机飞行缺点、实现单机功能最大化、拓宽无人机使用范围，达到安全、高效、可靠地执行各种任务，编队飞行的概念被提了出来。
编队飞行能更高效的完成各种任务，拓宽无人机的使用范围。例如执行复杂任务时，可以将复杂任务拆分成不同简单的子任务，分配给编队中的不同无人机，从而一次飞行即可完成单机多次才能完成的任务，提升效率。在拓宽无人机应用领域上，多机编队协作能够完成单机不能完成的任务，如高精度定位、多角度成像及战区通信中继等，并且单机一般只对目标进行二维测量或成像，而多机以一定队形测量目标，再通过相应算法，则可以得到目标的三维信息。另外在使用无人机进行物流配送时，多无人机协同工作可以解决单无人机的载重能力不足、单无人机不能较好保证货物及自身安全等问题。
编队飞行能更可靠，更安全的完成各种任务。在无人机执行任务过程中,难免由于各种意外而造成损失。当无人机因突发情况而不能继续执行任务时,对于单无人机来说，就意味着任务失败,而对编队飞行的无人机来说,只是任务的完成程度受到了影响，另外可以在编队中编入备用无人机以确保整个编队能够继续执行任务。这种可靠性和冗余度在复杂多变的任务中(特别是战场中)尤为重要，这
是无人机编队飞行的一个突出的特点和优势。
另外无人机在采用编队飞行的时候，不但可以减小整个机群所受到的空气阻力，甚至可以获得与大展弦比飞机相当的气动性能。除此之外，在气象勘探、森林防火、紧急救援等其他领域也有着广阔的应用前景。
基于上述，多无人机编队飞行应运而生。实现编队飞行就需要编队飞行控制技术，编队控制技术最早是针对空间飞行器（主要是卫星）提出，用于提高卫星对地观测的覆盖率。无人机编队飞行控制的具体含义为：控制无人机在编队飞行时，编队成员间保持较为固定相对空间位置，满足任务需要和适应周边环境约束，例如障碍规避等。
理论研究上，众多科研机构和学者对无人机编队飞行控制相关问题进行了深入研究，例如美国空军研究实验室、西弗尼亚大学、麻省理工学院、宾夕法尼亚大学的GRASR实验室、加拿大康考迪亚大学的张友民教授等都有相关专著的发表。工程应用方面，美国在多无人机协同编队方面的研究已经走在了前面，2012年10月23日在太平洋万米高空，两架改进型“全球鹰”无人机编队飞行，顺利完成了空中自主加油试验。我国也已开展了多无人机协同领域的研究，推出了众多相关的预研课题和前期工程准备。
2 问题描述
无人机编队控制大体可分为两类基本问题：运动协调控制和覆盖协调控制。运动协调主要包括编队队形保持、集结、解散、重构、变换和编队避障，其中，队形保持是运动协调的核心问题，即研究编队在运动中如何保持队形不变。覆盖协调是指编队的任务规划和分配，包括部署、搜救、勘探，以及攻击目标的分配等。
本文主要关注运动协调中的问题。编队飞行的第一个问题是实现编队的组建、解散。队形变换则主要发生在以下情况，根据任务需要调整队形以及成员间的相对位置；新成员加入或者某些无人机脱离编队。队形变换的过渡过程中，关键问题是制定每个编队成员的运动轨迹，使队形变换从初态到终态满足一定约束，如时间、碰撞避免、安全距离保障约束等。当然，变换方法与队形变换前后的编队队形、特征有关。
编队集结或者变换完成后，队形控制和队形保持就成为了要考虑的关键问题。飞行中的无人机容易受到各种干扰，尤其是密集编队中的无人机还会受到编队中其他无人机的干扰，这些干扰都会对队形保持产生影响，尤其是这些干扰可能会导致编队中无人机发生碰撞。为了使编队飞行中，队形结构保持不变以及抗干扰等，编队飞行的控制策略就显得尤为重要。
飞行控制策略包括两方面，一是多机间的信息交互，二是队形控制算法。信息交互控制策略方面，一般有集中式控制、分布式控制和分散式控制三种方式，每一种方式都有其独特的定义和优势，又有各自的缺点。队形控制算法方面，为了提高算法的鲁棒性和安全性，一般都会考虑飞行过程中存在的不确定性因素，如机间通信丢包、时间延迟，避免机间碰撞也是算法需要考虑的。
3 发展现状
编队控制技术最早是针对卫星提出，用于提高卫星对地观测的覆盖率。进入21世纪以来，国内外在无人机编队控制方面开展了大量理论探索和实际研究。编队飞行控制的具体含义为：当多个无人机组成编队飞行时，相互之间要保持基本不变的相对位置以满足任务需求，同时也要适应周边环境，例如障碍规避。
当前无人机编队控制大体可分为两类基本问题：运动协调和覆盖协调。运动协调主要包括编队队形保持(Formation Keeping)、集结(Swarm)、解散(Dissolution)、重构(Formation Reconfiguration)、队形变换(Formation Change)和编队避障(Collision Avoidance)，其中，队形保持是运动协调的核心问题，即研究编队在运动中如何保持队形不变。覆盖协调是指编队的任务规划和分配，包括部署、搜救、勘探，以及攻击目标的分配等。
本文主要关注运动协调中的问题。目前国内外对其的研究现状如下。
编队飞行的第一步是实现编队的组建、解散，在这方面，国内外学者已开展了相关研究。无人机的集结控制方案的发展从最初的主要防止各成员之间的分离，快速集结到利用势场法模拟聚集行为和凝聚力以防止碰撞、实现集群的稳定性。另外也有利用行为法的集结模式，如模拟鸟类、蚂蚁和鱼类的集群行为。也有长机-僚机法、最优集结路径法等等。
队形变换主要发生在以下情况，根据任务需要调整队形以及成员间的相对位
置；新成员加入或者某些无人机脱离编队。队形变换的过渡过程中，关键问题是制定每个编队成员的运动轨迹，使队形变换从初态到终态满足一定的约束集，如时间、碰撞避免、安全距离保障等等。当然，变换方法和队形变换前后的编队队形、特征有关。关于队形变化的算法主要有基于Dijkstra算法的队形变换法，更一般的方法，可以考虑先将编队解散，再进行编队集结。
编队集结或者变换完成后，队形控制和队形保持就成为要考虑的关键问题。根据任务需要以及为了发挥编队飞行的能耗效率高等优势，编队队形有雁形、平行、纵列、蛇形、球形等编队。飞行中的无人机会受到各种干扰，尤其是密集编队中的无人机还会受到编队中其他无人机的干扰，这些干扰都对队形保持产生影响，尤其是这些干扰可能会导致编队中无人机发生碰撞。
为了使编队飞行中，队形结构保持不变以及抗干扰等，编队飞行控制策略就显得尤为重要。飞行控制策略包括两方面，一是多机间的信息交互，二是队形控制算法。
信息交互控制策略方面，一般有集中式控制、分布式控制和分散式控制三种方式，每一种方式都有其独特的优势和缺点。
(1)集中式控制。编队中的每架无人机都要把自己的位置、速度、姿态和运动目标等信息和编队中所有无人机进行交换。这种情况下，每架无人机都知道编队中每个成员的信息，理论上控制效果最好。但是由于需要进行大量的通信，而通信中容易产生冲突，计算量大，对机载计算机的性能要求较高，系统和控制算法复杂。
(2)分布式控制。编队成员仅将自己的信息和其附近的无人机进行交换。这种情况下，每架无人机仅需要和与之相邻的无人机进行通信，虽然控制效果相对较差，但通信需求大大减小，这就能减少机载计算机的计算量，系统实现相对简单。
(3)分散式控制。每架无人机只保持和编队中约定点的相对关系，不和其他无人机进行信息交换。其控制效果最差，基本没有通信需求，计算量也最少，但结构最为简单。
从以上的比较可以看出，分布式的效果弱于集中式控制，但其通信拓扑结构简单可靠、通信需求小，容易避免信息冲突。从工程角度看，这样的结构便于实
现和维护。除此之外，分布式控制策略适应性强，并具有较好的扩充性和容错性，如执行任务的途中任务突然变更需要新的无人机加入编队，或者某架无人机由于故障不能继续完成任务需要脱离编队并补充新的无人机的情况。由于分布式控制能够将突发的影响限制在局部范围内，因此目前对编队信息交互的研究热点也逐渐由集中式控制转向分布式控制。
队形控制算法方面，为了提高算法的鲁棒性和安全性，一般都会考虑飞行过程中存在的不确定性因素，如机间通信丢包、时间延迟、未知干扰等等。同时，避免机间碰撞也是算法需要考虑的。目前相对成熟且比较通用的队形控制算法主要有：(1)长机—僚机法，(2)基于行为，(3)虚拟结构法，(4)人工势场法。
(1)长机—僚机法。长机—僚机法是一种跟随保持。即编队中的每架无人机与编队中领航机的相对位置不变。这种控制策略的特点是，根据队形结构，通过对长机的速度、偏航角和高度跟踪来调整僚机。长机—僚机法原理简单、易于实现。但若出现误差，误差会逐级向后传播放大，因此容易受干扰影响。针对这种情况，有研究人员结合鲁棒控制、极值搜索控制、自适应控制等多种控制技术，改进了这种控制策略。
(2)基于行为法。编队飞行过程中，每架无人机对传感器输入信息的有4中可能的行为响应：碰撞避免、障碍物回避、目标获取和队形保持。这种方法的特点是借助行为响应控制的平均权重来确定编队中每一架无人机该采用哪一种行为响应方式。有研究人员结合遗传算法、电势场方法来决定控制权重，以选择合适的行为响应来保持队形和规避障碍物。这种方法是一类模拟生物反应行为机制的编队控制方法，具有很好的灵活性和鲁棒性，但是无法实现精确的队形保持，也不容易用数学方法对系统进行稳定性分析。
(3)虚拟结构法。虚拟结构法是长机—僚机法的改进，这里的长机是合成虚拟长机。该方法通过共享编队虚拟结构的状态信息进行编队控制，可以任意设定编队队形，能够实现精确的队形保持，但让编队中每个成员所获得的虚拟结构信息保持同步是该方法的难点。
(4)人工势场法。人工势场法通过构造人工势场函数实现队形控制，函数分为两部分：相邻两个成员间相互吸引的部分，两机之间距离偏大时，这部分函数起主要作用，使两机相互靠近；相互排斥的部分，两机之间距离偏小时，这部分
起主要作用，促使两机分离。这种方法可以有效的避免的编队成员之间的相互碰撞，并且这种方法物理意义清晰，构造简单，非常适合可自由运动质点的编队控制，但它难以处理非完整运动学约束。
除了上面详细讲述的算法之外，还有PID法、神经网络、模糊控制以及视觉传感器技术等编队控制算法。当然编队控制方法之间的界限并不是很清晰，实际编队飞行控制中，它们经常混合使用。
4 未来展望
基于上述可知，当前无人机编队飞行控制大体解决两类基本问题：运动协调和覆盖协调。运动协调主要包括编队队形保持、集结、解散、重构、队形变换和编队避障，覆盖协调是指编队的任务规划和分配，包括部署、搜救、勘探，以及攻击目标的分配等。
编队组建控制有很多方法，目前主要有：人工势场法，仿生行为等集结模式。队形变换主要有基于Dijkstra算法的队形变换方法，也可以考虑先将编队解散，再进行集结。编队队形有雁形、平行、纵列、蛇形、球形等编队，不同队形具有不同的气动特性，而有些紧密队形的气动特性带来的气动耦合具有重要的研究价值，这是编队控制的一个重要研究方向。
编队飞行控制策略用于使编队飞行中，队形结构保持不变以及抗干扰等。飞行控制策略包括两方面，一是多机间的信息交互，二是队形控制算法。
信息交互控制策略又分为集中式控制、分布式控制和分散式控制三种方式，每一种方式都有其优缺点，通过对比，发现分布式在工程应用上较为实用。当然更高速的通信系统结合更智能的通信处理系统，从而较低成本实现集中式的信息交互是远期目标。
队形控制算法需要考虑的一个很重要的干扰因素是避免机间碰撞以及障碍规避。目前相对成熟且比较通用的队形控制算法包括：长机—僚机法、基于行为、虚拟结构法、人工势场法等。队形控制中，结合仿生学、机器学习以及机器视觉等算法以减少队形控制算法对多机通信的依赖，也即增加集群中单体的自主判断能力是未来的重要研究方向。
另外现阶段大多数无人机编队控制算法，对无人机周围环境的气流模型、机
体模型的建模较为粗糙，未能很好的发挥编队飞行的优势，例如紧密编队的气动耦合（候鸟集群迁徙原理）。因此编队飞行的研究方向也包括建立更精确的机体模型，深入了解编队飞行的气动耦合现象等等。
6 结论
通过对无人机编队飞行控制技术的调查研究，以能够工程实现无人机编队为目的，调查总结了无人机编队飞行控制所涉及各方面问题及其解决的理论和技术，并且对编队飞行控制发展方向做了一定的展望，使得调查研究内容形成一个完整的体系结构。
本文首先总结了无人机编队的重要性，也即编队飞行的优势所在，然后具体阐述了编队飞行控制所涉及的各方面技术，如编队飞行控制所涉及的两类基本问题：运动协调控制和覆盖协调控制。并且得出队形保持是运动协调的核心问题的结论，即研究编队在运动中如何保持队形不变，而队形保持又需要飞行控制策略的支持。因此又对飞行控制策略进行了分类。尤其详细阐述了几种常用队形控制算法。
然后在对编队飞行控制技术了解较为全面的情况下，结合所学知识，对编队飞行控制的发展方向提出了一些自己的想法，即通过应用机器学习，机器视觉和仿生学等，一方面增强单机的自主能力（如通过机器视觉增强无人机对自身周围环境的感知），另一方面增强编队中各机之间的通信协调能力和提高无人机对象模型的精确度。
7 对本课程的意见和建议
学习这门课程，让我让对导航与制导、飞行器的前沿技术有了较为深刻的认识，比如赖际舟老师的大型客机航空电子系统的发展与PBN导航技术讲座，让我对民航中导航技术有了一定的认识和了解，尤为深刻的是进出导航台的概念。而陆宇平老师的高超声速飞行器飞行控制技术关键和研究新进展，让我对航天飞机的发展有了更深刻的了解。其他老师的讲座也非常精彩，此处限于篇幅就不再一一例举。总的说来，这门上完这门课程后，让我对航空航天的发展有了更直观、
更深入的了解，所以这种邀请相关领域的专家为我们讲座的方式对我们学生来说非常有益，对于我们不久的将来选定课题方向也有很大帮助，在此对为我们进行讲座的各位老师致谢。
参考文献
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)()(s t K t e e θ=......................② 式中：s K ——编码器增益。 在位置控制方式中，微处理机只不过把编码器的输出与给定参考位置进行比较，在送出与该两信号之差成比例的误差信号。 对于增益为A K 的功率放大器，有 )()(a t e K t e A =.........................③ 对于永磁直流电动机，有 )()()() (a t e t e t i R dt t di L b a a a a -=+...............④ )()(t w K t e M b b =...............................⑤ )()(T t i K t T a M =................................⑥ )()() (t T t Bw dt t dw J M M M =+................⑦ 式中：b K ——电动机反电动势常数； T K ——电动机转矩常数； M w ——电动机转速； M T ——电动机输出转矩； J ——折算到电动机轴上的总转到惯量； B ——折算到电动机轴上的总粘贴阻尼系数； 其余符号意义见图1。 电动机输出量为 )(d (d t w t t M M =） θ...............................⑧ )()(o t t M θθ=...................................⑨
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计算机控制技术复习大作业及答案
2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
前沿讲座总结报告
前沿讲座总结 时光荏苒，不知不觉，我的研究生的生涯已经度过了一半的时间。虽然仅仅是一年的时间，但已经足以使我对其有一个整体的把握，并使自己逐渐融入其中，享受其中。同时，时间的流逝，更让我对接下来的日子感到珍惜。以下就结合研一这段时间曾参加的前沿讲座和学术沙龙活动，并谈谈自己的些许感悟以及总结。 前沿讲座作为了解学科的学术研究领域、方法和方向的一种重要形式，在学习中起着极为重要的作用。因此，我积极参加了学院和学校组织的前沿讲座。研一期间，我参加了心理健康、原是校园行、数据库培训、名师讲坛以及学术沙龙等诸多讲座。这些由诸多国内外学科最前沿的学者专家所做的精彩的讲座，为我们提供了了解国内外最新、最先进学术知识和科研进展以及学科研究方向的机会。同时，这些讲座使我的专业素养和个人心理素质都得到了很大提升，并对我的学术认识、观点以及今后的研究生学习提供了巨大的帮助。 2015年11月9日，是我第一次参加院士校园行系列的讲座。由David院士不远万里，从大洋对岸来到我们交大，给我们带来一场精彩的讲座。 2011年全国博士生学术论坛由北京交通大学承办，其中我参加了由机电学院承办的载运工具运用工程分论坛，听取了李强教授、任尊松教授做的专家点评。通过此次高水平的论坛学习了在载运工具结构设计与动力学分析、结构疲劳及可靠性、故障诊断技术及试验技术、安全与检测控制技术、先进动力技术、节能技术及环境保护等多方面知识。 还参加了几期学术沙龙，几位本学院的博士深入浅出的讲解让我收获很大，他们结合自己的课题，讲的生动详细。主要参加了这些方面的讲座，听取了丁万和聂蒙博士分别就机器人的创新和钢轨打磨的研究做的报告，对并联机器人的基本概念，研究现状以及国际研究前沿有了大概的了解，并第一次接触了钢轨打磨的知识，深刻体会到当前我国钢轨打磨方面研究的落后，拓宽了我们的视野。听取了金涛涛博士关于混合动力传动系统国内外研究现状及研究方向，着重学习了一种双模式混合动力传动系统，同时了解了美国的学习、科研生活，开阔了我们的视野。听取了姚燕安老师关于机构与机器人学方面的研究，在并联机器人的滚动步态设计、可变形车轮缩放比计算、两足步行机构设计及魔方内部结构设计等方面的内容。在上述讲座中，都与主讲博士进行了较好的互动，及时把自己的疑惑与博士进行了交流。 在论文写作方面听取了曹文平博士就“如何在一流IEEE杂志上发表高质量学术论文”的报告。曹博士结合自己多年来在电工机械、电力传动领域的研究成果和在一流IEEE杂志上发表高质量论文的经历，以自己发表的一篇研究论文为例，从论文的整体结构、标题引文、正文写作、结果分析、标点符号等方面，深刻剖析了每个环节的写作要点和注意事项。通过这个讲座我对英语科技论文写作的语言使用以及投稿过程中遇到的一些问题都有了了解。Vittal Prabhu博士介绍了制造业中的分布式控制应用现状，对分布式在企业中的应用有了很好的了解。 此外机电学院研究生辅导员潘显钟与我们分享近年来机电学院研究生就业去向，帮助我
学科前沿讲座课程报告撰写要求
中国矿业大学建筑工程学院土木工程专业学科前沿讲座课程报告 第 1 页 05-1班 姓 摘 要：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆ ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆。 关键词：☆☆☆☆；☆☆☆；☆☆；☆☆☆ ☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）。 1 ☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）。☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 2 2.1 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆。 f f f C ?στtan ?+= （1） 式中 τf ——冻土的剪切强度，MPa ； C f ——冻土的粘聚力，MPa ； φf ——冻土的内摩擦角，°。 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆☆页眉和页码，五号宋体。
专家讲座大作业
专家讲座大作业 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
《专家讲座》大作业 本课程无卷面考试，由2次作业成绩和考勤成绩直接加权计入考试成绩。本次大作业的成绩所占比例70%，请务必认真按时提交，逾期不能补交。 若未提交作业，没有成绩，只能延期毕业，参加重考！本次作业通过附件提交：文件名为届别专业+学号+姓名（如2014秋工商管理 714107010001 某某） 专家讲座大作业要求 一．题目格式为：结合第X讲讲座内容，谈对XXX的看法（如题目为：结合第一讲讲座内容，谈对某某企业加强成本控制的看法） 二．内容要求：写一篇300-500字之间的小论文。结合系列讲座内容，运用你在学校所学知识，例如公共管理、人力资源、营销管理、财务管理、企业管理、会计、金融等，分析你自己单位、部门或是企业的某些问题，探讨一下可以改进的方面。若你尚未工作，可以运用在校所学，结合讲座内容，分析你对目前社会上存在的某个问题的看法。 三．论文通过附件提交：附件文件名：届别专业+学号+姓名（如2014秋工商管理714107010001 某某） 结合第三讲讲座内容，谈对中小企业风险管理完善探析 我国对风险管理的研究起步较晚，绝大多数中小企业没有对风险管理产生足够的重视，因此当前企业在风险管理方面存在着许多问题，主要表现在以下几个方面: 风险和风险管理意识不强。中小企业管理目前最大的特点就是重数量轻质量，在这种落后管理思想的引导下，企业往往会单纯追求销量、利润和市场份额的上涨，更注重眼前实际利益，而容易忽视风险的存在和风险管理的重要性与必要性。多数中小企业的管理者和员工普遍缺乏风险意识，企业并没有建立相应的风险管理机制。即使有些企业建立了风险管理机制，也是间歇性地进行风险管理活动，因而对风险不能及时
过程控制大作业2014
自动化仪表与过程控制课程大作业 1、（15分）如图所示为加热炉的两种控制方案。试分别画出（a ）、（b ）所示两种情况的方框图，说明其调节过程并比较这两种控制方案的特点。 2、（15分）如图所示为一液体储槽，需要对液位加以自动控制。为安全起见，储槽内液 体严格禁止滥出，试在下述两种情况下，分别确定调节阀的气开、气关型式及调节器的正、反作用。 （1）选择流入量Qi 为操纵变量； （2）选择流出量Q0为操纵变量。 （3）以上2种情况分别出其系统框图。 3、（20分）（用MATLAB 仿真实现）实验测得某液位过程的矩形脉冲响应数据如下： 矩形脉冲幅值△μ=20%阀门开度变化，脉冲宽度△t=20s ： （1）将该矩形脉冲响应曲线转化为阶跃响应曲线； （2）根据阶跃响应曲线确定该过程的数学模型及相关参数（如K 、T 和τ等），并根据这些参数整定PI 控制器的参数，用仿真结果验证之。 4、（25分）已知副被控对象的传递函数为模型为1 1 )(+= s s G ，主被控对象传函为1 121 )(01+= s s G ，执行器传递函数为1)(=s G v ，主检测变送器的传递函数为1)(1=s G m ，
副检测变送器的传递函数为1)(2=s G m 。干扰源为0.4的单位阶跃信号。 （1）画出串级控制系统的框图及同等条件下的单回路系统框图； （2）在Matlab 的Simulink 下完成上面的两个系统； （3）设定PID 调节器的参数，并画出相应的单回路及串级控制系统的单位阶跃响应曲线； 5、（25分）已知被控对象的传递函数为 1121 )(+= s s G ，干扰通道的传递函数为 521 )(2++= s s s D ，执行器传递函数为1)(=s G v ，检测变送器的传递函数为1)(1=s G m ， 干扰信号为0.4的单位阶跃信号。 （1）确定前馈控制器的传递函数Gff （s ），画出反馈-前馈控制系统的框图； （2）在Matlab 的Simulink 下完成上面的两个系统； （3）设定PID 调节器的参数，并画出相应的单位阶跃响应曲线 （4）加入干扰后，观察两系统的阶跃响应曲线的变化。 要求： 1、第1和第2题可以采用手写，其它3题要进行仿真设计，手写和打印均用A4纸； 2、严禁抄袭，发现雷同，一律不及格； 3、时间安排：12月10日下午4点前，以班级为单位收齐后交到东6B301，未位交的一律不准参加答辩。12月11日-12日在东6B301答辩，具体时间到时再通知，不参加答辩的按缺考处理。
清华大学工程物理系能源专家讲座大作业
公众对于核能核电的了解程度与对其态度关系的调研报告 工物60 一、背景： 至今（2016年），核电站已经有了62年的发展历史。世界上第一座核电站于1954年在前苏联建成。回顾核电发展历史，1966年到1980年可以说是“核电的春天”。然而，从1979年三里岛事故，1986年切尔诺贝利核事故发生，核电发展进入滞缓发展阶段。从下面的图表可以看出发展的速度变化： 图表1全球核电装机容量及增速[1] 实际上，一个国家对于核电的投入多少主要是依据政策的变动，而政策的变动很大程度上会受到公众，尤其是政策制定者对于核电的态度的影响。公众对于核电的态度在很多时候会受到主流媒体的影响，他们对于核电站事故的看法往往也是受误导的，比如在我们的问卷调查中，问题“福岛第一核电站发生的是核爆炸吗？”，40％的参与者选择“是”。在此前的文章中也有具体实例： 2010年6月，香港及部分内地媒体将大亚湾核电站燃料元件裂纹（轻微破损）事件进行了报道，由于误解或信息掌握不充分，报道失实，存在一定夸张性成分事后，《南方周末》联合腾讯网做了一份有关“民众核电态度”的调研,总计收到50627张投票......可看出,对核电
发展持怀疑态度的民众超过半数,对在家门口搞核电反对情绪强烈，绝大部分民众最担心核事故的发生，超过半数民众认为政府的宣传不足采信。【2】 所以，对于公众关于核能，核电知识的普及，尤其是加强媒体报道专业化对于提高公众对于核能核电的认知水平，为核电发展创造理性的社会舆论环境初步看来是有必要的。为了探究这两者是否具有正向的关系，如果具有，前者对于后者的影响又有多大，我和几个同学就公众对于核能核电的了解程度与对其态度关系展开了调研。 二．文献调研： 在查阅的文献中，先前的研究对于可能影响公众对于核能核电态度（接受程度）的因素给出了很多假设。具体到我们的研究主题，在不同的社会背景，不同国家，不同人群，先前的研究也得出了不完全一致的结论。 图表2总结了对于此因素得出较明确结论的文献： 图表2 过往研究关于公众对于核能核电的了解程度与对其态度关系的结论
过程控制期末大作业
已知飞轮升降系统模型对象： G(s) = e?30s (10s+1)2= e?30s 100s2+20s+1 要求：根据下列方法进行PID整定，写出整定后的PID参数，并画阶跃响应曲线表示M p、t s、t p。 1.根据响应曲线法整定参数； 2.使用衰减曲线法整定参数； 3.使用临界比例度法整定参数； 4.使用smith预估器法整定参数。 将四种方法图像放在一张图中比较，并用表格比较动态特性参数。 解： 1.根据响应曲线法整定参数： τ=30s，T=10s，K=1 则PID调节器的整定参数值为： K c K= 1.35(τ T )?1+ 0.27 = 1.35×(30 10 )?1+ 0.27 = 0.72 T i T = [2.5（τ T ）+ 0.5(τ T )2]/[1 + 0.6（τ T ）] = [2.5×(30 10 )+0.5(30 10 )2]/[1+0.6(30 10 )] = 4.286 T d T = 0.37（τ T ）/[1 + 0.2（τ T ）] = 0.37×(30 10 ) /[1+0.2(30 10 )] = 0.6938 进而可以求得理论的PID参数为：K p=K c= 0.7200 K i= K p T i = 0.72 42.86 = 0.01680 K d= K p T d= 0.72×6.938 = 4.995 将理论PID参数带入MATLAB仿真框图：
显示结果： 可以看出，曲线超调量虽然很小，但过渡过程时间依然很长，则仍需继续调节PID参数。 当K p= 0.68；K i= 0.019；K d=7时 显示结果： 此时M p＜10%，t s较之前大大缩短，曲线效果好 2.使用衰减曲线法整定参数： 把调节器置成纯比例控制系统，用MATLAB进行试验，不断调节比例带，直
机械工程前沿讲座
机械工程前沿 近年来，机械工程学科在各大领域内取得了一系列突破性进展和原创性成果，为繁荣的经济建设提供了大量的理论方法和实践经验，对世界产生了重要的影响。 ， 对 ?前机械工程前沿技术以及机械工程领域的发展现状，综述了其重要进展和成果，并对 国机械工程的发展趋势进行了展望。 机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 机械工程学科包含以下几个方面：机械制造及其自动化机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航 、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的交叉科学。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
学科前沿知识讲座作业模板+详细要求
学科前沿知识讲座要求： （1）就目前国内外安全科学与技术前沿问题进行文献综述和总结讨论，字数不少于2000字（文字按模板要 求4页以上）； （2）阅读至少中英文文献10篇，其中外文文献2篇以上，引用严格标注； （3）格式按附件模板的要求，作业格式排版质量等作为成绩考核的重要依据。 （4）最后提交方式：打印稿，最晚于2013年1月5日，由各班级统一将作业按学号排好顺序后提交，给付 建民老师。
题 学生姓名：张 静 学 号：0901XX 专业班级：安全工程09-1 2012年 11月 30 日
第1章 制造容易、可靠性高、工作持久、适应工况条件好等优点，在采油工业发展的初期被大量的应用;但游梁式抽油机也存在不足之处，如效率低下、用电成本高等缺点。无游梁式抽油机有长冲程无游梁抽油机等，它具有功率因数高、效率高等优点，所以抽油机的发展方向是无游梁式抽油机1.2 引起游梁式抽油机电机负载效率低的原因主要有以下几个方面: （1）游梁式抽油机的电机是带负载起动，因此起动时所需的起动电流很大，功率因数很低，对电动机的功率要求比较大。 （2（3）要准确地选取一台抽油机的驱动电动机容量，需要测量大量数据，往往很难做到，而且如何对抽油机电机容量的选择计算还没有一个统一、准确的计算公式，因此大多数情况下都采用估算的方法来选择配套电机的功率，一般留有较大余量。
2.1 游梁式抽油机 抽油机是有杆深井泵采油的主要设备。游梁式抽油机主要由游梁－连杆－曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置等四大部分组成。工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动（见图2-1）。 图2-1 抽油机结构简图 1—刹车装置 2 3—减速箱皮带轮 4—减速箱 5—输入轴 6—中间轴 7 8—曲柄 9—连杆轴 10—支架 11—曲柄平衡块 12—连杆 13—横梁轴 14—横梁 15—游梁平衡块 16—游梁 17—支架 18—驴头 19—悬绳器 20—底座 2.2 抽油机悬点运动规律 臂为三个活动杆所构成的四连杆机构（见图2-2）。 图2-2 游梁式抽油机示意图 图名称位于图下方，按 章节编号，宋体+Times New Roman 如有图说明宋体为小五+Times New Roman ， 图中文字应规范，原则上图中字号不能大于正文字号，图片尽量绘制，少用不清晰的扫描图片。
过程控制考试作业
自动化仪表与过程控制课程大作业 1、（15分）如图所示为加热炉的两种控制方案。试分别画出（a ）、（b ）所示两种情况的方框图，说明其调节过程并比较这两种控制方案的特点。 解：图A 为串级控制系统，主变量为加热炉出口温度T ，福变量为燃料油流量Q ，引入副变量Q 的目的是为了及时克服由于燃料油压力波动对主变量T 的影响，以提高主变量T 的控制质量。 图B 调节器TC 和FC 串级工作，但没有副回路，所以不是串级控制系统。如果FC 选为比例调节器，那么原油的流量变化仍能及时通过FC 来改变燃料油的流量，起到静态前馈作用，而TC 能根据被控量?的变化起到反馈作用。为前馈反馈控制系统，系统的被控变量时原油的出口温度T
两种控制系统的比较： （1）（1）串级控制包含一个主回路和一个副回路，改善了被控制过程的动态特性，增强了对一次和二次扰动的克服能力，提高了对回路参数变化的自适应能力。 （2）从前馈控制角度，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型的精度要求，并能对未选做前馈信号的干扰产生校正作用。从反馈控制角度，由于前馈控制的存在，对主要干扰作了及时的粗调作用，大大减少对控制的负担。 2、（20分）（用MATLAB仿真实现）某液位控制系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数据如下： t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 h(mm) 0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3 （3）如果用具有延迟的一阶惯性环节近似，确定其参数K,T，，并根据这些参数整定PI控制器的参数，用仿真结果验证之。 （4）解：（1）输入命令 （5）t=[0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100]; （6）h=[0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3]; （7）plot(t,h); （8）xlabel('时间t(s)'); （9）ylabel('液位h(mm)'); （10）grid on; （11）hold on; （12）[x,y]=ginput(1) （13）[x1,y1]=ginput(1) （14）gtext('tao=5.5326') （15）gtext('T=34.3')
生物医学工程前沿讲座
深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用) 二○13 ～二○14 学年度第 2 学期课程编号 01 课程名称 生物医学工程前沿讲座 主讲教师 刘维湘等 评分 学号 07 姓名 李瑜 专业年级 生物医学工程10级 教师评语： 题目： 人工心脏瓣膜的研究及发展前景
摘要：心脏瓣膜疾病是一类危及人类健康和生命的疾病，严重影响患者的工作和生活质量。外科手术予瓣膜置换是治疗心脏瓣膜疾病的有效方法。目前应用于临床的主要有生物瓣膜和机械瓣膜，各有优缺点。随着组织工程技术的发展，运用组织工程学原理构建的组织工程心脏瓣膜(tissue—en西neered heart valve，1'EHv)的研究便应运而生。 关键字：人工心脏瓣膜组织工程PPM Abstract: Valvular heart disease is a kind of disease threatening human health andlife, seriously affect the patient's work and life quality. Surgical operation tovalve replacement is an effective method for the treatment of heart valve disease. At present the main clinical application of biological valves andmechanical valves, each have advantages and disadvantages. With the development of tissue engineering, the use of tissue engineering heart valvetissue engineering construction (tissue - en West neered heart valve, 1'EHv)research will emerge as the times require. Keywords:Artificial heart valve ；Tissue engineering ；PPM 引言：随着科技的发展，人类的疾病越来越多的得到了有效的治疗，而现代医学的发展为人类提供了更长的寿命。人工心脏瓣膜的出现，是人类心脏治疗的一个历史性的进程。现在越来越多的研究人员都在着重于组织工程在人工心脏瓣膜上的应用。 心脏瓣膜疾病是一类危及人类健康和生命的疾病，严重影响患者的工作和生活质量。外科手术予瓣膜置换是治疗心脏瓣膜疾病的有效方法。目前应用于临床的主要有生物瓣膜和机械瓣膜，各有优缺点：生物瓣膜容易钙化、衰败及破损撕裂．严萤影响实际使用寿命；机械瓣膜需终生抗凝以防血栓形成，因而两种人工心脏瓣膜在实际临床应用中均受到了一定的限制。理想的人工心脏瓣膜应该是既有良好的使用寿命，又有很好的组织相容性，不会或者极少产生血栓。随着组织工程技术的发展，运用组织工程学原理构建的组织工程心脏瓣膜(tissue—en西neered heart valve，1'EHv)的研究便应运而生，理论上能克服生物瓣膜与机械瓣膜的不足之处，而且有良好的自我修复、重建能力等优点，可成为理想的瓣膜，所以具有广阔的临床应用前景，也是目前组织工程化人工心脏瓣膜的研究热点。所谓组织工程化心脏瓣膜(rI'EHv)．就是利用生命科学和组织T程学的原理与技术。将受体种子细胞种植于可降解吸收的瓣膜支架上，制造无免疫原性、无需抗凝和耐久性强的人工心脏瓣膜。 人工心脏瓣膜（Heart Valve Prosthesis）是可植入心脏内代替心脏瓣膜（主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖瓣），能使血液单向流动，具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时，则须采用人工心脏瓣膜置换术。换瓣病例主要有风湿性心脏病、先天性心脏病、马凡氏综合征等。 人工瓣膜的类型只要包括机械瓣Mechanical Prosthesis 或Mechanical Heart Valve ，球笼型瓣Caged Ball Valve ，碟型瓣Disk Valve，单叶倾碟瓣Tilting Disk Valve，双叶瓣Bileaflet Valve，组织瓣（生物瓣）Tissue Valve 或Bioprosthetic Valve，支架生物瓣Stent Tissue Valve，无支架生物瓣Stentless Tissue Valve，人体组织瓣Human Tissue Valve (Homograft,Autograft,Ross Procedure)，动物组织膜Animal Tissue Valve (Xenograft,Heterograft)以上几种。 而PPM则是指植入的人工瓣膜有效开口面积(effective orifice area，EOA)相对于患者体表面积过小，术后仍有明显的残余跨瓣压差（transvalvular pressure gradients，TPG）从而可能对手术预后产生不良影响。PPM的危害主要在于术后残留TPG而术后超声实测人工瓣膜有效开口面积指数（indexed effective orifice area，EOAi）是唯一与TPG相关性良好的参数，目前认为它是唯一可准确描述PPM的合适指标，但仅有少数研究采用。更多的研究使用了基于文献报道的EOAi体内参考值（projected indexed EOA），其优越性在于术前即可获得术
《可编程控制器》大作业及要求
网络教育学院《可编程控制器》大作业 题目：十字路口交通灯设计 学习中心：河北沧州黄骅奥鹏学习中心 层次：高中起点专科 专业：电力系统自动化技术 年级：2012年03 春/秋季 学号：121389128470 学生姓名：韩云龙
2013年9月份《可编程控制器》大作业具体要求： 1 作业内容 从以下五个题目中任选其一作答。 2 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。 3. 作业提交 学生需要以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业，点“上交”即可。如下图所示。 4. 截止时间 2013年9月3日。在此之前，学生可随时提交离线作业，如需修改，可直接上传新文件，平台会自动覆盖原有文件。 5. 注意事项 请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！
题目五：十字路口交通灯控制设计 起动后，南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，东西绿灯亮25s 后闪亮，3s后熄灭，东西黄灯亮，黄灯亮2s后，东西红灯亮，与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，南北黄灯亮，黄灯亮2s后，南北红灯亮，东西红灯灭，东西绿灯亮。依次循环。 十字路口交通灯控制示意图及时序图如下图所示。 设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PLC）的产生与发展、主要性能指标、分 类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍； （2）设计选用西门子S7－200 系列PLC，对其I/O口进行分配，并使用 STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图截图后放到作 业中）；
信息科技发展前沿讲座》心得体会
《信息科技发展前沿讲座》 心得体会 在学校教授、辅导员和老师的辛苦指导下，《信息技术发展前沿讲座》课程完满拉下了帷幕。是他们引导我们走向专业课程的第一步，在这里对他们努力付出表示衷心的感谢！刚刚步入大学校园那一会儿，我都不知道接下来的大学专业学习将要学习什么课程，至于为什么会选择这个学校这个学院，大抵是我过于看重所谓的热门专业吧！填报志愿的时候毅然选择了桂林电子科技大学电子信息类专业作为我的第一志愿第一专业，因此也很辛运考上了该校的二院。在志愿填报之前我从没认真了解过电子信息类专业学的到底是什么课程，只知道电子信息技术在现代社会应用非常广泛，其他的知之甚少。那我又是如何从一个懵懵懂懂的高中生到现在对电子信息领域有所了解的呢？那就是学校开设的《信息技术发展前沿讲座》课程，这个课程可以说是我接触专业知识的第一课。在这里就分享一下听完该课程的一些心得体会吧！ 首先我知道，老师说：“以前这个课程是在大二上的，但现在在大一就开始上了，跟你们说这些专业知识无异于跟高中生讲专业知识”。但我们可以看到老师还是很有耐心地跟我们上完他们精心准备的课件，这个我很感动！ 电子信息类专业共分为五个专业，分别为通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、微电子科学与技术和导航工程这五个专业。这几个专业既然能够放到一起作为大类招生，就说明它们之间有必然的联系，电子信息在现代化社会建设起着非常重要的作用，倘若没有电子科学技术就无从谈起信息化、大数据时代。其在国防、科研、教育、卫生等领域应用极其广泛，渗透到社会的每个角落。正是因其应用如此广泛才体现了它的重要性和发展的重要意义！ 热门归热门，其学起来的难度也是可想而知，可能是热门跟难度的关系是正比的吧！根
前沿讲座作业
关于对波色-爱因斯坦凝聚态（BEC）的几点认识 固液气再加上等离子态，构成了我们熟知的物质四态。我们平常所见的物质世界，以固液气三态为多，而整个宇宙中存在的物质，等离子态又占据了绝大一部分（约占整个宇宙的90%以上）。那么宇宙中的物质就只有这四态吗？答案显然是否定的，凝聚态-------这一全新的物质形态的问世，又极大地丰富了我们的物质观。当然，凝聚态的种类之多，也让人为之震惊，波色-爱因斯坦凝聚态就是其中的一种。下面，就让学生来谈谈对它的认识，由于学识有限，其中不免会有诸多漏洞，因此不妥之处还望老师给予批评指正，学生不胜感激！ 凝聚态是微观粒子的一种集体行为。即“它是量子力学的规律支配着一个宏 观的集体行为”。为了说明这一点，我就先从其发展历史具体了解之。 一.发展历史： 20世纪头20年，物理学界正在萌发量子力学的新兴学科。在黑体辐射和光电 效应的研究中诞生了量子的概念，光的量子被称为光子。德国物理学家普朗克找到 了一个经验公式，很好地符合了黑体辐射观测得到的曲线，但是他当时不能解释这 一经验公式的物理含义。时光推到1924年，当时年仅30岁的玻色，接受了黑体辐 射是光子理想气体的观点，他研究了“光子在各能级上的分布”问题，采用计数光 子系统所有可能的各种微观状态统计方法，以不同于普朗克的方式推导出普朗克黑 体辐射公式，证明了普朗克公式可以从爱因斯坦气体模型导出。兴奋之余，他写了 一篇题为《普朗克准则和光量子假设》的文章投到英国的《哲学杂志》，但被拒绝了。不得已，他把那篇只有六页的论文寄给了爱因斯坦，期望爱因斯坦能理解他的 发现。爱因斯坦立即意识到玻色工作的重要性，他亲自将文章翻译成了德文，帮助 在《德国物理学报》发表了。之后，爱因斯坦把波色统计方法推广到静止质量不为零、粒子数不变的系统上，建立了量子统计学中波色—爱因斯坦统计。爱因斯坦将 玻色的理论用于原子气体中，于1924和1925年发表了两篇文章，他推测到，在正 常温度下，原子可以处于任何一个能级，但在非常低的温度下，大部分原子会突然 跌落到最低的能级上，原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。后来物理界 将这种现象称为玻色－爱因斯坦凝聚。 在波色之前，传统理论认为一个体系中所有的原子（或分子）都是可以辨别的， 例如我们可以分辨氧原子、氢原子、碳原子。然而，玻色却挑战了上面的假定，认 为在接近绝对零度的条件下，原子尺度上我们根本不可能区分不同的原子——所有 的原子似乎都变成了同一个原子。原子会跌落到最低的能级上，就好像一座突然坍 塌的大楼一样。处于这种状态的大量原子的行为像一个大超级原子，再也分不出你 我他了！这就是物质第五态——玻色-爱因斯坦凝聚态。 然而，实现玻-爱凝聚态的条件极为苛刻和矛盾：一方面需要达到极低的温度， 另一方面还需要原子体系处于气体状态。后来物理学家创造出了稀薄的金属原子气体，这种金属原子气体有一个很好的特性：不会因制冷出现液态，更不会高度聚集 形成常规的固体。后来，又由于激光冷却技术的发展，人们可以制造出与绝对零度 仅仅相差十亿分之一度的低温，并且利用电磁操纵的磁阱技术可以对任意金属物体