Novel Approach to Nonlinear PID Parameter Optimization Using Ant Colony Optimization Algorithm

This paper presents an application of an Ant Colony Optimization （ACO） algorithm to optimize the parameters in the design of a type of nonlinear PID controller. The ACO algorithm is a novel heuristic bionic algorithm, which is based on the behaviour of real ants in nature searching for food. In order to optimize the parameters of the nonlinear PID controller using ACO algorithm, an objective function based on position tracing error was constructed, and elitist strategy was adopted in the improved ACO algorithm. Detailed simulation steps are presented. This nonlinear PID controller using the ACO algorithm has high precision of control and quick response.     

儿童过敏性紫癜外周血血小板参数及D-二聚体水平变化

目的:探讨外周血血小板参数及D-二聚体水平在儿童过敏性紫癜(Henoch-Schonlein purpura,HSP)的变化及临床意义.方法:选择2010年6月至2012年5月间青岛大学医学院附属医院儿科住院过敏性紫癜患儿137例为研究对象,儿童保健科健康查体儿童50例为对照组.血小板参数包括血小板计数(PLT)、平均血小板体积(MPV)、血小板压积(PCT)、血小板体积分布宽度(PDW),采用XE-2100全血细胞分析仪、电阻抗法检测;血浆D-二聚体采用胶乳比浊法检测.结果:与对照组比较,HSP患儿急性期外周血PLT、PCT显著升高(P＜0.05),而MPV显著降低(P＜0.05),PDW无显著差异(P＞0.05);有无胃肠道出血HSP组间和有无肾脏受损HSP组间血小板参数并无显著性差异(p＞0.05).84例(61.3％)HSP患儿急性期血浆D-二聚体水平增高,其绝对浓度(中位数)为435 ng/ml,显著高于正常水平(0-300 ng/ml);不同HSP临床表型组间血D-二聚体异常率和绝对浓度均无显著性差异(X2=2.75,P＞0.05;H=3.37,P＞0.05);合并胃肠道出血组与无消化道出血组比较HSP病儿血浆D-二聚体水平显著升高(Z=-2.691,P＜0.05);合并肾损害与无肾损害组比较HSP病儿血浆D-二聚体水平显著降低(Z=-4.063,P＜0.05).结论:HSP患儿急性期血液处于高凝及继发的纤溶状态,早期检测血小板参数及D-二聚体变化水平,指导临床诊断及临床用药.     

交叉缩放椭圆管中微生物污垢特性

【目的】为研究微生物污垢在换热表面的沉积规律, 实验研究了交叉缩放椭圆管与光管的微生物污垢的沉积特性。【方法】实验以松花江水中分离纯化出的铁细菌为菌种, 利用污垢动态模拟试验系统, 采用对比的试验方法研究了铁细菌在工业运行环境下流速及水质参数的变化对表面污垢行程的影响。【结果】由于交叉缩放椭圆管的强化湍流作用, 使交叉缩放椭圆管内污垢沉积量小于光管; 水的流速越大, 换热管内铁细菌平均沉积量越小; 交叉缩放椭圆管内工质pH、电导率随微生物污垢的沉积先升高、然后趋于平缓; 而二价铁离子含量、COD值、溶解氧含量随微生物污垢的沉积逐渐下降。【结论】交叉缩放椭圆管的抗垢性能优于光管; 微生物污垢形成对冷却水水质参数的变化影响明显。     

植物光合作用模型参数的温度依存性研究进展

综述了植物光合作用与温度响应模型研究的进展,围绕光合作用生化模型的4个主要参数：胞间CO₂浓度、RuBP最大碳同化速率(V_{c max})的活化能、RuBP最大再生速率(J_max)的活化能和J_max/V_{c max},讨论了影响光合作用 温度响应曲线的内在机理.随着生长温度的升高,所有物种的V_{c max}活化能均呈增加趋势,而其他参数的变化因物种不同而存在明显差异,说明V_{c max}的活化能可能是决定光合作用温度依存性的首要参数.最后分析了研究中存在的问题并提出研究展望,认为应整合叶片与群落水平的光合作用模型,从叶面积、太阳辐射、冠层结构、冠层小气候和光合能力等方面研究植物群落对全球变化的响应机理.这对于人们理解和准确估算植物生长、群落碳收支和生态系统初级生产力具有重要意义.     

高温和低湿对干热河谷7个植被恢复树种光合参数的影响

采用人工气候室控制环境条件,研究了高温（30℃和40℃）对印楝（Azadirachta indica A．Juss．）、木豆[Cajanus cajan（Linn．）Huth]、赤桉（Eucalyptus camaldulensis Dehn．）、蓝桉（E．globulus Labillardiere）、柠檬桉（E．citriodoraHook．）、大叶相思（Acacia auriculiformis A．Cunn．）和麻风树（Jatropha curcas Linn．）7个干热河谷植被恢复树种幼苗叶片光合参数的影响,以及低湿条件对麻风树幼苗叶片光合参数的影响,并对高温及低湿条件下各树种叶片光合参数与叶片含水量的关系进行了探讨。结果表明：在高温条件下,供试树种叶片的净光合速率（Pn）和Fv／Fm值均随叶片含水量的提高逐渐增加,但在40℃条件下各树种的Pn以及刚nn值均明显降低,表明叶片含水量高有利于各树种叶片Pn和n／Fm的提高,而40℃高温则对其Pn和Fv／Frn有明显抑制作用。在非干旱条件下,高温对各树种幼苗的Pn、气孔导度（Gs）、胞间c0：浓度（ci）和蒸腾速率（Tr）均有不同程度影响。在40℃条件下,供试树种中印楝和赤桉幼苗的Pn降幅最小;大叶相思、蓝桉和木豆幼苗的Gs明显增加;各树种幼苗的ci均明显提高;除印楝外,其他6个树种幼苗的Tr明显加剧且叶片水分利用效率降低。在叶片含水量较高的状况下,供试7个树种中印楝和赤桉幼苗的FV／Fm值受高温的影响较小。在空气相对湿度20％的条件下,麻风树幼苗的Pn、Cs、ci及Tr均明显降低,且均随叶片含水量的提高而增加,表明叶片含水量下降是麻风树幼苗光合作用减弱的重要影响因素。研究结果表明：干热河谷地区的高温引起的植物光合限制以非气孔因素为主导;在供试的7个树种中,印楝和赤桉对干热河谷高温干旱生境的适应或忍耐能力较强。     

白桦半同胞家系苗期生长和光合特性及其选育评价指标筛选

对6个白桦半同胞家系苗期生长、光合和叶绿素荧光参数进行测定,分析各指标的变异状况,并探讨白桦苗期选育评价的主要因子。结果表明:(1)白桦半同胞家系间生长性状(苗高、地径、叶片长度、叶片宽度、叶片数量、叶片长宽比)和光合指标(Pn、Gs、Ci、Tr、WUE)差异极显著,除Ci外各光合指标的变异系数和遗传变异系数均超过了10%。(2)白桦半同胞家系间叶绿素荧光参数F0、F0′、Fs、Fv′/Fm′、NPQ和Yield差异显著,除NPQ外所有叶绿素荧光参数变异系数和遗传变异系数均不超过10%,表明白桦半同胞家系叶片光合潜在能力差异不大。(3)白桦半同胞家系叶绿素荧光参数各指标遗传力H2均大于0.4,属中度遗传力,而生长指标和光合指标遗传力均大于0.7,属于较高遗传力,表明白桦半同胞家系生长和光合变异主要由遗传因素控制,有利于苗期选择评价。(4)白桦半同胞家系苗高、地径与WUE显著正相关,而与Yield显著负相关;叶片数量和叶片宽度对白桦苗期苗高和地径影响较大,可以作为苗期选择评价的主要因子。     

马尾松毛虫高海拔种群发生对光周期的响应:基于年龄-时期、两性生命表分析

马尾松毛虫Dendrolimus punctatus Walker是南方林业重大害虫,目前对其在高海拔区(>700 m)的发生特点仍不清楚。本研究从湖南绥宁(26.35°N,110.09°E)高海拔区采虫,放在5个光周期处理下饲养,以年龄-时期、两性生命表法计算种群参数,揭示光周期对该种群发生的影响。结果显示:L∶D=15.5∶8.5(15.5 h)和L∶D=14.5∶9.5(14.5 h)光周期处理组种群发生正常,而L∶D=11.5∶12.5(11.5 h)、L∶D=12.5∶11.5(12.5 h)和L∶D=13.5∶10.5(13.5 h)光周期处理组未观察到成虫发生。15.5 h组内禀增长率(r)为0.057 d-1,净生殖力(R0)为55.73粒,单雌产卵力(fecundity)为241.5粒,平均世代时间T为71.05 d,14.5 h组r为0.018 d-1,R0为6.29粒,显著低于15.5 h组。该种群在14.5 h光周期处理下表现出分散繁殖行为,即出现两个繁殖期,时差1个月左右。与15.5 h处理组相比,14.5 h处理组成虫寿命显著缩短。该研究表明:马尾松毛虫高海拔种群对光周期变化响应强烈,而湖南绥宁光周期在7月底就开始变短,当地马尾松毛虫在这种光周期诱导下较早进入滞育发育,因而种群年发生仅一代。     

基于线性分位数混合效应的辽东山区红松冠幅模型

冠幅是反映单木生长状态及构建林木生长收获模型的重要变量。本研究以辽东山区大边沟林场10～55年生红松人工林为对象,基于66块固定样地的2763株红松的每木检尺数据,选取冠幅基础模型,采用再参数化的方法引入单木竞争指标(R_d),利用哑变量的方法引入了林分密度、林层变量,构建不同分位点(0.50、0.90、0.93、0.95、0.96、0.99)的冠幅分位数回归模型,并与传统方法进行比较,选取模拟林分最大冠幅的最优分位点。为反映林分中单木冠幅在林木个体之间的差异,建立了基于样地水平的最优分位点的线性混合效应分位数回归冠幅模型,分析各变量对单木冠幅的影响。结果表明: 基于F统计检验,不同林分密度和林层的冠幅模型具有显著差异,在基础模型中引入林层、林分密度和竞争后,模型R_a²提高0.0104,均方根误差降低0.0115,均方误差降低为7.4%;与最小二乘法比较,分位数回归模型能够较好地模拟林分状态下的单木最大冠幅,并选出0.96分位点和0.93分位点作为上林层和下林层的分位数回归模型的最优分位点。引入混合效应的线性分位数回归模型的赤池信息准则、贝叶斯信息准则、HQ信息准则等评价指标优于传统分位数回归,参数标准误显著降低,混合效应的引入很好地解释了样地之间的差异。就上林层和下林层而言,林分密度越大,最大冠幅越小;相对直径越大,最大冠幅越大,其中林分密度对下林层的冠幅影响大于上林层,当林分密度足够大时,冠幅随着胸径的增大先增大后降低。本研究构建的基于混合效应的分位数回归模型能有效提高模型的拟合优度,今后可通过调控林分密度、适度抚育间伐等措施,实现对辽东山区红松人工林的科学营建和可持续发展。     

贝氏小奥林螨连续饲养的草栖钝绥螨生命表参数和捕食能力

【目的】替代食物是饲养扩繁生物防治剂的重要组成部分,但连续单一食物可能会对天敌的存活、繁殖和捕食能力产生影响。本研究旨在明确以贝氏小奥林螨Oulenziella bakeri饲养的草栖钝绥螨Amblyseius herbicolus生长发育状况、繁殖和捕食能力。【方法】利用年龄-龄期两性生命表和捕食功能反应分别测定以贝氏小奥林螨为替代猎物的F₂, F₄和F₆代草栖钝绥螨生命表参数和对二斑叶螨Tetranychus urticae的捕食能力。【结果】在F₂, F₄和F₆代,草栖钝绥螨幼螨期随着饲养代数的增加逐渐延长,而雌成螨和雄成螨的寿命逐渐缩短,但卵、第1若螨和第2若螨的发育历期在各代之间无显著差异。在F₂, F₄和F₆代之间,草栖钝绥螨的存活率和种群参数无显著变化;种群参数中,不同饲养代数的内禀增长率(r)和周限增长率(λ)分别为0.19~0.20和1.21~1.22/d。F₂, F₄和F₆代草栖钝绥螨雌成螨对二斑叶螨若螨和雌成螨的捕食量无显著差异,其捕食功能反应均符合HollingⅡ型。【结论】以贝氏小奥林螨为替代猎物时,草栖钝绥螨能正常发育和繁殖,其种群数量呈增长趋势。本研究表明贝氏小奥林螨可以作为草栖钝绥螨人工饲养的潜在替代猎物。     

基于生命周期评价的本土化水足迹影响评价模型构建

水足迹作为评价水资源消耗和污染情况的综合性指标,能够对水环境面临的环境风险进行科学系统的量化、评估和管理。针对传统水足迹影响方法未进行环境影响评估等问题,研究构建了一个符合ISO 14046国际标准的基于生命周期评价的通用型本土化水足迹影响评价模型。研究通过多介质逸度模型模拟了多介质污染物排放在环境中的迁移转换,从而剔除最终未进入到水介质的部分,同时仅考虑了与水环境有关的经口摄入途径,首创了集水稀缺影响、水污染生态与健康风险量化为一体的且适用于我国国情的水足迹评价模型。模型的构建可帮助实现水系统优化,有效控制二次污染及污染转移,实现精准管控。同时由于模型具有普适性,其也可为其他国家或区域开展生命周期水足迹影响评价提供理论支持和实践经验。此外,研究以某企业镍铁合金生产的水足迹影响评价为例,对模型的应用进行了示例研究。研究发现为该企业镍铁合金生产的水足迹影响主要来源于交通运输、焦炭生产、发电、压缩空气以及电极糊制备等间接过程。同时,为降低其环境负荷,需控制氮、磷、二氧化硫及铬、砷、汞、铜等重金属的排放。