河南师范大学学报(自然科学版)

JOURNAL OF HENAN NORMAL UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE DITION )

专栏:基于Lyapunov方法的控制器设计与应用

  • 航天器网络基于四元数表征的全局姿态同步

    孟德元;伞扬;张凡;

    针对航天器网络中的全局姿态同步问题,提出了两类基于四元数表征的同步协议.基于对四元数标量初值的预处理,第一类航天器姿态协议仅利用其四元数的矢量部分,能够在任意初始物理姿态情况下实现航天器姿态在数学意义下的全局同步.进一步,第二类航天器姿态协议通过融入航天器姿态的实时四元数标量符号,不仅能够避免对其标量部分进行单独分析,而且能够保证航天器姿态实现物理意义下的全局同步.通过航天器网络的仿真分析,验证了两类协议在任意初始物理姿态下的全局姿态同步效果.

    2022年06期 v.50;No.227 1-7+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1782K]
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  • 一类扰动线性方程组的迭代学习控制求解方法

    李钧涛;梁聪;汤永;

    针对一类系数矩阵中含有扰动的线性方程组,提出了一种基于迭代学习控制的求解方法.首先将扰动线性方程组的求解问题转化为线性离散不确定系统的可镇定性问题;接着给出了扰动线性方程组有解的一个充分条件.然后,通过Lyapunov函数设计状态反馈控制器,得到确定迭代学习控制系统的学习律,并获得不确定系统跟踪误差的上界及扰动线性方程组的近似解.最后仿真实验验证了所提求解方法的有效性.

    2022年06期 v.50;No.227 8-14+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K]
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专栏:粮食安全生产

  • 小麦育种中弱光和红光利用改良的探索

    王玉泉;杨紫君;赵丽敏;冯素伟;丁位华;金立桥;李淦;王昱洁;茹振钢;

    高光效育种是提高小麦单产的重要途径,弱光和红光利用是小麦光能利用改良的核心内容之一.研究基于新乡地区的光照条件,分析了百农矮抗58、百农4199、百农160、周麦22等不同小麦品种越冬期和灌浆期的光照强度,检测了苗期的叶色,并在灌浆初期和中期利用红光及蓝光照射叶色不同的品种,检测了光合效率,分析了不同品种的叶绿素a与叶绿素b的比值.结果表明小麦越冬期光照强度显著低于灌浆期,可见光7种光质中,红光比例最高且上午(7:00-9:00)和下午(17:00-19:00)比例增加.苗期百农160和百农4199叶色最深,宝丰7228颜色最浅,差异极显著.红光处理的小麦旗叶光合效率高于蓝光,百农4199的光合效率均显著高于矮早781和宝丰7228,但叶绿素a与叶绿素b的比值显著低于矮早781和宝丰7228,蓝光下不同品种旗叶光合效率和叶绿素a与叶绿素b的比值差异不显著.

    2022年06期 v.50;No.227 15-21+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1777K]
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  • 林氏念珠藻对酸化稻田水稻产量和土壤细菌群落结构与功能的影响

    邵继海;陈杰锋;胡婷;

    长期过量施肥已导致我国大量农田土壤酸化,固氮蓝藻在酸化稻田对水稻产量和土壤微生物群落结构与功能的影响尚不清楚.通过酸化稻田小区试验,向其中接种林氏念珠藻(Nostoc linckia),研究了其对水稻产量、主要土壤酶活性及土壤中细菌群落结构的影响.田间小区试验结果表明,接种林氏念珠藻后,稻田土壤中铵态氮含量显著高于对照处理,水稻产量也显著高于对照.接种林氏念珠藻处理组的土壤纤维素酶、固氮酶和酸性磷酸酶活性均显著增高.土壤中酸性磷酸酶和纤维素酶与土壤中铵态氮含量呈显著正相关.高通量测序结果显示,接种林氏念珠藻改变了土壤中细菌群落组成,但是对细菌群落α多样性没有显著影响.蓝藻门中的优势类群Synechococcales和Leptolyngbyales的相对丰度与土壤中的铵态氮呈显著负相关,放线菌门中的Frankiales和Solirubrobacterales及拟杆菌门中的Bacteroidales的相对丰度与土壤中铵态氮含量呈显著正相关.除铵态氮外,土壤中磷含量及土壤pH也是改变稻田土壤中细菌群落结构的主要环境因子.研究结果表明,向酸化稻田接种固氮蓝藻能够提高水稻产量和土壤肥力.

    2022年06期 v.50;No.227 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K]
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  • 不同耐旱性玉米品种叶片光合特性和产量对干旱胁迫的响应

    蒿宝珍;马静丽;董嘉强;王春艳;敖彦文;王小洁;王书丽;孙莉萍;赵红艳;姜丽娜;

    以耐旱性具有显著差异的2个玉米品种郑单958(耐旱性强)和驻玉309(耐旱性弱)为材料开展旱池控水试验,研究了正常灌溉(W1)和干旱胁迫(W2)对14叶展、吐丝期和乳熟期叶片光合参数及产量的影响.W1处理下,叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光量子产量(ΦPSII)和叶绿素含量(SPAD)的品种间差异较小.W2处理下郑单958有较高的Pn,Gs和SPAD,分别比驻玉309高约10%、14%和5%,Fv/Fm的品种间显著差异仅出现在吐丝期,表现为郑单958高于驻玉309,而各生育期ΦPSII品种间差异均不显著.与W1相比,W2处理产量与叶片各生理性状的相关性更强,W1和W2处理下,产量与各指标平均值均呈正相关关系,且与ΦPSII的相关性最强.综上所述,与驻玉309相比,郑单958叶片光合生理性状在干旱胁迫下表现出较强的适应能力,这可能是郑单958耐旱性强的主要生理原因.

    2022年06期 v.50;No.227 29-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K]
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黄河流域生态保护研究专题

  • 黄河中下游地区水资源利用效率时空分异特征

    赵金彩;范思盈;冯敬燕;史亚琦;

    水资源短缺是阻碍黄河流域生态保护和高质量发展的主要因素之一.基于非期望产出SBM-DEA模型和Malmquist-Luenberger(ML)指数分别刻画农业、工业、生活、生态4类用水效率的静态及动态趋势,并利用标准差椭圆、Gini系数揭示2003-2019年间黄河中下游地区水资源利用效率的空间特征.结果表明,农业和工业用水具有相对较高的效率;就动态特征而言,农业和生态用水效率整体呈上升趋势.生活和生态用水效率具有较高的空间差异性;农业和工业用水效率具有较高的空间均衡性,但是随着时间推移,空间均衡程度波动下降,空间差异性凸显.

    2022年06期 v.50;No.227 37-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]
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  • 非生长季放牧对黄河上游草甸种子产量的影响

    陈安群;张露娜;柴诗杰;王文瑞;刘银占;韩士杰;苗原;

    非生长季放牧是位于黄河上游的青藏高原草地广泛采用的土地利用方式之一.种子产量是与草原生态系统地上植被组成和自然演替过程密切相关的繁殖指标.为此,在青藏高原高寒草甸的非生长季放牧和对照区域选取10种植物测定非生长季放牧对不同植物种子产量及相关指标的影响.研究发现非生长季放牧使得植物的种子产量、种子数、种子大小、坐果率和结实力分别降低28%、22%、9%、10%和3%.但花朵数却在放牧的情况下增加22%.不同物种种子产量对非生长季放牧的响应也各不相同.非生长季放牧显著降低矮地榆(Sanguisorba filiformis)等物种的种子产量,却显著增加高原毛茛(Ranunculus tanguticus)的种子产量,对华扁穗草(Blysmus sinocompressus)等物种的种子产量无影响.种子产量与种子数量和花朵数密切相关,与其他指标无显著相关性.

    2022年06期 v.50;No.227 45-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1273K]
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水环境污染研究专题

  • 河南省农村黑臭水体污染现状及污染特征研究

    王莉;刘萌硕;李亭亭;彭赵旭;李洁;

    基于农村黑臭水体总体分布情况、污染特征、成因等基础资料欠缺的问题,对河南省典型地区内的农村黑臭水体进行现场调研和采样分析,初步掌握农村黑臭水体污染现状和污染特征.河南省农村黑臭水体主要污染来源有农村生活、工业废水、农业种植、畜禽养殖、水产养殖等5类,采集的103个黑臭水体水样中农村生活污染所占比例最大(57%),5个典型地区的黑臭污染程度由大到小依次为南阳淅川县,商丘虞城县,焦作博爱县,周口扶沟县,驻马店正阳县.采用相关性分析、主成分分析等方法对监测的指标进行分析,结果显示农村黑臭水体中ORP,DO,NH_3-N,TP,COD显著性相关,与主成分高度相关的理化指标是NH_3-N,TP,COD,BOD_5,表明农村黑臭水体主要的污染因子是NH_3-N,TP,COD,农村黑臭水体主要污染问题是有机物含量超标和富营养化.

    2022年06期 v.50;No.227 52-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1640K]
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  • 辽东半岛碧流河口潮间带表层沉积物中重金属分布规律、环境评价及溯源研究

    李宁;张威;苏世兵;

    为研究碧流河口潮间带的沉积物重金属分布特征、物质来源及生态环境,采用地累积指数法、潜在生态风险指数法对研究区沉积物重金属污染程度进行评价,采用Pearson相关性分析、富集因子评价法结合沉积物粒度特征对沉积物重金属污染来源进行分析.结果表明,潮间带表层沉积物中Cu, Pb, Zn, Ni和Cr质量含量范围分别为28.80~72.40,24.65~76.88,26.40~135.20,41.08~145.36,97.24~210.80 mg·kg~(-1),平均值分别为42.68,56.21,93.30,99.30,141.46 mg·kg~(-1),其中Cu, Cr平均质量含量达到海洋沉积物标准(GB 8668-2002)Ⅱ类,Pb, Zn平均质量含量达到海洋沉积物标准Ⅰ类.污染评价结果表明,5类重金属元素污染程度从大到小依次为Ni, Pb, Cu, Cr, Zn,且Cu, Zn, Ni, Cr由陆向海整体呈递减趋势,而Pb由陆向海整体呈递增趋势.地累积指数法、潜在生态风险指数法结果显示,碧流河口潮间带生态环境较好,主要为轻微污染.重金属来源分析显示,研究区Cu, Zn, Cr为自然来源,Ni, Pb为人为来源.碧流河口重金属除地表径流、沉积物粒径等自然因素控制外,区域内工农业活动、沿海养殖业规模及与燃煤交通等有关的大气沉降等亦对区域内重金属的分布有重要影响.

    2022年06期 v.50;No.227 60-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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  • 三峡水库运行对近坝区水质时空变化的影响分析

    黄宇波;潘婷婷;杨霞;范向军;郭棉明;

    为探究三峡水库运行对近坝区水质时空变化特征的影响,运用主成分分析和方差分析等方法分析2015-2019年近坝区的溶解氧(DO)、pH值、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD_5)、氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)、粪大肠杆菌(FC)等8个水质参数,分析不同运行期水质变化特征.结果表明,近坝水域水质全年达到Ⅲ类及以上标准;高水位时期和消落期影响水质的主要参数为DO,坝上低水位和蓄水期影响水质的主要参数为TP和FC,坝下低水位期影响水质的主要参数为COD,NH_3-N,FC,TN,蓄水期为TN,TP,BOD_5,NH_3-N,COD和FC.TN,TP,FC近5年来显著下降,但坝下NH_3-N质量浓度有升高趋势.控制三峡水库流域内农业面源污染,提高近坝区域城镇污水收集处理率,加大船舶污染治理,是改善近坝区水质的重要措施.

    2022年06期 v.50;No.227 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K]
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数学与计算机科学

  • 二维随机Cahn-Hilliard-Navier-Stokes方程的中偏差原理

    陈光淦;王悦阳;杨敏;

    有界区域上带乘性噪声的随机Cahn-Hilliard-Navier-Stokes方程是描述等温不可压缩二元流体运动的一类重要数学模型.由于乘性噪声的扰动,使得对方程解的研究变得复杂.通过构建新的近似系统和运用经典的弱收敛方法,证明了该系统的中偏差原理.

    2022年06期 v.50;No.227 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1072K]
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  • 基于神经动力系统求解广义非线性互补问题的优化方法

    许文杰;欧宜贵;

    基于神经动力系统模型,提出了一种求解广义非线性互补问题的优化方法.该方法的一个主要特点是在分析其收敛性时不利用任何矩阵.在合理的假设条件下,该方法具有收敛性和全局指数稳定性.数值模拟结果表明了该模型的有效性,且可以应用于求解较大规模的非线性互补问题.

    2022年06期 v.50;No.227 87-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1293K]
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  • 基于卷积神经网络下昆虫种类图像识别应用研究

    魏甫豫;张振宇;梁桂珍;

    昆虫种类图像识别是农业智能化识别虫害的重要方式,精准高效识别昆虫种类是进行针对性防治虫害的前提.利用昆虫数据集ArTaxOr及Insect_det,基于卷积神经网络下图像分类如MobileNet, ResNet及目标检测(FasterRCNN)、Yolo技术,运用迁移学习进行模型训练,并对比分析训练结果,获取最优昆虫种类图像识别模型.将构建的最优模型采用EasyEdge平台进行部署,从而实现了模型到端的全流程开发模式,为后续昆虫种类图像识别场景化应用研究提供依据参考.

    2022年06期 v.50;No.227 96-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1241K]
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物理学

  • F=1旋量玻色-爱因斯坦凝聚的向列压缩

    杨超楠;郑任菲;赵兴东;周鲁;

    旋量玻色-爱因斯坦凝聚是量子光学领域的热点研究对象,同时在精密测量领域也被广泛应用.基于半经典的截断维格纳近似方法研究了F=1旋量玻色-爱因斯坦凝聚中的自旋向列压缩.通过数值模拟得到自旋向列压缩的动力学行为,并在自旋向列球上展示了自旋向列压缩的物理特性.最后研究了系统在任意初始态下的自旋向列压缩行为.研究展现了旋量玻色-爱因斯坦凝聚在精密测量领域的潜在应用.

    2022年06期 v.50;No.227 106-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K]
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  • 虚拟空间矢量调制的NPC型三电平并网逆变器预测控制

    刘俊志;黄景涛;杨清;刘帅;

    针对传统有限集模型预测控制算法遍历寻优计算量大的问题,提出一种应用于NPC型三相三电平并网逆变器的改进型模型预测控制方法.在建立NPC型并网逆变器数学模型的基础上,将虚拟空间矢量调制技术和有限集模型预测控制算法结合,根据中点电压平衡控制原理,通过虚拟空间矢量调制技术把27个基本电压矢量重构为19个虚拟电压矢量.在原有扇区划分的基础上,增加新的扇区作为辅助扇区,减少模型预测控制遍历寻优次数,降低系统的运算量.同时根据虚拟空间矢量调制技术实现对NPC型并网逆变器中点电压的控制,在模型预测控制的代价函数中省去了中点电压平衡控制这一项.在搭建的NPC型三相三电平并网逆变器系统模型上进行仿真分析,结果表明所提算法能够有效减少计算量,有效实现了中点电压平衡,系统动态性能和稳态性能均有提高.

    2022年06期 v.50;No.227 114-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1337K]
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环境科学

  • 腐殖酸对载木质素铁聚乙烯薄膜上砷释放行为的影响

    张小转;赵可江;田振邦;黄做华;远冰冰;胡平;武大鹏;朱桂芬;赵亮;

    将吸附砷饱和后的载木质素铁聚乙烯薄膜固定于容器底部,采用静态批实验方法,添加不同质量浓度腐殖酸,研究溶液pH值、砷及铁离子质量浓度随时间的变化情况,考察环境温度的影响,分析薄膜上砷的释放行为.结果表明,添加腐殖酸能促使砷离子释放;当添加腐殖酸质量浓度为1,2和3 mg/L时,79 d内砷离子最大释放率分别为13.12%,15.87%和18.21%.实验温度范围内,温度变化对砷离子释放没有影响.光学显微镜测试表明腐殖酸引起的砷离子释放不会影响薄膜表面形貌;液相-有机碳联用测试仪(LC-OCD)和扫描电镜(SEM)测试表明腐殖酸在载木质素铁聚乙烯薄膜表面形成覆盖层,并且实验后薄膜表面的疏松孔增多.腐殖酸通过影响实验体系pH值、与薄膜上铁氧化物结合、占据有效吸附位点引起薄膜上砷离子的释放;而偏酸性溶液导致薄膜上少量铁离子的溶出,也促进了砷离子的释放.

    2022年06期 v.50;No.227 121-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1646K]
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  • 太湖流域近60年气温多时间尺度波动幅度的长期变化特征

    何昶;邓建明;李雪纯;王毛兰;

    太湖流域是我国重要的经济发展区域,为研究太湖流域气温波动的长期变化特征,利用近60年来太湖流域10个气象站的逐日气温资料:日最高气温(MaxT)、日平均气温(MeanT)、日最低气温(MinT),运用均方根(root-mean-square, RMS)方法分析了太湖流域年、季、月3个尺度上气温波动幅度的长期变化特征,并以1990年为分界,研究了20世纪90年代前后波动趋势的变化和区别.结果表明:1)年尺度上,1958-1990年气温年内波动幅度呈微弱降低趋势,而1990-2018年气温年内波动幅度呈显著增加趋势.2)季节尺度上,1958-1990年春季和冬季气温波动幅度趋势呈下降趋势、夏季气温波动幅度呈上升趋势而春季和冬季气温波动幅度趋势呈上升趋势.3)月尺度上,1990-2018年太湖流域各月份的气温波动幅度均呈上升趋势,但1月和4月要比其他月份波动幅度上升趋势明显.4)空间上,1958-1990年流域内气温波动幅度整体呈下降趋势,由东向西波动幅度下降趋势增大;1990-2018年,流域内气温波动幅度整体呈增长趋势,从南至北呈波动幅度增长趋势变大.

    2022年06期 v.50;No.227 130-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1729K]
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体育学

  • 我国U15女子篮球运动员的体能特征研究

    张战毅;

    运用特尔菲法、测试法等研究方法,对不同水平U15女子篮球运动员的身体形态、身体机能与身体素质等进行比较,揭示我国U15女子篮球运动员的体能特征.为我国U15女子篮球运动员的选材与训练等工作提供一定的理论支撑.结果显示,身体形态方面,表现出身材高大,上肢较长,足弓较高,上臂肌肉发达,身体充实度好的特征;身体机能方面,表现出同时具有较高的有氧与无氧代谢能力,无氧耐力水平高,糖酵解供能和糖酵解供能能力突出,乳酸消除能力强的特征;身体素质方面,表现出专项速度快,专项力量大,一般灵敏性好的特征.

    2022年06期 v.50;No.227 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1007K]
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  • 体育锻炼对居民社会适应能力的影响及净效应估计:基于倾向值匹配法的分析

    周浩;周倩羽;

    [目的]探讨体育锻炼是否能够影响居民的社会适应能力,估计净效应.[方法]使用2017年中国综合社会调查数据中的8 925个样本,选择体育锻炼和社会适应能力的相关测量指标,构建OLS回归模型和倾向值配对模型,控制人口统计学变量、身体健康状况、家庭收入感知等12个变量,估计体育锻炼对居民社会适应能力影响的净效应,[结果] 1)参与体育锻炼能够显著提升居民的社会适应能力,除人口统计学变量外,身体健康状况、家庭收入感知、互联网使用和主观社会阶层均能显著预测居民的社会适应能力,父母教育水平对社会适应能力的影响不显著.2)体育锻炼对男性社会适应能力的影响效力高于女性,教育水平越高,体育锻炼对社会适应能力的影响效力越高.3)体育锻炼对居民社会适应能力影响的净效应落在[0.205,0.214]区间.4)估计的净效应对隐形偏差敏感性很低,结果的可靠性能够保证.[结论]长期参与体育锻炼能够提升居民社会适应能力,参与体育锻炼与不参与体育锻炼相比,社会适应能力要高出20.5%~21.4%,体育锻炼能够带来明显的社会适应能力提升效益.

    2022年06期 v.50;No.227 145-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1083K]
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  • 河南师范大学学报(自然科学版)2022年总目次

    本刊编辑部;

    <正>~~

    2022年06期 v.50;No.227 153-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
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  • 河南师范大学优秀科技创新团队介绍(九)

    <正>“大数据挖掘与粒计算理论及应用”团队围绕“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划,致力于推进大数据创新应用,着力解决大数据挖掘关键核心技术以及粒计算理论与应用平台建设,凝练形成了“复杂数据的粒计算理论与方法”“低质数据的粒计算与特征选择”“三支认知计算与个性化推荐”和“图像高维隐写检测特征优化选取”4个稳定的研究方向.先后承担国家自然科学基金8项、河南省科技创新人才计划、河南省优秀青年科学基金、河南省自然科学基金等国家与省部级项目20余项;出版专著3部;在重要科技期刊发表论文200余篇;授权国家发明专利30余件.已在相关领域做出了一系列的创新性工作:针对模糊、高维的复杂大数据,研究了粒计算理论与模型并在肿瘤、时序等数据上开展了应用研究;针对不完备、

    2022年06期 v.50;No.227 157页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K]
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