### 2009年全国大学生电子设计竞赛知识点解析 #### 一、竞赛基本信息与规则 - **竞赛时间**：2009年9月2日至9月5日。 - **参赛队伍分类**： - **本科组**：只能选择本科组题目。 - **高职高专组**：可以选择高职高专组题目，也可以选择本科组题目。 - **参赛资格**：必须是具有正式学籍的全日制在校本科生或专科生，并需提供有效的身份证明（如学生证）。 - **队伍构成**：每队限定3名成员，且比赛过程中不得更换队员。 - **竞赛场地**：参赛队伍必须在指定场地内独立完成设计和制作，不允许任何形式的交流，非参赛人员需回避。 - **提交要求**：竞赛结束时需提交设计报告、实物作品及填写好的《登记表》。 #### 二、光伏并网发电模拟装置知识点详解 **任务描述**：设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，该装置通过模拟光伏电池的工作状态，实现与电网的交互。 **模拟装置结构**： - **电源模拟**：采用直流稳压电源US（60V）和电阻RS（30Ω~36Ω）模拟光伏电池。 - **电网模拟**：通过正弦参考信号uREF模拟电网电压，频率范围45Hz~55Hz，峰峰值2V。 - **变压器**：工频隔离变压器T，变比n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，用于电压转换。 - **反馈信号**：uF作为输出电流的反馈信号。 - **负载电阻**：RL=30Ω~36Ω。 **基本要求**： 1. **最大功率点跟踪(MPPT)**：确保在RS和RL给定范围内变化时，能够实现最大功率点跟踪，相对偏差不超过1%。 2. **频率跟踪**：当uREF的频率在给定范围内变化时，uF的频率能够同步变化，相对偏差不超过1%。 3. **DC-AC变换器效率**：当RS=RL=30Ω时，DC-AC变换器效率不低于60%。 4. **输出电压失真度**：当RS=RL=30Ω时，输出电压uo的失真度THD不大于5%。 5. **输入欠压保护**：设置动作电压Ud(th)=（25±0.5）V，实现输入欠压保护。 6. **输出过流保护**：设置动作电流Io(th)=（1.5±0.2）A，实现输出过流保护。 **发挥部分**： 1. **提高效率**：进一步提高DC-AC变换器的效率至80%以上。 2. **降低失真度**：降低输出电压的失真度至1%以下。 3. **相位跟踪**：实现uF与uREF的同相位跟踪，相位偏差不超过5°。 4. **故障恢复**：过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复正常状态。 5. **其他创新设计**：鼓励创新设计。 **评分标准**： - **设计报告**：包括方案论证、理论分析与计算、电路与程序设计、测试方案与测试结果等内容。 - **实际制作**：评估完成的实际情况。 - **发挥部分**：根据完成的具体内容给予额外加分。 - **总分**：设计报告30分+基本要求50分+发挥部分最多45分。 **设计与测试要点**： - **总体设计**：明确设计思路，绘制系统总体框图。 - **核心电路**：绘制核心电路原理图。 - **软件程序**：编写必要的控制程序。 - **测试方案**：制定详细的测试计划，确保各项性能指标符合要求。 - **测试结果**：记录完整的测试数据及分析结果。 通过以上分析可以看出，2009年的全国大学生电子设计竞赛不仅考验了参赛者的技术能力，还考察了团队合作、创新能力等方面的能力。光伏并网发电模拟装置的设计，既要求参赛者具备扎实的理论基础，又需要有较强的实践操作能力和创新思维，是一项综合性很强的比赛项目。

从给定的文件信息来看，2009年的国赛控制类题目（B题）主要聚焦于设计并制作一个声音导引系统，该系统通过声音信号来引导一个可移动声源精确地移动到指定位置。下面我们将详细解析题目中的各个知识点。 ### 一、竞赛规则与参赛须知 竞赛的规则明确指出，参赛队伍需根据自己的组别选择相应的题目，即本科组和高职高专组分别有专门的题目范围。此外，参赛者必须是在校的本、专科学生，且每队限3人，比赛期间不得更换队员。竞赛强调了独立性，不允许任何形式的交流，包括教师在内的非参赛人员需回避，确保比赛的公平性。所有作品和报告需在规定时间内提交，由专人封存，以备后续评审。 ### 二、声音导引系统的设计任务与要求 #### 基本要求： 1. **可移动声源设计**：要求参赛队伍设计并制作一个可移动的声源，该声源需产生周期性的音频脉冲信号，用于后续的声音导引。 2. **响应时间与平均速度**：声源在接收到导引信号后，需准确地移动至Ox线（即AB的中垂线），并在移动过程中保持平均速度大于5cm/s。 3. **定位精度**：声源停止后的位置与Ox线之间的距离误差需小于3cm。 4. **运动路径控制**：在移动过程中，声源不能超出Ox线左侧超过5cm。 5. **指示功能**：声源达到目标位置时，需有明显的光和声指示。 6. **功耗与成本**：系统需具备低功耗和高性价比的特点。 #### 发挥部分： 1. **转向能力**：声源需能在180度转向后，重复基本要求。 2. **提高速度与精度**：进一步提升平均速度至10cm/s以上，减小定位误差至1cm以内，同时减少运动过程中超出Ox线左侧的距离。 3. **复杂任务执行**：在完成基础移动后，声源需在原地停留一段时间，然后依据接收器A和C的信号，移动至W点，并在此点停止，且与W点的直线距离误差小于1cm，整个过程的平均速度需大于10cm/s。 ### 三、系统设计与实施细节 为了实现上述要求，参赛队伍需要考虑以下几个关键点： 1. **ASSP芯片的应用**：题目特别指明必须使用组委会提供的电机控制ASSP芯片（型号MMC-1），这要求参赛者熟悉并掌握该芯片的功能和编程方法。 2. **无线传输技术**：误差信号的无线传输是系统的核心之一，参赛者需选择合适的无线传输方式和频率，确保信号的稳定性和准确性。 3. **声源定位与控制**：设计高效的控制算法，确保声源能够准确地按照预设路径移动，同时满足速度、精度和功耗的要求。 4. **系统集成与优化**：整合所有子系统，包括电源管理、信号处理、运动控制等，确保系统的整体性能和可靠性。 ### 四、评分标准 评分标准涵盖了设计报告的质量、系统方案的合理性、控制方案的设计与论证、电路设计与测试结果等多个方面，总分100分。其中，设计报告的完整性和规范性占据了相当的比重，体现了对文档编制和表达能力的重视；而基本要求和发挥部分的完成情况则直接反映了参赛作品的技术水平和创新能力。 2009年国赛控制类题目（B题）不仅考验了参赛者的硬件设计、软件编程、系统集成等综合技能，还对其创新思维、团队协作和项目管理能力提出了较高要求。

光谱分色滤光片对成像光谱技术至关重要，是实现光电仪器体积小、质量轻的一个重要器件。根据金属膜具有高反射率的特点和可以进行诱增透的原理，介绍了透0.45μm～1.6μm反8μm～12μm光谱分色滤光片的膜料选择和膜系设计，并应用JGP560A2型磁控溅射镀膜机制备出了光谱性能和理化性能较好的宽光谱分色滤光片，其光谱性能达到0.45μm～1.6μm波段范围内，平均透过率大于80%；8μm～12μm波段范围内，平均反射率大于91%。

【C语言程序设计基础】 C语言，一种强大的编程语言，被广泛用于系统开发、软件构建以及各种嵌入式系统的编程。大连理工大学的这门2009年的C语言程序设计课程，通过一系列精心制作的PPT，深入浅出地讲解了C语言的基础知识和核心概念，为初学者提供了宝贵的教育资源。 1. **数据类型**：C语言中的数据类型包括基本类型（如int, char, float, double等）、复合类型（如数组和结构体）以及指针类型。02 数据类型（1）.ppt和02 数据类型（2）.ppt详细介绍了这些类型，帮助学习者理解如何声明和使用不同的变量，以及它们在内存中的表示。 2. **选择结构程序设计**：04 选择结构程序设计.ppt涵盖了条件控制语句，如if-else和switch-case，这是编写逻辑决策和控制程序流程的关键。学习者将学会如何根据不同的条件执行不同的代码块。 3. **数组**：06 数组（1）.ppt探讨了数组这一重要的数据结构，包括一维数组和多维数组的声明、初始化和操作。数组是存储相同类型元素集合的有效方式，是C语言中解决问题的基础工具。 4. **函数调用**：函数是C语言中模块化编程的核心。07 函数调用（1）.ppt和07 函数调用（3）.ppt详细讲解了函数的定义、参数传递、函数返回值以及递归函数的使用，帮助学习者掌握如何组织和重用代码。 5. **指针**：C语言的精髓之一在于指针，08 指针（3）.ppt和08 指针（2）.ppt深入讨论了指针的概念，如何声明、初始化、操作指针，以及指针在动态内存管理、数组操作和函数参数传递中的应用。熟练掌握指针能极大地提高程序的灵活性和效率。 6. **结构体**：09 结构体.ppt介绍了如何定义和使用结构体，结构体允许我们创建自定义的数据类型，组合不同类型的数据，这对于处理复杂的数据结构尤其有用。 通过这些课件的学习，学生不仅可以掌握C语言的基本语法，还能了解到程序设计的思维方式，从而具备编写高效、可维护的C程序的能力。大连理工大学的这套资源是系统学习C语言的宝贵资料，对于初学者和进阶者都是极好的学习材料。

提出了一种新型高增益宽频天线结构，采用低介电介质，在高于贴片1 mm，间距2.5 mm处加载3个宽1.5 mm的方环形金属片。利用HFSS仿真软件对该天线进行仿真，最大增益达到了19.466 dB，比未加载时增加10.14 dB，相对带宽增加了1.37%，且全向性好，体积小，结构简单，成本低。 ### 一种新型高增益微带天线的关键技术与特性 #### 摘要与背景 本文介绍了一种新型的高增益宽频微带天线设计，该设计旨在克服传统微带天线存在的主要问题——频带较窄以及增益较低。这种新型天线通过在特定位置加载方环形金属片，结合使用低介电常数的介质材料，成功地实现了较高的增益性能（最大增益达19.466 dB）和较宽的工作频带（相对带宽增加了1.37%）。此外，这种设计还具有良好的全向辐射特性、较小的体积、简单的结构以及低廉的成本等优点。 #### 设计原理与结构特点 1. **低介电常数介质材料的选择**：采用低介电常数的介质材料作为支撑基板，能够有效减少信号传输过程中的损耗，从而提升天线的整体性能。 2. **方环形金属片的加载**：在距离贴片1mm的高度处，按照2.5mm的间距加载了3个宽度为1.5mm的方环形金属片。这些金属片的加入不仅提高了天线的增益，而且对天线的工作频带产生了积极的影响。 3. **结构优化**：通过优化天线的几何结构，包括调整金属片的数量、尺寸以及它们之间的间距等参数，使得天线能够在保持较小体积的同时实现更高的增益和更宽的工作频带。 #### 性能评估与仿真结果 1. **增益提升**：经过HFSS仿真软件的模拟测试，该天线的最大增益达到了19.466 dB，相比于未加载方环形金属片的设计，增益提高了10.14 dB。 2. **工作频带拓宽**：相对于传统的微带天线，本设计的相对带宽增加了1.37%，这意味着它能够在更宽的频率范围内提供稳定的性能表现。 3. **全向辐射特性**：该天线表现出良好的全向辐射特性，这使得它在各种应用场景下都能够保持一致的性能水平。 #### 技术细节 - **HFSS仿真软件的应用**：HFSS是一款强大的电磁场仿真软件，通过使用该软件可以精确地模拟天线的各项性能指标，包括增益、工作频带等。 - **天线结构与参数分析**：通过对不同结构参数（如金属片的尺寸、间距等）的细致调整和优化，研究人员能够有效地提高天线的增益，并拓宽其工作频带。 #### 结论与展望 该新型高增益宽频微带天线的设计成功解决了传统微带天线存在的频带窄和增益低的问题。通过采用低介电常数介质材料和特定位置加载方环形金属片的方式，不仅显著提升了天线的增益性能，而且还改善了其工作频带宽度。此外，该天线结构简单、体积小巧、成本低廉，非常适用于需要高性能、低成本解决方案的多种应用场合。未来的研究可以进一步探索更多创新的结构设计和技术手段，以期实现更高性能的微带天线产品。 这项研究为微带天线领域带来了新的突破，为解决实际应用中的问题提供了有力的技术支持。

设计Boost-Flyback单级功率因数校正(Power factor correction，PFC)变换器主要应着眼于两点：一是功率因数(Power factor，PF)值要求；二是直流母线电压。为了给设计提供依据，本文详细推导了其功率因数及储能电容电压表达式，分析了它们与电路参数的关系，定量地给出变换器达到所需PF值的条件，指出当后NFlyback工作在电流断续模式(Discontinuous current mode，DCM)时，储能电容电压不随负载变轻而上升，避免了功率器件电压应力过高的问题。最

为了探究城市扩展的规律,为城市的规划做出前瞻性的预测,将神经网络与元胞自动机相结合,从不同时相遥感数据中挖掘城市扩展土地利用演变的规律,自动找到土地利用元胞的转换规则,并以该规则反演和预测城市的扩展演变。应用该方法对义乌市的扩展作了实证分析和模拟预测,与同期义乌城市发展状况基本相吻合。 ### 基于神经网络与元胞自动机的城市扩展模拟 #### 一、研究背景与意义 随着全球化的加速和城市化进程的不断推进，城市土地利用的变化已成为一个重要的研究领域。城市扩展过程中涉及多种因素的影响，如经济发展水平、人口增长速度、政策导向等，这些因素共同作用导致了城市空间结构的演变。传统的研究方法往往难以准确捕捉到这些复杂因素之间的相互作用及其对城市扩展的影响。因此，探索一种能够有效模拟和预测城市扩展规律的方法显得尤为重要。 #### 二、元胞自动机(CA)与神经网络(ANN)结合的城市扩展模型 ##### 1. 元胞自动机理论基础 元胞自动机(Cellular Automata, CA)是一种用来模拟复杂系统的数学模型，它通过简单的局部规则来描述系统中各组成部分（即元胞）之间如何相互作用，进而推演出整体行为。CA模型主要由以下几个要素构成： - **元胞(Cell)**：构成系统的基本单位，例如土地利用类型。 - **元胞空间(Cell Space)**：所有元胞组成的集合。 - **状态(State)**：每个元胞可能处于的一种或多种状态之一。 - **邻域(Neighborhood)**：用于定义一个元胞周围与其相互作用的其他元胞集合。 - **规则(Rule)**：决定元胞状态转换的具体法则，是CA模型的核心。 ##### 2. 神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的应用 人工神经网络是一种模仿人脑神经元结构的计算模型，通过大量的训练学习数据集中的模式和规律，具有较强的非线性拟合能力和自适应能力。在城市扩展模拟中，ANN可以通过学习历史遥感图像数据，自动识别出影响城市扩展的关键因素，并建立这些因素与城市土地利用变化之间的关联。 ##### 3. ANN-CA城市扩展模型 结合上述两种技术，ANN-CA模型首先利用神经网络从不同时相的遥感数据中挖掘城市扩展土地利用演变的规律，自动找到土地利用元胞的转换规则。接着，利用这些规则作为元胞自动机的转换规则，实现对未来城市扩展的模拟和预测。 #### 三、模型实施步骤 ##### 1. 数据准备 收集不同时间点的城市遥感图像数据，这些数据应覆盖城市扩展的不同阶段，以便于后续的模型训练和验证。 ##### 2. 特征提取 从遥感图像中提取与城市扩展相关的特征，如道路分布、建筑物密度、绿地比例等。 ##### 3. 神经网络训练 利用提取的特征训练神经网络模型，目的是让模型学会识别影响城市扩展的关键因素，并建立这些因素与土地利用变化之间的联系。 ##### 4. 规则挖掘 根据训练好的神经网络模型，自动挖掘出不同土地利用类型之间的转换规则。 ##### 5. 元胞自动机模拟 利用挖掘出的转换规则作为元胞自动机的规则，对城市未来的发展趋势进行模拟预测。 #### 四、案例分析——义乌市扩展模拟 ##### 1. 实证分析 该研究选择了浙江省义乌市作为案例，通过对该城市不同时期的遥感数据进行分析，建立了ANN-CA模型，并成功模拟了义乌市的土地利用变化过程。模拟结果与义乌市实际的城市发展情况基本相符。 ##### 2. 模型优化 通过对比分析模型预测结果与实际情况的差异，进一步调整模型参数，提高模型的预测精度。 #### 五、结论 本文提出了一种基于神经网络与元胞自动机相结合的城市扩展模拟方法。该方法不仅能够有效地挖掘城市扩展土地利用演变的规律，还能通过模拟预测帮助城市规划者做出前瞻性决策。通过对义乌市的实证分析表明，这种方法具有较高的预测准确性和实用性，对于指导城市规划和发展具有重要意义。

为了掌握高速公路未来的安全状况，通过有效地控制各种影响因素，减少交通事故，增进高速公路安全，在路段划分和影响因素分析的基础上，利用收集的多条高速公路数据建立了基于广义线性回归的高速公路事故预测模型，通过比较泊松、负二项、零堆积泊松和零堆积负二项4种概率分布模型回归的结果，最终确定了负二项分布形式的事故预测模型，并利用弹性分析的方法确定了模型中单个变量对事故的边际影响。研究表明：环境变量和交通流变量对事故的发生有较大影响。

共轴偏光瞳系统克服了共轴系统视场角有限，离轴系统加工和装配困难等缺点，能更好满足空间对地观测等领域的要求。由共轴三反系统求解共轴偏光瞳无遮拦三反射镜光学系统的初始结构参数，设计了焦距为3000mm，F数为10的共轴偏光瞳的三反射光学系统。设计结果表明：该系统视场角达8°×0.8°，空间频率50lp/mm，调制传递函数值均大于0.55，接近衍射极限，满足系统对成像质量的要求。

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