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在复杂（生物）环境中对自旋探针进行稳健且高效的量子最优控制。迈向快速温度波动的传感研究
摘要： 我们提出了一种利用纳米金刚石（NDs）中氮空位中心在复杂环境下进行纳米级温度测量的优化方案。为此，我们将拉姆齐测量法与先进的最优控制理论相结合用于温度测定。我们在块状钻石中的单个氮空位中心和固定纳米金刚石上测试了新设计，其读出信号优于常规软/硬微波控制脉冲。我们展示了在琼脂糖基质中旋转纳米金刚石的温度读出效果。该方法为测量复杂生物环境中的温度波动开辟了道路。所用原理具有普适性，不仅限于温度传感。
关键词： 量子传感、温度测量、纳米金刚石、最优控制
更新于2025-09-23 01:58:50
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 用于极端温度传感的相位编码布里渊光相关域分析
摘要： 本技术报告针对二次不变通信时延模式下的输出反馈H2控制问题提出新解法。文中给出了满足时延约束的所有稳定控制器的特征描述，并将分散式H2问题转化为凸模型匹配问题。主要结果表明该模型匹配问题可简化为有限维二次规划问题，同时基于向量化方法给出了计算最优控制器的递推状态空间算法。
关键词： 二次不变性、最优控制、分散控制
更新于2025-09-19 17:13:59
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并网光伏-制氢系统的最优控制
摘要： 本文研究由光伏太阳能供电并辅以电网的制氢系统最优控制问题。为此，我们建立了一个考虑系统主要特征的简化动态模型，以电解槽电流作为控制变量，在光伏能源波动条件下获得了优化电网能耗的控制律。所得解的重要约束条件是储氢罐的物理容量限制，这导致问题呈现非光滑和非连续特性。采用庞特里亚金极小值原理求解该边值问题，最终得到显式分段连续控制律。通过仿真结果验证了所提控制方案的有效性。
关键词： 最优控制、可再生能源系统、庞特里亚金最大值原理、制氢
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 高效量子阱太阳能电池的外延反射器结构
摘要： 本文设计并实现了一种四旋翼无人机（UAV）的L1最优控制方案。该四旋翼无人机是由四个沿旋翼轴产生推力的螺旋桨驱动的欠驱动刚体。通过这四个推力可实现四个输出量（即无人机质心位置与航向角）的渐近跟踪。在完全掌握飞行器参数且无测量噪声的情况下，误差幅值呈指数收敛至零；当存在参数不确定性与测量噪声时，控制器能以L1最优准则使误差幅值呈指数衰减?；谎灾?，该控制器通过最小化飞行器相对于干扰的L∞增益来实现设计目标。实验评估了控制器性能，并与文献中的相关鲁棒非线性控制器进行对比。实验数据显示，所提控制器能有效抑制持续干扰，其平均误差极小值量化证明了这一特性。
关键词： 无人机，最优控制，四旋翼，鲁棒控制，反馈线性化
更新于2025-09-19 17:13:59
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光伏驱动的密度泛函理论中新的最优控制问题
摘要： 我们提出并研究了一类受寻找高光电转换效率光伏材料启发的新型最优控制问题。该材料需完成第一步：将光（光子）转化为电子激发态。我们在Kohn-Sham-DFT理论层面将激发态的各种理想特性表述为数学控制目标，其控制变量由核电荷分布给出。我们证明了存在能产生最优HOMO-LUMO激发态的核电荷分布，并针对一维有限纳米晶体进行了示例性数值模拟。我们观察到显著的目标依赖性特征，例如显著的电子-空穴分离现象以及多尺度层级结构：内部HOMO与LUMO波长 < 原子间距 < （不规则的）掺杂剖面波动 < 系统尺寸。
关键词： 最优控制、激发态、光伏材料、密度泛函理论、Kohn-Sham方程
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于一阶和二阶伴随方法的血管血流对比增强断层重建
摘要： 在这项工作中，我们研究了采用与主流场方向垂直的断层投影进行造影增强计算机断层扫描的血流速度重建。该逆问题通过平流-扩散偏微分方程进行正则化处理。利用一阶和二阶伴随方法结合递推最优控制法重建速度场，并在简单体模上进行了测试。
关键词： 最优控制、断层扫描、X射线成像、反问题
更新于2025-09-11 14:15:04
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专家与公民科学家对超冷原子实验的远程优化
摘要： 我们引入了一种远程接口来控制和优化玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的实验制备，并通过两种不同实施方案找到了改进方案。首先，理论物理学家团队使用其远程版本的"修饰斩波随机基优化算法"（RedCRAB）；其次，游戏化界面让全球600名公民科学家参与实时优化。对玩家搜索行为的定量研究表明，他们集体采用了局部与全局搜索相结合的策略。这种多智能体自适应搜索方式既通过低水平玩家的探索行为防止过早收敛，又让高水平玩家对解决方案进行局部优化。此外，许多成功的公民科学游戏都依赖于直接调动玩家视觉或经验直觉的问题呈现方式。本研究证明公民科学家在完全抽象的问题可视化中同样能取得成功——这一发现令人鼓舞，因为未来可能有更广泛的挑战领域适合采用游戏化方法。
关键词： 人类问题解决、公民科学、最优控制、闭环优化、超冷原子
更新于2025-09-04 15:30:14