基于“问-思-辨-行”的智慧化振动理论课程建设

以提升学生对振动理论的理解及创新实践能力的培养为目标,结合“互联网+教育”技术,建设有趣易用的智慧化教学资源——含网页程序及微信小程序的互动虚拟实验平台,解决传统课堂缺乏对振动现象的全面展示、学生难以开展振动现象的自主探索等问题。进一步结合工程实践及课程思政的有机融入,提出学生深度参与的课堂教学模式——深度融合课程思政及工程实践的“问-思-辨-行”教学模式,以充分发挥理论与实践的相互促进作用,促进对学生处理振动问题及实践创新能力的培养。针对飞行器振动理论及应用课程的教学实践结果表明,课堂师生互动、生生互动氛围活跃,学生各项考核成绩均稳步提升,尤其是考核学生实践创新能力的综合性作业成绩显著提升。

二维多孔结构剪切变形及破坏特性研究

基于理论建模、有限元仿真和实验测试研究了二维多孔结构剪切变形及破坏特性,分析几何参数改变对整体抗剪性能的影响。通过有限元仿真获取剪切变形规律,采用框架剪切夹具进行剪切实验,与有限元仿真结果进行对比分析。结果表明:剪切变形破坏主要为靠近结点处单元胞壁的拉伸破坏与剪切破坏,损伤从结构边缘向内部渐进扩展。单元胞尺寸、壁厚对结构的剪切性能有明显影响,厚度与排列角度对剪切性能影响较小;在正六边形、内凹型和半凹型多孔结构中,正六边形的二维多孔结构的抗剪性能最好。

可调频超结构充液管道的振动抑制

提出了一种附加可调频局域共振单元的超结构充液管道,通过调整局域共振单元的质量块在弹簧片上的安装位置,实现局域共振单元固有频率的可调性,进而实现充液管道在多个频率下的振动抑制。首先建立了附加可调频局域共振单元的超结构充液管道的结构动力学模型,采用伽辽金法推导了超结构充液管道的运动方程,然后利用模态分析方法建立了多频带隙的解析表达式。建立了相应的有限元模型,对其多频减振特性进行数值仿真,并开展了相应的验证试验。计算和试验结果验证了所提出的超结构充液管道存在多个带隙,在带隙范围内充液管道的弯曲振动被显著抑制。研究工作表明,使用可调频局域共振单元能够有效抑制充液管道多个频率下的振动,为其在多目标频段下充液管道的减振应用提供参考。

基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法

现代有源配电网呈现复杂多变、多时间尺度的特征,采用单一仿真速率难以同时兼顾计算效率与精度,对此该文提出基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法。首先,构建系统状态空间矩阵,并基于状态矩阵特征值的量级将系统拆分为多个动态特性差异的子系统,通过将系统的状态矩阵进行分块等效,实现子区域在小步长时刻的独立仿真解算与在大步长时刻的等效补偿,在保证仿真精度的基础上大幅降低了系统仿真规模;然后,针对各区域间数据交互不同步问题,通过倍率步长相量法分析线性插值误差产生原理及主要影响因素,并提出基于二阶泰勒展开式的多步自适应插值仿真算法,可以根据系统频率与仿真步长需求调节相关插值参数,显著降低插值误差;最后,采用改进型IEEE 123节点配电网算例,通过分区等值/插值计算与仿真结果的对比,验证了所提多速率并行仿真方法的可行性与有效性。

交直流微网群系统运行模式划分及协同互助调控策略

面向包含柔性多状态开关的交直流混合微网系统的多模式运行与切换场景,提出了系统运行多模式划分方法及协同互助调控策略。首先,按照通讯方式、拓扑结构、负荷状态3个模式特点将系统划分为320种运行模式;然后,针对系统的不同运行模式深入分析对应模式下的功率传输平衡关系和内在切换逻辑,应用调控策略得到多模式运行下的电压源换流器(voltage source converter,VSC)有功功率调控指令,实现了系统多模式稳定运行和自由切换、馈线负荷均衡以及主变重载自动调控。最后,通过仿真验证了所提调控策略的可靠性,并分析了通信延迟对分布式控制的影响。仿真结果表明:所提调控策略能够保障交直流微网群系统在不同运行模式下稳定运行并灵活切换。

不同地区‘娘青’核桃坚果品质综合评价分析

旨在为核桃品种应用推广、生产加工和区域化种植提供参考,探究了不同地区‘娘青’核桃坚果的品质差异。以6个地区的‘娘青’核桃坚果为原料,以坚果表观性状(纵径、横径、棱径、三径均值、果形指数、单果质量、出仁率和壳厚)和核仁内含物(粗脂肪含量、粗蛋白质含量、脂肪酸组成及含量)指标为依据,采用主成分分析和对比现行地方标准产品质量分类等级对核桃坚果品质进行综合评价。结果表明:不同地区核桃坚果的三径、三径均值、单果质量、出仁率均存在显著性差异,其中三径均值和单果质量最大的是云南迪庆维西县的(3.63 cm、13.33 g),最小的是广西南丹县的(3.16 cm、10.09 g),出仁率最高的是云南大理剑川县的(47.26%),最低的是广西南丹县的(41.88%);果形指数和壳厚均无显著性差异,果形指数在1.14~1.30之间,壳厚在1.03~1.19 mm之间;不同地区的核仁粗蛋白质含量存在显著性差异,其中最高的是云南漾濞县顺濞乡的(15.90%),最低的是广西南丹县的(11.80%),而粗脂肪含量最高的是广西南丹县的(70.23%),最低的是云南漾濞县平坡镇的(62.70%);油酸含量最高的云南迪庆维西县的(38.90%),亚油酸含量最高的是广西凤山县的(56.70%),亚麻酸含量最高的是广西南丹县的(11.14%),亚油酸与亚麻酸比值均在4~7之间;6个地区的‘娘青’核桃综合品质得分从高到低依次为云南大理剑川县、云南迪庆维西县、云南漾濞县顺濞乡、广西凤山县、云南漾濞县平坡镇、广西南丹县;云南迪庆维西县、大理剑川县、漾濞县的核桃坚果达到特级标准,广西凤山县的达到Ⅰ级标准,广西南丹县的达到Ⅱ级标准。因此,原产地云南漾濞县的核桃坚果适宜加工蛋白类产品,引种地云南维西县和剑川县的可开发为商业果品,引种地广西凤山县和南丹县的宜开发油脂产品。

考虑需求响应的交直流混合配电网分布式光伏承载能力鲁棒评估方法

鲁棒优化通常采用多面体模型来描述分布式光伏出力的不确定性,却忽略了分布式光伏出力的时空相关性,为此,该文建立了分布式光伏的时空相关性多面体模型,提出了考虑需求侧响应的交直流混合配电网分布式光伏承载能力鲁棒评估方法。首先,建立分布式光伏出力不确定性的时空相关性多面体模型和电价激励型需求侧响应模型,以最大化分布式光伏并网容量为目标,考虑交直流混合配电网中多种运行约束和调节策略,建立交直流混合配电网分布式光伏承载能力两阶段鲁棒评估模型,并采用列与约束生成算法进行迭代求解。在70节点系统上验证了算法的有效性,仿真结果表明:不同的管理策略有助于提升交直流混合配电网的分布式光伏承载能力。

考虑分布式电源电压支撑的新型配电网精准负荷双层供电恢复策略

针对有源配电网故障后借助含分布式电源(DG)微网的恢复控制问题,提出一种考虑微网电压支撑的配电网精准负荷双层供电恢复策略。首先,为充分量化故障时段内重构后孤岛运行风险,从电压稳定和功率平衡的角度定义重构后孤岛运行风险指标,最大程度的利用故障时段内微网DG资源建立重构模型;然后,针对供电恢复重构模型求解难度高的问题,使用灰狼优化算法(GWO)与二阶锥松弛技术分别求解双层重构模型,其中,为解决GWO算法以优质解引导种群进化导致效率受限制的问题,采用粒子群算法(PSO)思想来改善GWO算法的个体位置更新过程,通过融合每个灰狼个体的历史信息以构筑更高效的种群进化方法。最后,采用修正的IEEE33节点系统,在2种不同类型故障下均能够提供供电恢复方案,验证方法的可行性。

考虑负荷分布特征的供电单元聚类优选方法

科学合理的供电单元划分是中压配电网接线模式优选的关键,传统的供电单元划分方法通常基于平均负荷密度和供电半径,难以处理海量的配电网精确负荷空间分布信息(例如经度、纬度、负荷等)。提出了一种考虑负荷分布的聚类供电单元优选方法。首先基于供电网格内的负荷的空间坐标以及负荷,构建精确负荷空间分布数据样本集合。定义负荷密集度指标量化供电单元内部负荷分布的紧密程度,定义单元离散度指标量化供电单元之间界限的清晰度,并构建单元优选目标函数,基于样本点典型日负荷曲线的最大功率,采用聚类算法进行遍历优选,得到供电单元的初始划分方案;基于技术指导性原则定义相应的约束条件,包括最大供电半径、负荷总量以及容载比,进一步考虑负荷的时序波动特性,对初始划分方案进行调整,使得满足约束条件的供电单元内部负荷分布尽量紧密而供电单元之间的界限尽量清晰。最后结合某供电网格实际负荷空间分布三维信息作为算例,分别采用K-means以及DPC聚类算法验证了所提方法有效有效考虑到负荷的实际空间分布,划分出的供电单元内部负荷分布紧密,供电单元之间界限清晰。

基于电力CPS联合仿真的主配一体化电网负荷转供方法研究

分布式光伏和风电等分布式电源的大量并网、电力信息物理系统(CPS)的快速发展等对电力系统的运行调度带来不可估算的影响,针对紧急状态下提高电力系统供电可靠性的问题,该文提出面向主配一体化电网的负荷转供方法。首先,考虑光伏和风电自身特点建立分布式发电模型;其次,根据负荷重要性对负荷进行分类,并计及通讯延时计算负荷恢复率;然后,以切负荷与网损为目标函数,并考虑网络约束,通过构建遗传算法对目标函数寻优求解;最后,在电力CPS联合仿真平台上进行验证,结果表明所提方法能更接近实际运行工况,具有更好的负荷恢复效果,从而减小社会经济损失。

磷酸铁锂储能电池过充热失效特征参量研究

锂电池的安全性,是掣肘锂电池储能技术发展的重要问题。为探究锂电池过充热失效的特征参量,采用两段式充电对100A·h磷酸铁锂储能电池展开过充实验。通过检测特征气体、电压、温度等参量,对热失效早期锂电池行为进行了研究,并对停止过充后锂电池的风险状况进行了分析。气体检测仪和气相色谱仪检测结果表明,H2为出现最早且含量最高的气体,在特征气体中占比达到62%以上,能够在热失效前至少3 min完成预警,最适合作为预警气体;其次为CO和烃类气体,烃类气体中C2H4含量最高,达到烃类气体总量的78.5%。分段式充电结果表明,在锂电池发生热失效前的电压迅速上升期停止充电,能避免热失效发生。停止过充后电池表面温度仍会继续上升,说明电池内部副反应放热仍在继续,可能促使热失效的发生。

基于离散小波变换的配网故障单端行波波头提取研究

随着用户对电力可靠性和稳定性的需求不断提高,10 kV配网的供电安全要求也逐年提升。受制于配网线路结构复杂、分支众多等因素,基于分布式终端的行波双端定位技术要求终端数量较多。基于此,研究配网故障单端行波波头提取技术。描述了离散小波变换特点,分析了基于离散小波变换标定行波波头抵达时刻的算法,并提出了单端行波定位算法中的波头提取技术。对比一次侧与二次侧数据,证明了该方法的可行性。

一种可循环使用的铝基材清洗剂的研究

针对铝基材料进行清洗剂开发,该清洗剂循环清洗除油率超过99%,易漂洗无残留,减少清洗漂洗耗水量,且通过补加清洗剂配合能够循环使用。

基于MI-PSO-BP算法的配电设备状态实时评估方法

为了提高配电设备故障预测水平,提出了一种常规综合评估方法与实时评估方法相结合的配电设备运行状态实时评估方法。给出了两阶段综合状态评估方法的框架体系,通过互信息理论(MI)量化设备各属性与状态的相关关系,消除冗余属性。利用粒子群优化(PSO)算法对BP神经网络权值与阈值进行优化,以提高评估质量。利用该MI-PSO-BP模型对某地区配电变压器实时状态进行评估,评估结果及发展趋势与实际情况相吻合,验证了该评估方法的正确性和有效性。

基于改进CEEMDAN分解与时空特征的低压供电线路串联故障电弧检测

针对低压线路中的串联故障电弧检测难题,提出基于改进CEEMDAN分解与时空特征的串联故障电弧检测方法。首先,采用CEEMDAN算法实现电流信号的完备分解,并以各IMF分量的峭度指标、裕度指标、能量特征和能量熵特征为判定依据,实现高频段信号粗选。然后,提出空间尺度和时间尺度相融合的特征构建方法,捕获各粗选高频IMF分量的局部特征,增强电流特征对比度和判别力。最后,采用子空间变换算法实现电流时空特征集合的二次降维,并基于SVM实现串联故障电弧检测。实际试验证明,所提算法的平均故障电弧检测准确率达88.33%,能够实现高效的串联故障电弧检测。

周期及路径综合优化的配电设备巡检策略

为提高配网设备巡检工作的质量和效率,提出了面向巡检周期及路径综合优化的配电设备巡检策略。通过综合考虑配电设备重要等级及状态,确定了配电设备不同的巡检级别,并结合基准巡检周期形成配电设备差异化巡检策略。基于启发式搜索A*算法,提出考虑交通信息的启发式函数,实现了以巡检耗时最短为目标的路径优化。以某地区配电设备巡检工作为例,分析了不同策略下巡检工作量及巡检耗时,验证了所提配电设备巡检策略优化设计方法的正确性和有效性。结果表明:所提出的配电设备重要度及实时状态评价方法,能够为巡检计划的制定提供合理的依据,有效减少巡检工作量约40%。同时采用A*算法设计的巡检路径优化算法实现了巡检最短路径优化和耗时最小路径优化。

基于信息融合技术的结构损伤检测方法

在结构损伤检测领域,不同的损伤检测方法对结构的损伤敏感程度不同,为了提高结构损伤检测的准确率,将信息融合技术应用在结构损伤检测中。利用加权平均法、简单投票法和D-S证据理论在不同层次进行信息融合,得到结构的损伤状态;通过蜂窝夹层复合材料梁损伤检测试验验证该方法的可行性和有效性。结果表明所提出的方法可以准确的判断结构是否发生损伤以及损伤的位置。

合成生物学在农残检测领域的应用

近年来,合成生物学在多个领域崭露头角,在农残检测中也发挥着越来越重要的作用。基于合成生物学模块化和工程化指导思想,各种基因部件的多样化组合为农残检测提供更多方案。简便、耐用、低成本、原位检测等特点也使其较传统检测手段具有更强的竞争力。但与此同时,合成生物学在农残检测中的应用也受到复杂检测环境和生物安全性等问题的影响。结合目前合成生物学在有机氯、有机磷、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药检测中的应用与创新实例,归纳合成生物学在农残检测中应用的原理,分析并探讨合成生物学技术未来在农残检测中的发展潜力与应用前景。

考虑多元因素态势演变的配电变压器迁移学习故障诊断模型

针对配电变压器故障数据有限及数据过期的问题,提出一种考虑多元因素态势演变的配电变压器迁移学习故障诊断模型。首先,构建了配变运行状态评价指标体系,对指标状态量进行模糊二元量化,利用模糊Apriori算法挖掘其与故障之间的关联关系,提取诱导变压器故障的关键状态量。针对配变故障数据有限,引入Tanimoto系数,将有效的辅助故障数据迁移至目标配变,建立了基于信息迁移的配变故障诊断模型;针对配变故障数据过期,引入健康指数描述配变状态,将不同健康等级的辅助故障数据进行迁移,建立了针对数据过期的配变故障诊断模型。在此基础上,利用迁移学习算法TrAdaBoost对上述模型中目标与辅助故障数据的权重进行迭代求解,进而输出配变故障强诊断器。最后,根据配变故障数据进行算例分析,仿真结果表明,该文所建模型故障诊断精度高,具有比传统诊断器更强的泛化能力。

基于NAF-FxLMS控制器的垂尾抖振主动控制

将加速度负反馈(negative acceleration feedback,NAF)控制器与最小均方自适应滤波(filtered-x least mean square,FxLMS)算法相结合,提出了一种改进的反馈式次级通道阻尼补偿方法,来提高FxLMS控制器的性能。针对垂尾模型低阶模态抖振响应的控制问题,设计NAF控制器对次级通道进行反馈式阻尼补偿,建立了多模态的NAF-FxLMS控制器,随后开展垂尾抖振响应主动控制的地面模拟实验。实验结果表明,相比于单独的FxLMS控制器或NAF控制器,NAF-FxLMS控制器对垂尾抖振响应具有更好的控制效果。