R32热泵系统稳定性与变工况特性实验研究

实验研究了变热源进口温度工况和变热水进口温度工况下膨胀阀开度对R32热泵系统稳定性和系统性能的影响规律。结果表明:不同工况下系统存在不同的过热度振荡区间,且热源进口温度对起始振荡过热度的影响较显著,而热水进口温度对其影响则不明显;变热源进口温度(15~25℃)工况下,制热量随着过热度的变化呈现不同的变化规律,而其COP则呈现相同的变化规律,且系统均在过热度振荡区间内获得最大COP;变热水进口温度(30~40℃)工况下,制热量和COP均随着过热度的变化呈现相同的变化趋势,且两者均在过热度振荡区间内取得最大值;热源进口温度的升高和热水进口温度的降低均可使系统获得的最大制热量和最大COP增大,且两者在热源进口温度为25℃时分别为9.287 kW和4.646,而在热水进口温度为30℃时则分别为9.148 kW和5.665。

大型航天器结构热稳定性试验系统设计与实现

结构形面热稳定性是航天器结构设计的重要指标之一,对航天器在轨真空低温环境下功能与性能的实现具有重要作用,为确保航天器结构热稳性设计的正确性,需在地面开展空间环境热稳定性测试试验;针对大尺寸结构高精度、高频率热变形测量需求开展研究,采用光学摄影原位变形测量技术,设计了多相机融合测量系统架构及测量方法,有效保证了大型结构最优变形测量场的构建,并通过系统机电、图像采集装置的智能化同步控制设计,实现了图像数据的空间位置属性的自动匹配;通过试验验证,结果表明该系统可满足真空低温环境下尺寸不小于4 m的瞬态、高精度结构变形测量,最小测量周期可达90 s,单向测量精度优于28μm,测试过程运行稳定可靠。

齿轮传动系统共存吸引子的稳定性与分岔

以3自由度齿轮传动系统为研究对象,应用数值仿真方法得到系统的多初值分岔图,结合最大Lyapunov指数(Top Lyapunov Exponent,TLE)分析阻尼系数对系统动力学特性的影响。将数值仿真、延拓打靶法和Floquet特征乘子相结合,延拓追踪共存吸引子的稳定性与分岔。应用胞映射法计算共存吸引子的吸引域,结合分岔图、相图和Poincaré映射图揭示共存吸引子的吸引域随系统参数变化的侵蚀演变过程。结果表明:系统存在周期倍化分岔点和鞍结分岔点之间的距离非常近的现象,鞍结分岔使系统终态在两个不同的周期运动之间跳跃,使周期倍化分岔表现出亚临界特性;共存的周期吸引子主要由鞍结分岔引起;若鞍结分岔发生在概周期运动区间,则会出现周期吸引子与概周期吸引子共存。

数模—动模混合仿真系统的接口建模与稳定性分析

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求,数模-动模混合仿真系统结合实时数字仿真和物理动态模拟仿真的优点,成为现代电力系统研究的重要仿真方法。接口系统是混合仿真系统设计中的核心与难点。为了深入分析混合仿真系统的稳定性,对接口系统各个组成环节进行建模得到系统开环传递函数,分别根据劳斯判据和奈奎斯特判据研究开环传递函数中不同参数对系统稳定性的影响。理论推导表明接口系统中滤波器截止频率、接口延时和阻抗模拟比对系统的稳定性影响较大,并通过所搭建的混合仿真系统进行实验,实验结果表明不同参数对系统的稳定性影响与理论推导一致。

一类Holder型非线性系统局部有限时间稳定性研究

本文对具有Holder型条件的非线性系统的局部有限时间稳定性问题进行了研究。首先,基于Lyapunov稳定性理论,提出Holder型非线性系统实现稳定的充分性新条件,并估计了系统稳定的区域;其次,采用自适应控制方法,提出了保证Holder型非线性系统的有限时间镇定条件,并设计了相关参数的自适应控制律;最后,通过算例表明了理论结果的正确性。

考虑通信时滞的采样控制系统稳定性分析

为了研究带有通信时滞的采样控制系统的稳定性问题,首先,考虑采样区间的采样特性,构造一种依赖于采样区间最值的闭环泛函,在这种泛函中,泛函相关的矩阵不需要满足正定定义,且矩阵随着采样区间最值的变化而变化;然后,利用采样控制系统的动态信息以及定积分的分部积分法,提出一些含自由矩阵的零等式;再次,结合广义自由矩阵积分不等式,推导出采样控制系统带有通信时滞和无通信时滞的2个稳定性判据;最后,通过数值和实际仿真验证采样区间最值的闭环泛函方法的可靠性。研究结果表明:基于采样区间最值的双边闭环泛函能够使采样控制系统稳定性判断更优且更有效。

超导磁储能装置提高柔性直流配电系统稳定性的研究

柔性直流配电系统中定功率控制的换流器具有恒功率负载特性,会降低系统阻尼,对系统的稳定性产生不利影响。针对该问题,在直流配电系统中加入超导磁储能SMES(superconducting magnetic energy storage)装置来提高系统的稳定性。推导了柔性直流配电系统的反馈控制模型,采用频域分析法研究了换流器恒功率负载特性对系统稳定性的影响,并结合数学模型和频域分析,指出SMES装置能够为电网提供正阻尼,增大了系统开环传递函数在剪切频率处的相位裕度,从而改善了系统稳定性。为防止超导磁体两端电压过高,SMES装置与直流配电网连接的DC/DC换流器需具备一定的电压调节性能,因此研究了采用模块化多电平DC/DC换流器DC-MMC(modular multilevel DC/DC converter)的SMES装置,通过调节子模块个数灵活设置换流器电压变比,在实现换流器能量双向流动的同时控制超导磁体两端电压,以保护储能装置。最后通过时域仿真波形验证了采用DC-MMC的SMES装置在提高柔性直流配电系统稳定性方面的可行性和有效性。

基于PSR模型的塔里木河干流近20年生态系统稳定性评价

开展生态系统稳定性评价是制定区域可持续发展规划和实施生态修复的基础。以新疆塔里木河干流为研究区,基于“压力-状态-响应”(PSR)模型,构建涵盖13项指标的生态系统稳定性评价体系,结果表明:研究区生态系统稳定性指数呈现不断上升趋势,由“较不稳定”状态上升为“临界稳定”状态,其中生态系统稳定性较高的区域主要分布在塔里木河中游,下游受植被覆盖率低、地下水位下降、大风和沙尘天气多等自然因素影响,生态系统稳定性相对较低,今后仍需作为重点区域加强治理。

采样控制下的Markov跳变系统稳定性与安全性分析

研究针对连续Markov跳变系统的稳定性和安全性问题通过状态采样控制器保证了其稳定性和安全性。首先,与通常只考虑Markov系统的稳定性不同的是,系统的安全性问题也被考虑了。其次,系统的安全性通过引入控制障碍函数的方法得到解决。因此,系统分析及计算变得极其复杂。最后,通过设计采样控制器保证了系统的稳定性和安全性,并提供了一个有效的数值例子验证了提出方法的有效性。

交直流电力系统电压稳定性控制方法

交直流电力系统电压稳定性控制方法主要集中在单一的调节手段上进行定功率控制,导致电压区域不稳定,发生大规模波动,为此研究交直流电力系统电压稳定性控制方法。首先,通过对交直流电力系统的电压进行分区,揭示系统电压分布的特点和规律。电压分区后,构建储能单元的数学模型,针对直流配电网的惯性特性进行详细分析,确定电压稳定负荷裕度的计算方法,以评估系统的稳定性水平,最后,结合电压暂态稳定性控制输出,实现交直流电力系统电压稳定性控制。实验结果显示,与无功补偿方法和有功潮流优化方法相比,研究的交直流电力系统电压稳定性控制方法的交流子网的电压区域稳定,未发生大规模波动,具有实际的应用价值。

稳定性视角下黄土高原生态系统与生计系统的冲突与耦合——以陕西省佳县为例

黄土高原地区是我国生态脆弱和深度贫困的高度耦合区,长期面临生态治理和生计保障的双重压力,如何协调乡村生态系统与农户生计系统之间的平衡成为区域人地系统稳定和可持续发展的关键。基于稳定性概念内涵,以黄土高原佳县为例,采用地理空间数据和问卷调查数据,定量评价生态系统和生计系统现状,利用耦合协调度和相对发展度模型,梳理两个系统之间的相互作用关系并划分冲突与耦合类型区,在此基础上分析冲突关系的成因并提出分类治理建议,以期为区域人地矛盾缓解和可持续治理提供参考。结果表明:(1)佳县生态系统稳定性整体较高,但空间分异特征明显。县域生态稳定性格局呈“北部低值成片,南部低值分散”的特征,以道路交通用地和建设用地为表征的人为因素对生态稳定性的影响显著;(2)佳县生计系统稳定性整体处于中等级,农户生计方式已趋于多元,但生计资本仍较为匮乏。多样化的生计在一定程度上能够弥补生计资本的欠缺,而地理区位和自然条件对生计系统稳定性的维持作用仍不容忽视;(3)佳县生态系统与生计系统的相互关系以冲突为主,中度冲突、轻度冲突、濒临冲突和勉强平衡四种类型同时存在,勉强平衡区属于生态系统和生计系统稳定性双低的假性平衡,人地矛盾较为尖锐的冲突型区域内村庄多为生计滞后型,人地冲突的主要成因在于生态治理对生计空间的剥夺。建议通过结合决策者自上而下的管理和行为者自下而上的提升措施来逐步化解县域人地矛盾,实现生态-生计系统内部协调稳定。

基于多源遥感数据的耕地生态系统稳定性评价——以汾河流域为例

从汾河流域耕地外源胁迫视角出发,基于多源遥感数据获取土壤侵蚀、沙化、盐渍化、污染、遥感生态指数和植被生产力等监测指标.构建胁迫—抵抗—响应框架下动态稳定性评价模型,分析耕地生态系统稳定性的时空演变特征.运用两维图论聚类对耕地进行分区,并提出相应调控措施.结果显示:(1)2011~2021年,晋中盆地及其东北部所属的部分县区受土壤污染、盐渍化程度加重的影响较大,外源胁迫值略微上升,其他地区则以外源胁迫值降低为主,占耕地总面积的91.66%;抵抗值上升明显,98.69%的耕地处于上升状态,在空间格局上基本形成以晋中盆地和临汾盆地为双核心的增长区;83.13%的耕地处于响应值上升状态,下降区则集中在晋中盆地及东北部.(2)耕地生态系统稳定性总体明显上升,99.06%的耕地处于稳定性增加状态,晋中盆地以稳定性略微上升为主,下游临汾盆地及河谷地区则以显著上升为主,区域之间的稳定性差异逐渐缩小,核心原因是生态环境质量的提高.(3)基于稳定性及其内涵指标,将研究区划分为黄土丘陵—核心治理区、晋中盆地—都市农业区、灵霍山峡—生态保障区、临汾盆地—保育缓冲区和河谷平原—稳产增产区,据此提出差异化的耕地保护管理措施.研究结果可为提升耕地生态系统稳定性提供科学依据.

电力系统小干扰稳定性评估的多重谱变换方法

针对电力系统小干扰稳定性分析过程中遗漏不稳定特征值的问题,提出了一种求解大规模系统不稳定特征值的多重谱变换方法。该方法首先利用所提出的多重谱变换将全部不稳定特征值映射为主导特征值;在利用Krylov-Schur方法收敛得到全部主导特征值之后,通过逆变换得到相应的不稳定特征值;该方法还揭示了指数变换与位移逆变换以及凯莱变换之间的内在联系。相较于位移逆变换和凯莱变换,多重谱变换方法由于具有类似于指数变换的良好谱特性,从而有利于特征值收敛;同时其又避免了指数变换引起的指数矩阵与向量的乘积,从而具有更高的计算效率和计算精度。在Xingo6u和Xingo3012这两个源于巴西互联电网上的算例分析结果表明,所提出的多重谱变换方法不仅保证了不遗漏不稳定特征值,而且相较于指数变换方法,计算精度提升了约3个数量级,计算耗时减少了90%以上。

电传动履带车辆电气系统稳定性分析及优化提升策略

为提高电传动履带车辆电气系统稳定性,利用基于阻抗模型的小信号分析法对电传动履带车辆电力电子源网荷储所构建的直流微电网系统进行建模并结合电传动履带车辆工况条件开展分析,获取系统不同工况及不同参数变化下的稳定性规律和机理。在稳定性的理论分析基础上,分别在发动机-发电机组和DC/DC控制回路中设计基于电压的反馈通道和虚拟电容控制环节,所设计的控制环节能够自适应电压波动情况对电气系统进行控制,进而提升电传动履带车辆电气系统稳定性。通过仿真对控制算法进行了验证,证明了控制算法的有效性。

一个广义Lorenz系统平衡点的局部稳定性与全局吸引性

本文研究了一个广义Lorenz系统的平衡点的稳定性(全局指数稳定、全局渐近稳定)及不稳定的判据,获得了系统的全局吸引性,并推广了已有的一些混沌演化研究方法.

考虑性能稳定性的机械系统可靠性分配方法研究

针对机械系统可靠性分配,提出了一种考虑性能稳定性的可靠性分配方法。引入元动作理论对机械系统进行结构分解,以元动作单元为分配对象,建立元动作可靠性二层综合评价指标模型,结合多准则决策(MCDM)方法,得到元动作可靠性分配系数;然后建立机械传动系统稳定性模型,并计算各个元动作对系统性能稳定性的影响系数;最后,利用性能稳定性的影响系数对可靠性分配系数进行修正,实现机械系统可靠性的合理分配。通过与传统方法进行对比,验证了所提方法的有效性。

基于Routh判据+主导极点法在高阶系统中的稳定性研究

构建了全向机器人在斜坡上运动的受力模型,计算出模型系统函数,分析了载重、坡度θ、惯性等干扰对系统的影响,提出采用Routh判据为该高阶系统稳定条件,用根轨迹主导极点法获得相似2阶系统,观测系统性能指标,获得最优解方案。仿真验证说明,载重K=3.25kg时,全向机器人在斜坡运动系统自校正效果较好,表明采用Routh判据+主导极点法研究高阶系统的稳定性可行有效,为后续研究变值θ扰动下更高阶系统校正提供了一定参考。

计及占空比限幅环节的直流配电系统暂态稳定性分析

大功率扰动条件下,限幅环节容易造成占空比出现饱和现象,直流配电系统就会由闭环控制退化成开环响应并出现暂态失稳。为此,文中开展了计及占空比限幅环节的直流配电系统暂态稳定性分析。首先,文中利用Sigmoid函数模拟占空比限幅环节中的非线性特性,建立了更为贴近工程实际的直流配电系统大信号模型。其次,利用Takagi-Sugeno(TS)模糊模型法,刻画了计及占空比限幅环节影响的估计吸引域。然后,通过不同控制参数的估计吸引域变化情况,揭示了占空比饱和引发的直流配电系统暂态失稳现象。最后,针对占空比限幅环节导致已有暂态稳定性提升方法存在的局限性,提出了一种控制参数优化设计的方法,为提升系统暂态稳定性的控制参数选择提供了方案。RT-Box硬件在环实验验证了理论分析的有效性。

不同内固定系统治疗股骨转子间骨折的力学稳定性

背景:股骨转子间骨折的骨折类型和固定方式多样,各固定系统间的力学稳定性相差较大。使用有限元分析方法对各固定系统开展生物力学研究具有科学的临床意义。目的:通过有限元方法对比分析多种内固定应用于股骨A031-A2.1型转子间骨折的力学稳定性。方法:在已验证有效性的股骨有限元模型基础上,对模型进行必要的切割,造模成股骨A031-A2.1型转子间骨折,模拟临床手术方法置入不同的内固定系统,分别建立股骨近端防旋髓内钉、动力髋螺钉、经皮加压钢板和股骨近端锁定钢板固定模型。约束4组模型股骨远端下所有节点,在股骨头上施加700,1400和2100N的压缩载荷,通过计算分析,观察各组模型的等效应力分布和压缩刚度,比较各组模型之间的力学稳定性。结果与结论:①通过计算分析,对比各组模型的变形量计算压缩刚度后,在各级载荷作用下,各组模型上压缩刚度呈现的趋势:生理组>股骨近端防旋髓内钉组>股骨近端锁定钢板组>经皮加压钢板组>动力髋螺钉组;完整的生理组模型的压缩刚度明显高于所有的手术组模型;②观察应力指标,因存在应力遮挡效应,致使各固定组的应力峰值均高于生理组,最大峰值均集中分布于各内固定上;其中股骨近端防旋髓内钉固定组应力峰值最小,动力髋螺钉固定组应力最高,应力分布趋势呈现:生理组<股骨近端防旋髓内钉固定组<经皮加压钢板固定组<股骨近端锁定钢板固定组<动力髋螺钉固定组;③分布于骨质模型的应力,因内固定置入位置不同呈现不同的分布结果;④提示对于股骨转子间骨折,各种内固定均能起到有效的固定,结合有限元分析结果得出股骨近端防旋髓内钉组是较好的一种内固定选择,呈现变形量小、应力峰值低,应力分布均匀的特性;经皮加压钢板组和股骨近端锁定钢板组的力学效果优良,固定效果接近股骨近端防旋髓内钉固定;动力髋螺钉固定效果欠佳,同比于其他内固定,其力学稳定性较差。

基于非线性解耦方法的交直流配电系统暂态稳定性分析

随着柔性交直流配电系统的迅速发展,电力电子装置和恒功率负载等非线性元件的大规模接入使系统的暂态稳定性问题日趋严重。首先,建立了双环控制下AC/DC与DC/DC换流器并联的具有恒功率负载的交直流配电系统数学模型,并进行非线性泰勒展开。其次,根据非线性解耦理论将原始高阶系统解耦成一系列低阶子系统,确定主导解耦子系统并采用相平面法和逆轨迹法对其进行暂态稳定性分析,通过实物仿真验证理论分析的有效性。然后,基于非线性解耦原理引入非线性参与因子概念,对状态变量进行参与因子的计算,提出恒功率负载扰动下控制参数影响稳定性的分析方法,进一步给出控制参数的可行域。最后,利用PLECS软件搭建了恒功率负载下双环控制的交直流配电系统,仿真及实验验证了所提方法的有效性。