应用于低速冲击的新型力学超材料

目的针对低速碰撞场景下的吸能缓冲需求,设计一种具有准零刚度特性的新型力学超材料。方法首先对力学超材料的几何结构进行参数化建模,超材料主要组成包括薄壁结构与格栅结构。薄壁结构为正弦构型的曲梁,格栅结构由圆杆组成,将薄壁曲梁连接成整体。为了缩短不同应用场景下缓冲结构的设计周期,提出了一种结构力学响应的计算方法。首先建立基于欧拉-伯努利梁原理的薄壁结构运动微分方程,随后提出了一种基于四阶龙格库塔法以及打靶法的数值求解方法,最后基于叠加原理,提出了缓冲结构的力学响应预测方法并进行了相应的线性补偿。结果提出的数值算法可以准确地计算大柔度薄壁结构的力学响应,从而减少设计迭代的次数,大幅缩短设计周期。结论准静态试验结果表明,提出的超材料构型具有准零刚度的特点,并且压缩率超过70%。落锤冲击场景下缓冲结构无明显的初始峰值,响应载荷得到抑制。这说明这种超材料在缓冲领域具有很大的应用潜力,尤其适用于体积受限场景下的冲击防护。

基于转子极性判断优化的脉振高频电压注入法

在永磁同步电机零速和低速运行时,采用脉振高频注入法能够准确估计转子位置信息。针对脉振高频注入法无法实现转子极性判断,而传统极性判断方法存在响应时间长、采样和实施过程复杂以及极性误判等问题。文中提出了一种基于正负电压脉冲注入的电机转子极性判断方法。该方法给电机注入正负电压脉冲,并根据对应脉冲的响应电流峰值判断转子极性。脉振高频注入法将转子位置估计值和极性判断结果相结合,可得到准确的转子初始位置。文中通过Simulink仿真验证算法的有效性。仿真结果表明,所提转子极性判断方法能够简化采样方式和算法复杂性,降低判断转子极性的响应时间,使脉振高频注入法能够准确和快速地估计转子初始位置。

The spatial-temporal evolution of coherent structures in log law region of turbulent boundary layer

The spatial-temporal evolution of coherent structures （CS） is significant for turbulence control and drag re- duction. Among the CS, low and high speed streak structures show typical burst phenomena. The analysis was based on a time series of three-dimensional and three-component （3D-3C） velocity fields of the flat plate turbulent boundary layer （TBL） measured by a Tomographic and Time-resolved PIV （Tomo TRPIV） system. Using multi-resolution wavelet transform and conditional sampling method, we extracted the intrinsic topologies and found that the streak structures appear in bar-like patterns. Furthermore, we seized locations and velocity information of transient CS, and then calculated the propagation velocity of CS based on spatial-temporal cross-correlation scanning. This laid a foundation for further studies on relevant dynamics properties.

船用中高速机低碳零碳技术发展现状及展望

介绍国内外船舶排放法规,指出作为传统船舶动力的中高速柴油机须进行技术优化以逐步实现碳减排,满足排放法规以及能源政策的要求。分别以天然气和甲醇为例介绍低碳燃料在船用中高速机中的应用,以氢气和氨气为例介绍零碳燃料在船用中高速机中的应用。在此基础上预测未来船用中高速机用燃料的发展。

严寒地区大型高铁客站智慧低碳发展路径与策略研究——以牡丹江综合客运枢纽为例

作为国民经济大动脉、国家重大民生工程和综合交通运输体系枢纽,高铁客站的地位和作用日益彰显,并且面临着巨大的减碳需求和转型挑战。面向严寒地区大型高铁客站设计要求多、建设难度大、能源消耗高等关键问题,探讨其智慧、绿色、人文的发展路径。并以牡丹江综合客运枢纽为例,从项目的实际需求和功能特点出发,将智慧低碳理念贯穿到项目设计、建造与运维全过程中,为严寒地区大型高铁客站的性能优化、成本控制与品质提升提供参考借鉴。

山地区域超低风速风电项目开发探讨

受限于电网接纳条件,我国东南沿海及“三北”地区等高风速区域陆上风电逐渐开发完成且趋于饱和,中东部和南方地区的山地超低风速区域会成为未来陆上风电开发的主要增量市场。笔者通过综合分析风能资源条件、建设条件和产能效益对山地区域超低风速风电项目的影响,结合开发建设过程中不同阶段可能面临的问题和风险,提出相应的措施和方法以提高山地区域超低风速风电项目的开发价值和投资回报率。

无刷直流电机反电势过零检测新方法

无位置传感器无刷直流电机在高速段时反电势信号过大,容易造成检测电路无法正常工作甚至损坏,而在较低速段时,反电势信号又难以有效检测。针对反电势过零检测在极端速段的问题,提出了一种反电势过零检测新方法。在三相采样等效电路上分别并联一组三极管控制的电阻分压开关电路,参考电机转速线性调节控制信号占空比,以此控制三极管通断,从而调节电阻分压开关电路阻值,可以避免高速时反电势幅值高于检测电路供电电压的危险。同时,根据控制信号占空比切换低速区与高速区反电势采样方式,能有效改善在低速区时反电势过零检测效果。实验结果表明,提出的反电势过零检测新方法能保证电机工作于更宽的转速范围内。

基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术综述

无传感器控制技术有利于改善永磁同步电机驱动系统的可靠性,降低系统成本,已经成为交流电机传动领域的一项热门及前沿技术。高频注入法利用电机的凸极特性估计转子位置,不依赖电机反电动势模型,非常适合永磁同步电机零速及低速运行。针对高频电压信号注入法进行调研和整理归纳,并将这些方法总结为传统的高频正弦波注入法、改进的高频正弦波注入法和高频非正弦波注入法三类。首先,分别介绍每类方法中的典型实施方案,并指出各个方案的优缺点;其次,针对三类方法的异同点进行分析比较;最后,对基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术的发展趋势进行展望。

火电机组灵活性运行技术综述与展望

为有效解决大气污染问题,国家大力推进能源结构清洁化改革,风力发电、太阳能发电装机容量迅速增长,加之传统煤电产能过剩,导致电网调峰困难,这对现役火电机组的灵活性以及深度调峰能力提出了更高要求。本文以我国新能源发展趋势以及弃风、弃光程度为切入点,综述了提升火电机组灵活性运行的现状,针对火电机组现存调峰能力不足、负荷响应速度迟缓、长期偏离设计工况运行等问题进行了分析,并介绍了应对技术以及应用情况,在此基础上对火电机组灵活性运行下一步的工作方向进行了预测。

煤矿井下不同粗糙度巷道内风速分布的风洞模拟

针对井下巷道壁面附近的低风速区域进行了实验室模拟风洞试验研究,通过实验室风洞模拟试验得出了在不同壁面粗糙度及不同风速作用下巷道壁附近的低风速区域分布。结果表明,壁面附近低风速区域的厚度随着巷道壁粗糙度的增大而增大,并且巷道风速越低其低风速区域厚度越大。为了有效防止因低风速区域过大而引起的有毒有害物质积聚,可采用增加风速或者修筑更加光滑的巷道壁面等措施。

反向插补的NURBS曲线前瞻插补算法

为了避免现有NURBS曲线前瞻插补算法在确定自适应减速起始点时不够准确而产生的减速距离大于实际需要距离的问题,防止插补出现低速运行区域,提出一种基于反向插补的减速点确定方法.在该方法中,前瞻算法从减速区域的终止点开始,采用S型加减速规划进行逆向插补,以确立逆向插补曲线与自适应插补曲线的交区间,将交区间的起始点作为自适应减速区间的起始点,并再次进行前瞻插补,得到理想的减速区域速度规划方案.仿真实验结果表明,文中算法有效地避免了插补过程中的低速运行现象,提高了插补效率.

卡尔曼滤波用于低速下PMSM检测转子位置

将卡尔曼滤波理论和高频信号注入法结合起来,利用高频信号注入法检测电机凸极效应跟踪转子位置,设计卡尔曼位置观测器,消除系统噪声和测量噪声的影响,来准确观测低速及零速情况下无位置传感器永磁同步电机的转子位置。通过仿真验证表明,在有系统噪声和测量噪声的情况下,基于卡尔曼位置观测器的脉动高频信号注入法能够有效去除干扰噪声,精确地跟踪转子位置。

基于脉振高频注入法的永磁同步电机初始位置检测优化算法研究

对脉振高频注入表贴式永磁同步电机(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Machines,SPMSM)无传感器控制系统初始位置检测,传统的高频脉振电压信号注入法是把脉振高频电压信号注入估计的转子参考坐标系中,检测永磁同步电机定子侧的高频电流响应,在此基础上,针对滤波器提取位置信息中会使信号延迟、电流环带宽减小等情况,根据电机的数学模型,在高频电流信号的处理过程中减少滤波器的使用,简化了系统结构,减少了转子和转速的估测时间,可以得到估计的比较准确的转子位置和转速,实现电机无速度传感器在零低速范围内的转子位置估计。最后用Matlab/Simulink平台对优化后的电机系统进行了仿真分析,实验结果证明与传统的方法相比优化后的永磁同步电机无传感器控制系统的精度和稳定性得到提高。

失速限制型风轮叶片流场的数值模拟

采用双时间步方法在旋转坐标系下求解非定常方程,构造了零偏航条件下风轮叶片流场的数值模拟方法,采用该方法对失速限制型风轮叶片NREL Phase-Ⅵ进行了模拟,其中网格采用重叠网格进行模拟,控制方程为可压缩N-S方程,同时加入了低速预处理技术,模拟的风速范围从13m/s到25m/s,这时候风轮叶片发生失速以限制扭矩输出。本文采用数值方法对风轮叶片在发生失速以后的主要流场特点进行了分析,从风轮扭矩、载荷分布等方面对数值计算结果进行了对比验证。

基于自适应零速修正机制的低速无人车定位方法

针对缺失全球导航卫星系统(GNSS)信号条件下的低速无人车定位问题,在多状态约束卡尔曼滤波(MSCKF)框架下,提出了一种基于自适应零速修正机制的低速无人车定位方法(AZUPT-MSCKF)。传统MSCKF算法利用惯性测量单元(IMU)传播车辆运动信息,并利用相机测量实现对运动信息的校正。然而,当无人车处于静止状态时,相机测量更新停止。受到IMU累积误差的影响,无人车的定位性能将迅速下降。对此,本文提出的AZUPT-MSCKF方法通过新增的自适应零速修正机制校正IMU的信息传播,使得无人车定位方法能较好地适应静态场景。实验结果表明,相比于传统MSCKF算法及VINS-Mono算法(关闭回环检测),AZUPT-MSCKF方法具有更高的定位精度和更强的鲁棒性。

永磁同步电机低速区无位置传感器控制技术研究

针对传统无位置控制技术在低速区所存在的收敛性差、观测精度低等问题,进行了方案对比研究:采用高频注入式的无位置控制技术具有不依赖电机参数、可以结合矢量控制技术实现高性能调速的优点,但存在需要实现较为复杂的滤波器来进行信号辨识,同时所注入的高频信号会引起一定振动和噪声等问题。与此相比,提出一种新型的开环式无位置控制技术,其原理简单、不需要复杂的控制算法、不依赖电机参数以及凸极效应,并实现负载转矩的自适应调节。缺点是负载突变时存在转速振荡问题。因此,低速区方案的合理选择,需要依据控制系统的低速性能要求以及系统成本。

基于高频信号注入的永磁同步电机转子位置估计

为提升永磁同步电机无传感器控制技术在零/低速范围运行时的动态性能,提出一种改进的转子位置估计方法.首先,在α-β坐标系下建立永磁同步电机高频激励模型;其次,为提高转子位置估计性能,对基于外差法的转子位置估计方法进行分析,并提出基于补偿矩阵的转子位置估计方法;最后,在MATLAB/Simulink仿真环境下对比分析外差法与补偿矩阵两种方法的转子位置估计精度.仿真结果表明,所提出的方法不仅能获得较快的转子位置跟踪速度,而且能够保证较高的转子位置估计精度.

感应电机低速控制方法

基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器的转子磁场定向控制广泛应用于感应电机驱动系统,速度辨识系统在零频或极低速时会不稳定。文中分析了辨识在零频或极低速时导致不稳定的原因,通过在传统转子电流和磁通观测器添加激励信号,设计新的自适应观测器,采用Lyapunov方法证明了系统在零频或极低速运行时的稳定性和收敛性。仿真显示了该方案优于传统的MARS方法,提高了低速时转速的渐进跟踪能力,使控制系统具有良好的动静态性能,易于实现。

一种改善直接转矩控制系统低速性能的新方法

由于低速时采用电流模型需要对定子电流和转速进行检测,虽然电流模型消除了定子电阻变化对磁链观测产生的影响,但它引进的转子参数同样存在参数变化和测量不准确的问题。电压模型简单清楚,在高速下可以取得良好的控制效果,但是低速条件下性能较差。为了把电压模型沿用到低速阶段,需要补偿电压模型在低速阶段的误差,采用截止频率自适应低通滤波器代替电压模型的纯积分环节,并提出用模糊控制器补偿引入低通滤波器造成的磁链角误差。仿真结果表明,该方法改善低速性能效果明显。

新型低功耗8位250 MSPS 3级Flash A/D转换器

为了降低A/D转换器(ADC)的功耗和面积,基于Flash ADC原理,利用分级比较方式,减少ADC比较器数目,并源自全新的基准区间选通逻辑模块,替代MDAC和残差放大单元;针对8位分辨精度,提出了一种新型3级Flash ADC架构,并依此结构,设计实现了一个8位250 MSPSADC。0.35μm/3.3 V AMS Si-CMOS工艺模型和版图验证结果表明,在实现250 MSPS前提下,DNL<±0.4 LSB,INL<±0.5 LSB;Nyquist频率下,SFDR为59.2 dB,功耗85 mW,面积1.20mm×8 mm。对比同类ADC,功耗与面积指标明显占优。该系统架构可望应用于高速低功耗混合信号处理电路的研究和开发。