The Nature of Inertia Explained Using the Field Theory

Analysis of free fall and acceleration of the mass on the Earth shows that using abstract entities such as absolute space or inertial space to explain mass dynamics leads to the violation of the principle of action and reaction. Many scientists including Newton, Mach, and Einstein recognized that inertial force has no reaction that originates on mass. Einstein calls the lack of reaction to the inertial force a serious criticism of the space-time continuum concept. Presented is the hypothesis that the inertial force develops in an interaction of two masses via the force field. The inertial force created by such a field has reaction force. The dynamic gravitational field predicted is strong enough to be detected in the laboratory. This article describes the laboratory experiment which can prove or disprove the hypothesis of the dynamic gravitational field. The inertial force, calculated using the equation for the dynamic gravitational field, agrees with the behavior of inertial force observed in the experiments on the Earth. The movement of the planets in our solar system calculated using that equation is the same as that calculated using Newton’s method. The space properties calculated by the candidate equation explain the aberration of light and the results of light propagation experiments. The dynamic gravitational field can explain the discrepancy between the observed velocity of stars in the galaxy and those predicted by Newton’s theory of gravitation without the need for the dark matter hypothesis.

Determining the moment of inertia of triaxial Mars with updated global gravity models

The principal moments of inertia(PMIs)with the principal axes are usually taken as the dynamic figure parameters of Mars;they can be deduced from satellite-observed degree-two gravitational potentials in recent global gravity models and from the dynamic ellipticities resulting from precession observations.These PMIs are natural and significant for the geodetic,geophysical,and geodynamic problems of Mars,which are functions of internal density distributions.In this study,a closed and concise formula for determining the PMIs of the entire planet and its core was developed based on the second invariants of gravity and a multipole expansion.We deduced the polar oblateness J^(2)and the equatorial ellipticity J_(22)of Mars to be 1.9566×10^(−3)and 6.3106×10^(−5),respectively.The preferred principal moments of inertia of Mars are A=2.66589×1036 kg·m^(2),B=2.66775×10^(36)kg·m^(2),and C=2.68125×10^(36)kg·m^(2).These values indicate that Mar is slightly triaxial.The equatorial principal moment of inertia of the Martian core is 1.46008×10^(35)kg·m^(2),accounting for~5.47%of the planet’s PMI;this result is critical for investigating the density and size of the core of Mars,and the planet’s free core nutation.

Disjointed Equivalence of Gravitational and Inertial Mass

Problem—Contemporary physics offers no underlying reason for the equivalence of inertial and gravitational mass. Approach—The equivalence is examined from the new physics provided by the cordus theory, being a non-local hidden-variable (NLHV) theory. Mathematical formalisms are derived for masses and observers in different fabric densities. Findings—A disjointed equivalence is predicted, whereby inertial and gravitational masses are equivalent in any one situation, but a different equivalence holds when the fabric densities change. Consequently this theory predicts that the gravitational constant G varies with fabric density, and hence would be different across the universe and across time. Not only is the gravitational constant non-constant, but the formulation of gravitation changes with fabric density. Specifically, the theory predicts gravity is stronger at genesis (and the end of the universe) such that orbit velocity vB ∝ (where rB is orbit radius), compared to weaker gravitation at middle life epochs with rB ∝ . The current Earth location and epoch correspond to the latter case, i.e. Newtonian gravitation is recovered. The findings disfavour the existence of both dark energy and dark matter, and instead attribute these effects to differences in the fabric density. Originality—The work makes the contribution of deriving a mass equivalence relationship that includes fabric density, identifying a disjointed mass equivalence, and showing that the gravitation formulation itself changes with relative fabric densities.

含高比例新能源的电力系统频率稳定研究综述

作为“双碳”战略目标的关键载体,含高比例新能源的电力系统具有惯量水平低、调频能力差、抗扰性能弱等特征,对频率稳定带来了全新挑战,迫切需要深入认识能源转型背景下的频率稳定形态。该文按照“建模分析—稳定评估—调频控制”的路线,归纳近年来国内外关于频率稳定的研究及其应用进展。首先,梳理现有频率稳定定义的特点,将其引申为考虑暂态频率安全的广义频率稳定概念,分析含高比例新能源电力系统的频率响应过程;按照系统全局频率和网络节点频率两个视角分析现有特性建模与分析方法,分别总结频率稳定性、频率安全性的评估方法与评估指标,初步建立考虑频率时空分布特性的节点频率安全性指标;列举并归类源网荷储多主体参与系统调频的控制策略,分析相关频率调控措施的特点;最后,结合现有研究进展,对含高比例新能源的电力系统在频率响应特性建模、频率稳定机理评估以及频率稳定协调控制方面的未来发展方向和研究趋势进行展望。

Moments of Inertia, Magnetic Dipole Moments, and Electric Quadrupole Moments of the Lithium Isotopes

The single-particle Schrödinger fluid model is designed mainly to calculate the moments of inertia of the axially symmetric deformed nuclei by assuming that each nucleon in the nucleus is moving in a single-particle potential which is deformed with time t, through its parametric dependence on a classical shape variable α(t). Also, the Nilsson model is designed for the calculations of the single-particle energy levels, the magnetic dipole moments, and the electric quadrupole moments of axially symmetric deformed nuclei by assuming that all the nucleons are moving in the field of an anisotropic oscillator potential. On the other hand, the nuclear superfluidity model is designed for the calculations of the nuclear moments of inertia and the electric quadrupole moments of deformed nuclei which have no axes of symmetry by assuming that the nucleons are moving in a quadruple deformed potential. Furthermore, the cranked Nilsson model is designed for the calculations of the total nuclear energy and the quadrupole moments of deformed nuclei which have no axes of symmetry by modifying the Nilsson potential to include second and fourth order oscillations. Accordingly, to investigate whether the six p-shell isotopes 6Li, 7Li, 8Li, 9Li, 10Li, and 11Li have axes of symmetry or not, we applied the four mentioned models to each nucleus by calculating their moments of inertia, their magnetic dipole moments, and their electric quadrupole moments by varying the deformation parameter β and the non-axiality parameter γ in wide ranges of values for this reason. Hence for the assumption that these isotopes are deformed and have axes of symmetry, we applied the single-particle Schrödinger fluid model and the Nilsson model. On the other hand, for the assumption that these isotopes are deformed and have no axes of symmetry, we applied the cranked Nilsson model and the nuclear super fluidity model. As a result of our calculations, we can conclude that the nucleus 6Li may be assumed to be deformed and has an axis of symmetry.

风电虚拟惯量延时的影响机理模型解析及替代性研究

风电机组采用虚拟惯量参与电网调频时,其本质是带延时的快速功率响应,但虚拟惯量延时对频率控制的非线性影响尚不清晰。同时,虚拟惯量存在测频精度要求高、延时大、频率微分环节放大量测误差等固有缺陷。为此,提出了风电机组虚拟惯量延时的影响机理模型解析及替代性研究的思路。首先,通过将风电机组虚拟惯量和下垂控制的延时特性近似等效为一阶惯性环节,建立风电调频使用虚拟惯量和下垂控制的系统频率响应模型;其次,基于劳斯近似法对高阶模型进行降阶解析,求得系统频率最低点的解析表达式;然后,解析求解风电调频仅使用下垂控制的系统频率响应模型,并在频率最低点指标下给出与虚拟惯量和下垂控制相同调频效果的下垂控制系数设定方法。进一步,在设定下垂控制参数下,对比两种控制方式下的最大频率变化率、稳态频率等关键指标关系,得出结论:适当改变下垂系数可替代带延时虚拟惯量,并能取得比虚拟惯量和下垂控制更佳的调频效果。最后,建立仿真模型,并从系统频率响应动态、调频能量需求、风电机组响应功率等方面验证了分析的正确性。

基于功率微分项的双VSG有功功率振荡抑制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)双机并联运行时产生的有功功率振荡问题,通过建立双VSG系统的小信号模型,分析了有功功率振荡产生的机理,提出一种基于改进虚拟阻抗的瞬态功率均分策略和一种基于功率微分项的自适应惯量和阻尼的功率振荡抑制策略,将有功功率微分项与角加速度结合起来实现惯量的自适应调节,同时将有功功率微分项引入阻尼控制环节以替代传统的阻尼项,实现阻尼的自适应调节。所提出的策略可以使动态时VSG之间的角频率差更快速地趋近于零,从而减小有功功率振荡的超调,改善频率动态响应性能。搭建了VSG并联的仿真模型,仿真结果表明:所提改进控制策略可以使瞬态时实现有功均分,使动态时的有功功率振荡超调减小41%,振荡过程减小了1秒。

可再生能源高渗透下时滞孤岛微电网的负荷频率控制

针对孤岛微电网系统中大规模接入可再生能源导致的低惯性和开放通信网络中通信延迟对系统稳定运行造成的不可忽略的影响,该文研究变时滞影响下低惯性孤岛微电网系统的负荷频率控制问题。首先,提出一种引入虚拟惯性控制的时滞微电网分层频率控制模型;然后构造一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函,它包括时滞乘积项和增广的s-dependent积分项。进而,选取复合松弛积分不等式、二次函数不等式和凸组合等方法与所构造泛函有效配合,得到保守性更低的稳定性判据。最后,通过不同场景的仿真分析验证所提方法在提高孤岛微电网时滞稳定裕度和系统动态性能方面具有更好的效果,并分析了时滞稳定裕度与控制器参数、非线性负载扰动之间的关系。

储能虚拟惯量主动支撑与调频状态转移控制

释放储能装置的频率支撑潜力,将是提升风、光高占比系统并网稳定性的关键。该文首先对比分析常规发电机组的固有惯量、风电机组的虚拟惯量及储能的惯性支撑特性。其次,根据系统中的储能容量配置,约束量化储能的虚拟惯量,为系统惯量需求提供评估依据,以保障频率安全。在此基础上,利用储能独特的功率支撑特性,提出恒频控制与调频状态转移控制结合的储能并网频率主动支撑控制策略,突破虚拟惯量及一次调频的传统控制模式。最后,搭建风电高渗透电网仿真系统,验证储能装置在所提控制策略下能够显著提升系统的频率稳定性,改善其对电网的主动支撑性能。

能量视角下的电力系统惯量

同步机主导的电力系统中,机械旋转惯量是决定频率动态的主导因素,被代指为系统惯量。随着新能源占比升高,机械旋转惯量不断下降,其主导作用被削弱,现有对电力系统惯量的认知不再适用。文中首先回顾惯量作为阻碍物体状态变化能力度量的物理本质,把电力系统建模为包含不同尺度下多种能量形式和元件的能量供应链,将惯量广义化为机械旋转惯量、电惯量、热惯量、流体惯量。能量供应链中,同一尺度上存储惯量和通道惯量组成的“惯量对”决定了该尺度的动态;总的尺度上,不同尺度的多个“惯量对”决定了时域的序贯动态和频域的级联滤波特性。然后,进一步揭示了惯量需求的根源是能量需求,存储单元需要有足够的瞬时可释放能量来应对传输通道引起的能量补充滞后,整个能量供应链需要存储足够的本地能量支撑分散控制。能量视角下的电力系统惯量认知有助于评估新型电力系统的惯量需求,为新型电力系统有功控制的方法设计提供理论指导。

附加频率控制下并网换流器的动态惯量及其量化评估

新能源大规模并网显著降低了交流系统惯量,并网换流器参与频率控制成为提升频率稳定性的重要手段。基于传递函数模型推导了附加频率控制下并网换流器的动态惯量,发现其受惯量设计参数和其他控制环节的共同影响,呈现时变特性,但是将其简化为与同步发电机旋转惯量类似的常数会导致分析误差。为此,面向定直流电压控制和定功率控制这两类主流的并网换流器控制方式,提出了附加频率控制下并网换流器动态惯量的量化评估方法,分析了控制参数、运行工况和系统特性等不同因素对惯量的影响机制,得到了有功控制外环会显著改变原有设计惯量的结论,需重点关注其控制参数导致的惯量偏差。最后,基于在Simulink中搭建的时域仿真模型,验证了所提传递函数模型及惯量量化评估方法的正确性和有效性。

复杂环境下基于视觉/惯性的单兵自主定位性能评估

针对在卫星信号拒止等复杂环境下单兵自主定位精度低的问题,提出基于视觉/惯性测量单元(IMU)的单兵自主定位技术。将高效的IMU初始化方法融合到ORB-SLAM3算法并应用于单兵自主定位技术中,评估了单兵实时运动整体定位精度,重点分析了改进ORB-SLAM3算法在单目/IMU、双目/IMU下的定位精度准确性和鲁棒性。实验表明:在复杂树林环境下,单兵在基于视觉/IMU自主定位时,改进算法的IMU初始化时间最少提高了10 s,双目/IMU的估计轨迹曲线更加吻合实际运动轨迹曲线。在绝对轨迹误差的各项评估指标中,双目/IMU比单目/IMU的均方根误差提高了24.67%,而且定位精度和鲁棒性都要优于单目/IMU,为城市巷战中单兵自主高精度定位的实现提供了一种切实可行的思路和举措。

直驱永磁风力发电机的变系数PD虚拟惯量控制研究

传统PD虚拟惯量控制虽然能有效避免无惯量情况下频率的二次跌落问题,但应对风速变化时,传统控制方法中固定的惯性系数可能导致惯量响应中惯量的过余或不足,风机输出有功功率延时变化,影响系统频率的变化,惯量响应效果不理想。为此,在搭建PD虚拟惯量控制模型的基础上,综合考虑转子动能与风速变化对虚拟惯量调节的影响,通过当前风速与下一时刻预测风速对应的旋转动能超前算出满足系统的变微分系数,优化传统控制方法中的风机辅助功率,匹配系统适时的惯量效应,在系统频率调整方面具有更高的灵活性,同时避免了传统控制方法机械、固定的全惯量支撑,减小机组的调频压力。最后通过仿真验证了所提策略的有效性。

基于系统聚类法的含新能源电力系统分区策略

为实现含新能源电力系统的惯量分布特性的有效评估,提出一种基于系统聚类法的含新能源电力系统分区策略。首先分析新能源机组惯量与同步机组惯量之间的差异;其次构建节点惯量响应模型,分析节点惯量相关因素的特性;然后通过主成分分析对影响节点惯量的主导变量进行降维,将降维后的变量应用系统聚类法对节点进行聚类分区;最后通过系统辨识得到区域惯量,评判出整个系统惯量的空间分布。在仿真软件中搭建改进的IEEE 10机39节点模型验证了分区策略的合理性。

大扰动下电力系统惯性时空分布特性的表征形式初探

已有关于系统惯性时空分布(spatial-temporal distribution of system inertia,SDSI)的研究大多聚焦于惯量估计,而对其概念的表征并不统一,也缺乏对其性质的深入剖析与相关概念的系统梳理与辨析。该文试图探索大扰动下系统惯性时空分布特性的表征形式。基于频率动态过程分析剖析了惯性时空分布特性,提出系统节点惯量概念并给出该参量的性质描述参量,基于惯性物理机理提出了这些参量的量化分析方法并推导了相关系数的差分计算公式。仿真算例验证了对系统惯性时空分布特性所做的分析与判断,利用所提出的表征形式可全面而规范地表征系统惯性时空分布特征。研究可为电力系统惯性时空分布特性表征体系的构建提供参考。

基于小扰动频率量测数据的电网节点惯量分布评估方法

惯量在电力系统抵抗扰动中起到关键作用。随着新能源渗透率的提升,电力系统中低惯量与惯量时空分布不均的特征日益凸显,准确评估电网节点惯量分布具有重要意义。为此,文中提出一种基于小扰动频率量测数据的节点惯量分布评估方法。首先,分析了频率与惯量的数学耦合机理,揭示了新型电力系统惯量分布特征。然后,根据单次小扰动下的频率量测数据与系统电源参数,分别提出了考虑各节点频率相较于系统中心频率变化水平偏差的节点等效惯量定义方法,以及基于自适应阶数多项式拟合的节点频率变化率计算方法,两层方法相结合即可计算出单次小扰动下的节点等效惯量。进一步,鉴于单次小扰动下求出的节点等效惯量具有一定的随机误差,提出考虑多次扰动事件评估结果的动态聚合策略,形成适用于新型电力系统的节点等效惯量分布评估方法。最后,分别以IEEE 39节点系统、中国某省级电网为例验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法所需数据量少,仅需各节点同步相量测量单元采集的频率量测数据即可实现对电网惯量分布的有效评估,评估结果准确性高且时效性强。

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数和阻力系数研究

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数C_(M)和阻力系数C_(D)取值直接影响到渔具数值模拟的计算速度和精度。通过波浪水槽试验探究了7种金枪鱼延绳钓单丝和绳索材料在规则波条件下所受的波浪力,并在Morison方程的基础上,使用最小二乘法计算出相应材料的C_(M)和C_(D);分析了C_(M)和C_(D)随KC数和雷诺数Re的变化情况。结果显示:同一波高下,试验材料所受波浪力随着波浪周期增加逐渐增加;同一波浪周期下,试验材料所受波浪力随波高增加逐渐增加;相同材料随着直径增加,所受波浪力增加;3种尼龙单丝随着KC数增加C_(D)逐渐增加,C_(M)变化不明显,趋于常数,随着雷诺数Re的增加C_(M)和C_(D)有逐渐增加的趋势;3种聚丙烯绳索C_(M)随着KC数和雷诺数Re增加而增加,C_(D)在低KC数时较为平稳,其随着雷诺数Re增加逐渐下降,趋于常数;涂沥青的聚丙烯绳索的C_(M)和C_(D)较为稳定。研究表明,本试验得出的C_(D)和C_(M),可用于延绳钓渔具数值模拟。

专利合作网络技术多元化对关键核心技术突破的影响机制——管理者认知与组织惯性的中介作用

以中国医疗设备领域上市公司2016—2020年企业联合申请专利为依据,深入探索技术多元化对关键核心技术突破的作用效应以及内在机制。研究结果表明,技术多元化与关键核心技术突破间呈倒“U”型关系,即技术多元化有助于关键核心技术突破,但是需要注意阈值效应;管理者认知复杂性与关键核心技术之间正相关,管理者认知集中性与关键核心技术突破之间负相关;技术多元化与关键核心技术突破之间的倒“U”型关系受到管理者认知的中介作用;当企业组织惯性较高时,管理者认知复杂性与关键技术核心突破的关系会弱化。综上,指出企业在追求技术多元化的同时,需要平衡和优化其技术组合,确保关键核心技术领域的深度开发和有效供给,及企业在追求关键核心技术突破时,应重视培养和选拔具有高认知复杂性的管理者,以便更好地应对技术的复杂性和市场的动态变化。

多风电场支撑电网频率稳定的动态差异化时序协同控制策略

针对大规模风电接入带来的系统调频能力不足和调频能量透支引发的频率二次跌落问题,提出一种多风电场动态差异化时序协同的频率支撑控制策略。首先,阐述综合惯量控制下的风电调频原理,基于能量守恒理论分析频率响应阶段风电场群的动能变化过程,揭示多风电场调频时序对调频效果的影响机理。然后,考虑多风电场群同时调频引发的频率二次跌落风险,从场站交互视角逆向设计风电场群调频时序和任务分工,并依据风电实时调频能力动态调整投入顺序,以保证初期过程惯量安全需求,并提升频率最低点、抑制风电场群退出调频导致的系统频率严重二次跌落。最后,通过3机9节点测试系统和某实际电网算例对所提控制策略进行仿真分析,结果验证了所提策略的有效性和实用性。

考虑SOC的混合储能功率分配与自适应虚拟惯性控制

电力电子化的直流配电网存在低惯性问题,不利于系统稳定运行。混合储能设备可向电网提供虚拟惯性,但不同类型的储能之间存在功率协调问题,并且储能的荷电状态(state of charge, SOC)对虚拟惯性的调节也有约束作用。针对上述问题,提出了一种自适应时间常数的分频控制策略,时间常数根据混合储能系统(hybridenergy storage system, HESS)的SOC而动态调整以改变功率分配。首先,通过分析储能SOC与虚拟惯性的关系,并考虑储能充放电极限问题,研究兼顾SOC、电压变化率以及电压幅值的自适应虚拟惯性控制策略,提高系统惯性。然后,建立控制系统的小信号模型,分析虚拟惯性系数对系统的影响。最后,基于Matlab/Simulink搭建直流配电网仿真模型,验证了所提控制策略能合理分配HESS功率,提高超级电容器利用率,改善直流电压与功率稳定性。