热丝TIG焊热丝准稳态温度场的解析模型

基于能量守恒和傅里叶定律,建立了电阻加热和熔池传热对热丝温度分布影响的数学模型;基于叠加原理建立了电阻加热热丝钨极惰性气体(TIG)焊热丝准稳态温度分布的数学解析模型,并验证了其计算结果;讨论了热丝电流密度、送丝速度以及焊丝干伸长等因素对焊丝温度分布的影响规律.结果表明:该数学模型具有很高的精确性,可用于热丝加热过程的分析.焊丝电流密度越大,焊丝各位置温度越高;送丝速度越大,焊丝各点的温度越低;焊丝干伸长越大,焊丝端部的预热温度越高.得到了一定条件下焊丝电流密度、送丝速度和焊丝干伸长三者之间的数值匹配关系.

模块化多电平电压源换流器的数学模型

为了得到能够直观反映装置运行规律的数学模型,为装置性能的研究、主电路参数设计及控制系统设计等提供研究基础,将开关函数和瞬时功率结合,建立模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的时域解析数学模型。该模型给出换流器交直流电压、桥臂电流电压、桥臂子模块电容电压总和以及单个子模块电容的电压电流的时域解析表达式,可以正确反映上述各电气量与主回路参数的关系。计算和仿真结果表明,该建模方法是可行的,并具有较高的精确度。

适用于永磁悬浮轨道及永磁轴承的解析磁力模型研究

基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁体磁力数值积分公式,结合两块平行矩形截面永磁体的结构特点,推导出适用于永磁悬浮导轨及永磁轴承的解析磁力模型,并对双筒嵌套永磁轴承及轴向放置双环永磁轴承的轴向磁力计算结果进行实验验证.结果表明:两块平行矩形截面永磁体的磁力分别与永磁体剩磁的平方和永磁体纵向平均长度成正比,磁力随永磁体的截面增加而增大,随永磁体的间距增加而减小;模型计算值与实测值吻合.该模型计算简单,通过代数运算可以得到具有较高精度的磁力计算结果.

飞轮用永磁悬浮轴承的磁路设计及磁力解析模型

飞轮储能以其突出优势广泛应用于电网调频领域,为进一步提升飞轮储能技术的能量密度和功率密度,飞轮储能转子趋向于重型化、高速化,其通常采用磁悬浮轴承进行轴向卸载,而大承载力、高安全性、低损耗能的永磁轴承设计是关键技术。目前研究的双环、多环和Halbach阵列的永磁轴承卸载结构,在长期高速旋转下存在着与转子固联的动磁环材料会出现强度不够的突出问题,因此本文提出一种单环吸力型轴向永磁轴承拓扑结构。以3种拓扑结构中的1种为设计示例,充分利用磁能、节省用材为设计要求,基于基尔霍夫两大定律确定了单环吸力型轴向永磁轴承的结构参数,在考虑边缘磁通效应的影响下,利用磁场分割法对各部分磁通进行了精确划分,建立了等效磁路模型,依据虚位移法推导出了轴向承载力和轴向静刚度的解析计算模型,并采用有限元方法对所建立的解析模型进行了验证,结果吻合良好,为永磁轴承的设计与后续飞轮动力学分析提供了理论依据。

沧东凹陷孔二段页岩中基于岩心裂缝观测的构造裂缝规模解析

以沧东凹陷孔二段页岩中的构造裂缝为研究对象,重点利用岩心资料,采用岩心观测、数学解析和软件拟合等研究手段,开展裂缝类型识别、构造裂缝规模计算及其影响因素分析等研究工作。根据孔二段页岩岩心上构造裂缝实测数据,采用基于最小二乘法的椭圆拟合方法建立代表性构造裂缝纵剖面和平剖面的椭圆标准方程,获得裂缝椭球中轴和短轴,进而根据三角形相似原理计算裂缝椭球长轴,由此建立代表性构造裂缝的椭球标准方程。岩心上其他构造裂缝规模与代表性构造裂缝规模进行类比计算。结果表明:孔二段页岩中裂缝类型包括构造裂缝和非构造裂缝,其中构造裂缝包括张裂缝和剪裂缝;建立的椭球标准方程反映其规模处于米级别,其水平延伸长度介于0.13~4.55 m,平均值为1.15 m,纵向延伸长度为0.20 m,开度为0.58 mm;而非构造裂缝包括层理缝、层面缝、白云岩化缝和泄水缝。孔二段页岩中构造裂缝规模影响因素包括断层、岩性、层厚和埋深,其中断层控制了构造裂缝的产状,且随着距断层距离的增加,构造裂缝的平均水平延伸长度减小;富含碳酸盐矿物或长英质矿物的页岩岩性脆性强,构造裂缝更容易产生和扩展,因而灰云质页岩中构造裂缝的平均水平延伸长度最大,其次是长英质页岩;当页岩岩性一定时,构造裂缝的平均水平延伸长度随着层厚的增加而增大,两者具有良好的正相关关系;当页岩埋深增大时,围岩压力增大,裂缝难以产生和扩展,构造裂缝的平均水平延伸长度有减小的趋势。

塑料包装材料化学物向食品迁移的模型研究进展

塑料包装材料内含化学物向食品的迁移会造成食品污染并最终危害消费者的健康,近年来受到国内外广泛关注。30多年来,美国食品与药品管理局(FDA)和欧盟委员会(EC)开展了大量包装材料化学物迁移相关的理论与实验研究。由于迁移实验复杂、费用昂贵、要求先进的分析测试仪器,在一般实验室很难开展,因此近年来各国开始关注迁移理论预测的研究。文中介绍了塑料包装材料化学物迁移数学解析模型的研究进展,应用无量纲化方法对比分析了模型参数对各模型的影响。

含有非解析子模块的非线性系统控制

针对模型中含有非解析子模块的非线性系统,提出了一种预测控制的设计方法。首先建立了与传统广义预测控制(Generalized predictive control,GPC)的联系,探讨了针对含有非解析子模块的非线性系统控制对性能指标的选取原则,并由此推导出了最优预测控制器,并进一步讨论了控制器的实施问题。由于所提出的设计方法不需要对非线性系统求逆,因此具有较低的计算复杂度。对两节机械手臂的仿真研究验证了所提出的设计方法的有效性。

基于环流解析分析的MMC电容电压优化控制策略

为限制MMC子模块电容电压波动,一般所需电容较大。首先分析二倍频环流与电容电压波动间的解析关系,提出了全工况范围内的子模块电容电压波动峰值与二倍频环流之间关系的数学模型。然后利用该模型,提出以电容电压波动为目标值的二倍频环流注入方式,将电容电压波动峰值控制在设定参考值。该方法不仅能在在全工况下实现控制目标,而且通过减小峰值电流增加安全裕度。最后,通过仿真及试验结果验证了所提模型的正确性与优化控制策略的有效性。

垫圈式压电六维力传感器静态灵敏度解析

为实现基于垫圈式压电六维力传感器灵敏度指标的多结构参数设计与优选,必须开展传感器的静态灵敏度解析数学模型研究。首先,分析了传感器的结构特点和工作原理,根据载荷在传感器内部的传递路径推导其静态灵敏度解析数学模型;然后,使用解析数学模型和基于ANSYS软件的数值模型对9组不同结构参数模型分别进行了解析计算和数值模拟,在运用统计学理论对两种方法得到的结论进行分析的基础上,验证了解析数学模型的有效性;最后,引入正交试验,结合解析数学模型研究了多个结构参数对传感器灵敏度的影响规律,优选了传感器结构参数并研制了实验样机,完成了静态灵敏度标定实验。研究结果表明:垫圈式压电六维力传感器的解析数学模型与数值模型之间的综合相关系数为0.988;实验原型相对于解析数学模型和数值模型的平均载荷传递系数分别为0.73和0.75;解析数学模型、数值模型和实验原型的综合各向同性度分别为0.71,0.71和0.67,3种模型对传感器的灵敏度研究结论一致。以解析数学模型为基础的正交试验可实现对该类传感器的多参数主动设计和优选。

模糊控制技术在温度控制实验中的应用

提出了一种把模糊控制技术运用到温度对象控制实验的方法，并给出了系统实施方案及实验结果．

基于改进HHT的分钟级超短期风速预测

针对分钟级的风速具有更强随机性和非线性的问题,建立了一种基于改进希尔伯特黄变换(HHT)的分钟级超短期风速预测模型。首先,利用HHT对原始风速数据进行分解;然后,采用希尔伯特变换(HT)对分解所得各本征模态函数(IMF)进行谱分析,针对其频谱特性分别建立不同的神经网络模型进行预测;最后,分别运用权重浮动区间模型和数学解析模型求取各分量权重系数,按权重叠加各分量预测结果得到2组风速预测值,再通过优化组合得到最终预测结果。采用某风电场实际运行数据,对所建模型的可靠性进行了验证。结果表明:该方法预测效果优于原HHT组合预测模型,可有效提高风速预测精度。

一种基于改进遗传算法的变电站故障识别方法

针对传统优化算法求解变电站故障诊断解析模型时存在易于早熟、求解准确度不高以及收敛速度慢等问题,设计了一种基于改进的遗传算法的变电站故障识别新方法。首先,针对传统遗传算法由于采用固定的交叉与变异概率导致收敛慢、全局搜索能力不足的缺陷,设计了与进化代数相关的交叉概率、与个体适应值相关的变异概率,并对现有的自适应遗传算法进行改进,提高算法的全局搜索能力与收敛速度;其次,依据电网拓扑及其保护配置情况构建电网故障识别解析模型;最后,应用改进的遗传算法对上述故障诊断模型进行求解。通过包含断路器正常动作、据动和误动场景的故障算例分析,发现所提方法较常规优化算法在多次重复性试验中仍能保持接近1.0的故障识别准确率,且收敛代数保持在10左右,能够实现故障的快速准确定位。

连轧工艺控制论的概念模式及应用

连轧工艺控制的特征是机电系统与物流系统分离,以反映物流的工艺状态方程求解机电控制系统的设定值,在物流原料及过程有变化的情况下保持产品质量不变或变化最小。连轧工艺控制论的模式包括:解析数学模型、分层递阶智能控制结构、计算机仿真实验和模型参数自适应。传统工业采用工艺控制模式是实现传统工业现代化的可行的技术路线。

有向图回环及两点间路径的算法研究

本文就有向图中回环及两点间路径的求取方法进行了研究并导出其求取算法。