基于模型响应功率谱密度预测的强迫振荡扰动源设备定位法

现代同步电网中频发的强迫振荡问题,对系统稳定运行构成了严重威胁。为消除强迫振荡,并避免直接切除扰动源发电机,精准地定位扰动源所在发电机及相应的控制设备具有重要的研究意义。文中给出了发电机的模型响应定义,并构建了其关系式;在此基础上,提出了应用发电机边界数据对模型响应的功率谱密度进行预测的原理。针对扰动源和非扰动源发电机响应的不同构成,提出了根据预测的模型响应功率谱密度和实际功率谱密度的匹配性质来实现扰动源发电机定位的方法;进一步,可根据发电机不同位置的扰动源造成不同控制响应的模型响应功率谱密度和实际功率谱密度不匹配程度的显著差异,精确地定位产生扰动源的具体控制设备。10机39节点系统和华北电网的仿真结果验证了所提定位方法的正确性和适用性。

计及工作点偏移的减载风电系统频率响应模型

随着风电并网容量不断升高,利用减载风电机组参与一次调频对保障系统频率稳定性具有重要意义。然而,风机的工作点会随其转速变化而发生偏移,使得风机的实际一次调频贡献小于期望值。为此,文中首先分析了频率故障后风电机组减载功率跟踪控制与综合惯量控制的交互影响,指出了风机工作点偏移导致其调频效果削弱的基本原理。其次,基于风机的转子运动方程推导了风电功频传递函数,建立了计及减载风电机组工作点偏移的系统频率响应模型,并利用最小二乘法对其进行降阶,推导了系统频率最低点的解析式。然后,针对虚拟惯量控制的频率恢复期间引起功率倒流、微分环节放大噪声等缺点,提出利用下垂控制替代综合惯量控制。同时,为使减载风电机组获得期望的调频效果,基于频率最低点和稳态频率指标对风机控制参数进行了修正,提出了两种等效下垂系数的计算方法。最后,在MATLAB/Simulink平台建立了四机两区域模型,验证了所提降阶方法及修正方法的有效性。

基于Vague集和响应面模型的注塑工艺多目标优化

针对注塑工艺多目标优化问题,以塑件的翘曲变形量、顶出时体积收缩率和缩痕深度作为优化目标,选取熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、保压时间等工艺参数为试验因素,采用中心复合试验设计结合模流分析建立试验样本,利用Vague集方法计算各优化目标相似度,通过指标相关性的指标权重确定(CRITIC)法确定各优化目标影响权重,得到综合相似度;建立综合相似度与各工艺参数之间的响应面模型,运用灰狼算法进行工艺参数寻优,得到最优工艺参数组合。结果表明,将Vague集和响应面模型相结合的优化结果显著,为实际生产过程提供了有益参考。

基于灵敏度分析与响应面模型的机床主轴箱优化设计

针对机床主轴箱结构优化设计中模型复杂及计算量大的问题,提出一种将灵敏度分析与响应面模型相结合的优化办法。以箱体壁厚和筋板尺寸为输入参数,主轴箱质量、最大变形、最大应力、1阶固有频率作为目标参数进行灵敏度分析,筛选出6个关键尺寸作为优化参数;采用最佳填充空间设计法和Kriging函数法构建主轴箱响应面模型,通过多目标遗传算法对响应面模型进行求解计算。最后对优化后的主轴箱进行有限元分析来验证求解的准确性,优化后的主轴箱质量减轻了13.58%。

基于QCM液体密度响应模型测量油品含水率研究

油田开发中一直存在高含水率和低含水率测量不准确的问题,新型可再生的生物柴油,同样需要控制含水率以保证热值和稳定性。文中提出一种基于石英晶体微天平(QCM)液体密度响应模型的油品含水率测量方法,通过5组标准甘油溶液进行模型验证,结果表明,实验值与理论值的误差小于5%,并且在低含水量和高含水量2种情况下,误差幅度小于1%。重复性实验验证了模型的有效性。现场测量实验结果证实了模型的适用性。

不同山葡萄品种CO_(2)响应模型拟合及评价

为探索不同山葡萄品种叶片CO_(2)响应特征差异,以5 a生山葡萄‘北冰红’‘北国红’‘双红’和‘雪兰红’为试材,采用Li-6400便携式光合仪,测定果实膨大期山葡萄叶片光合-二氧化碳响应曲线(photosynthetic CO_(2)response curve,P_(n)-C_(i))以及胞间CO_(2)浓度(intercellular CO_(2)concentration,C_i)、气孔导度(stomatal conductance,G_s)、水分利用率(water use efficiency,WUE)和蒸腾速率(transpiration rate,T_r)等气体交换参数,基于直角双曲线模型、Michaelis-Menten模型和直角双曲线修正模型3种模型拟合山葡萄叶片P_(n)-C_(i)响应曲线。结果表明,直角双曲线修正模型拟合的山葡萄P_(n)-C_(i)响应曲线,其拟合参数与实测值最为接近,可直接计算CO_(2)饱和点(CO_(2)saturation point,CSP)。随大气CO_(2)浓度(atmospheric CO_(2)concentration,C_a)的增加,4个山葡萄品种C_i呈线性递增趋势;G_s和T_r总体呈先升后降趋势;WUE先降后升,呈“U”型变化趋势。主成分分析提取出2个主成分,累计贡献率达84.613%。综合评价‘雪兰红’得分最高,光能转化利用率最高,在低C_a环境下的适应性最佳;‘双红’在不同C_a水平下均可保持较高光合效率,排名第2。综上所述,直角双曲线修正模型拟合山葡萄叶片P_(n)-C_(i)响应曲线效果最优。

考虑信息隐私的大规模风电并网系统实用频率响应模型及其参数辨识方法

大规模风电并网系统中风电机组数量多、模型阶数高、求解复杂,且风电机组存在结构参数隐私问题,导致系统频率响应建模受限。为此,提出一种考虑信息隐私的大规模风电并网系统实用频率响应模型及其参数辨识方法。首先,推导出含综合惯性控制的双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)的频率-有功传递函数,构建DFIG的频率响应模型;进而,对含多个风电场群的电力系统,基于容量加权平均法将系统聚合等值为两机模型,确定风电并网系统近似实用频率响应模型的阶数;进一步,针对DFIG结构参数信息不完备问题,构建计及噪声影响的输出误差四阶模型拟合系统频率响应模型,并借助辅助模型最小二乘迭代算法辨识频率响应模型参数;最后,通过含风电场的5节点测试系统和某省西部220kV实际电力系统仿真验证了所提实用四阶SFR模型及参数辨识方法的准确性和实用性。

南亚热带生境下6种紫珠属植物的光响应模型拟合分析

利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型,对南亚热带生境下的6种紫珠属(Callicarpa)植物进行光合参数分析和光响应曲线拟合。通过对比4种模型计算光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、最大净光合速率(P_(nmax))、暗呼吸速率(R_(d))和表观量子效率(AQE)以及决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)等参数,筛选出6种紫珠属植物最适光响应模型。结果表明:直角双曲线修正模型是6种紫珠属植物进行光合研究的最适用光响应模型,杜虹花对强光和弱光的利用能力均最高,朝鲜紫珠的光合潜能最大。综上,不同紫珠属植物对光的利用能力既表现出种间差异性,又表现出种间相似性,4种光响应模型在紫珠属植物的光合参数计算上存在较大差异,但在模型的拟合优度和拟合精度上存在一致性。

计及新能源低穿影响的系统频率响应模型

建立电力系统频率响应模型,是当前实现频率预判的快速有效手段,有利于防止频率崩溃。对于水电为主的含高比例新能源的新型电力系统,现有的系统频率响应模型适应性不足,且未考虑新能源低穿控制的影响。对此,分析新能源低穿控制策略对系统频率的影响,提出了一种系统频率响应扩展模型。该模型基于系统频率响应通用模型结构,扩展了新能源有功变化量与系统频差间的关系。通过验证,表明该扩展模型进一步提升了现有模型的精度,具有较强的适应性。

基于响应面模型的智能台架供风系统开发

为解决瞬态工况下,汽车主动进气格栅(AGS)开度及风扇转速实时调整,换热器进风量时刻改变,热管理测试台架风机无法实时为换热器提供精准瞬态供风这一问题,应用计算流体力学(CFD)仿真技术,分析了换热器进风量与车速、AGS开度及风扇转速之间的关系,并构建了数学模型,模型预测误差小于6.6%。将该模型置于CANOE设备中,与VN1640设备及风机系统连接,可实时采集车速、AGS开度及风扇转速CAN信号,计算换热器进风量,从而控制风机输出相应风量,实现了台架风机为换热器提供精准、实时供风这一目标。

响应面法优化Fe0/H_(2)O_(2)体系降解染料废水的工艺条件及机理

染料废水具有色度大、成分复杂、生物毒性强和难降解的特点。Fe0/H_(2)O_(2)体系氧化能力强、反应快速高效、成本低廉,可有效去除染料废水中的难降解污染物。采用Fe0/H_(2)O_(2)工艺处理染料废水,利用响应面法优化工艺运行条件,通过电子顺磁共振波谱仪(EPR)检测活性自由基,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)分析染料废水处理前后有机物成分的变化,考察染料废水中结晶紫、藏红T、TOC、COD和色度的去除率变化,探究染料废水的降解动力学和降解机理。结果表明:在初始pH为3、Fe0浓度为0.3 g/L、H_(2)O_(2)投加量为20 ml/L的条件下,利用响应面法预测结晶紫去除率为97.94%,与实测值仅相差0.36%(<2%);藏红T去除率为77.31%,与实测值仅相差1.3%(<2%)。由动力学分析可知:结晶紫、藏红T、COD和色度的降解过程符合BMG动力学模型,相关系数大于0.98,结晶紫的初始降解速率最快。由EPR分析可知:·OH为Fe0/H_(2)O_(2)降解染料废水的主要活性物种;通过FT-IR和UV-Vis检测分析可知:Fe0/H_(2)O_(2)工艺对结晶紫和藏红T的去除效果最好,染料分子被氧化成分子量小的中间体或小分子物质;由气相色谱-质谱(GC-MS)分析可知:结晶紫与藏红T分子结构被·OH破坏,随着反应的进行产生的中间产物逐渐被降解,最终分解为CO_(2)和H_(2)O。

DPSIR模型在成都市生态安全评价中的应用

成都市生态安全评价对协调西部地区城市生态环境保护与社会经济发展具有重要意义。运用驱动力-压力-状态-影响-响应(Driving Force-Pressure-State-Impact-Response,DPSIR)模型,建立成都市2010—2022年的生态安全评价指标体系,并探讨多因子的交互作用机制。结果显示,成都市生态安全状况整体呈现从中度预警状态转变为安全状态,生态安全指数由0.267上升至0.724。其中,驱动力指数由0.057上升至0.102,压力指数由0.044上升至0.117,状态指数由0.029上升至0.089,影响指数由0.103上升至0.228,响应指数由0.034上升至0.187。城市扩张、工农业污染、公共政策与公民素质是影响成都市生态安全的关键性因素。在此基础上,研究从城市规划、产业发展、能源体系、交通体系、农业结构5个角度提出了维护该区域生态安全的对策。

诺丽不同遮荫条件光响应模型筛选及其光合特性比较

光合作用是植物生长和发育的重要过程,而光响应曲线可以描述植物在不同光照条件下的光合速率与光照强度之间的关系。诺丽作为一种热作植物,明确其光合特性对于了解其生长和发育过程至关重要,而目前关于诺丽光合方面的报道相对较少。为了深入研究诺丽的光合特性及其环境适应性,本研究以4种(CK、T_(1)、T_(2)、T_(3))处理的诺丽为研究对象,采用LI-6400便携式光合仪测定光强日变化、净光合日变化、光响应曲线,并采用4种常用光响应模型进行拟合,筛选最佳模型后得出相应光合特征参数。结果表明:光强日变化呈现单峰抛物线变化趋势,在中午12:00时日光强达到最大,而诺丽的净光合日变化则呈现倒“U”型变化,在6:00—10:00时快速上升,10:00—16:00这一阶段缓慢下降,到16:00时快速下降,二者日变化存在一定同步性和非同步性变化;不同处理之间,净光合速率(P_(n))和光强(I)均随着遮荫度的增加出现明显的下降趋势;直角双曲线修正模型(MRHM)对诺丽光响应曲线拟合效果最好,除90%遮荫度外,其均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)较其他3个模型最小,分别为0.06~0.12和0.05~0.09;随着遮荫度增加,诺丽的光合表观量子效率(AQE)、最大净光合速率(P_(nmax))、光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(R_(d))逐步下降,而光补偿点(LCP)逐步增加,表明在弱光诱导下,诺丽光合效率逐步下降,过度遮荫时甚至大幅下降,其高光效特性须在强光刺激下才能激活。本研究揭示了诺丽光合特性及其对不同荫蔽度的应对策略,为深入了解诺丽生态适应性提供理论依据,也为生产上诺丽开展林下种植或遮荫措施提供参考。

乐昌含笑幼苗在不同光照环境下的光响应模型拟合分析

为探究不同光强下乐昌含笑(Michelia chapensis)光响应特征及光响应模型的适用性,以乐昌含笑1 a生幼苗为试材,设置5种光强100%、70%、50%、30%、10%全光照处理,测定其光响应曲线,并采用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)、指数模型(EM)、修正直角双曲模型(MRH)及修正指数模型(MEM)5种模型对其进行拟合,进而利用R_a~2、均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)结合光合参数实测值与拟合值对5种模型拟合效果进行综合评价。结果表明,应用RH、NRH和EM模型拟合不同光强下乐昌含笑光响应曲线不符合其光合-光响应特征;MRH模型拟合的各项光合参数与实测值最为接近,MEM模型次之。因此,MRH模型具有较高的拟合精度和适用性,是拟合不同光强下乐昌含笑幼苗光合-光响应特征的最适模型。

生态环境研究中压力-状态-响应模型应用的陷阱与改善

压力-状态-响应(Pressure-State-Response, PSR)模型在国内外生态环境研究领域中应用十分广泛,但有关该模型指标遴选的适宜性和科学性则较少受到重视,导致模型在实际应用中存在指标的套用、误用、混用等现象。通过对国内外100多篇PSR模型应用研究文献的梳理与分析,认为:(1)PSR模型的实质是对人地关系的适应、反应与响应的评估,压力(Pressure)更多源于人类活动对自然资源的利用方式与强度,状态(State)是人类活动压力下生态环境自身的质与量的表现,响应(Response)则是对谋求人地关系和谐所做出的制度安排,PSR模型指标遴选宜与之相契合。(2)目前国内外PSR模型应用主要存在内生性(Endogeneity)、矢量性(Vectority)、指示性(Indexicality)、针对性(Pertinence)等四个方面的缺憾。(3)忽视研究目标的指向性、科学问题的针对性、研究对象的特殊性、人地关系的复杂性以及研究者的主观性等,是造成PSR模型应用陷阱的主要因素。最后,本文提出PSR模型的优化与改善路径,以期为生态环境领域的PSR理论实证和实践应用提供参考。

基于响应面模型的电动汽车电池箱体优化设计

为改善电动汽车电池箱的性能,加强各组件的安全可靠性,以某电动汽车的电池箱体为研究对象,对箱体内不同位置的电池模组的加速度响应进行研究,发现z方向3组电池模组的功率谱密度曲线的计算值和试验结果吻合性较好。考虑箱体上盖、箱体前端件、箱体后端件、箱体中部件、模组固定支架和加强件的尺寸参数,建立了电池箱主要部件的尺寸参数与固有频率、变形量和振动响应关系的响应面代理模型,开展了电池箱随机振动和机械冲击的计算,并验证了模型的正确性。基于Box-Behnken响应面法设计试验,获得了6个设计变量、3个水平的试验组合,得到相应的试验设计矩阵。采用多元回归分析拟合得到了多项式响应面近似模型,并使用多目标遗传算法进行迭代和优化,得到电池箱体的最佳尺寸参数。试验结果表明,与原模型相比,优化后箱体的一阶固有频率提高29.12%,变形量减少29.39%,振动响应降低40.31%,实现了轻量化。该文的建模和分析方法可用于计算电池箱体零部件对电池箱整体结构的影响,通过优化设计改善电池箱体的性能,加强各组件的安全可靠性。

基于驱动力-压力-状态-响应模型的黄河流域甘肃段生态系统健康评价

基于驱动力-压力-状态-响应(DPSR)模型和熵权-变异系数综合赋权法对2010—2020年黄河流域甘肃段57个区(县)生态系统健康进行评价,分析各流域及各区(县)生态系统健康等级时空演变及障碍因子,有助于发现生态系统问题并提出合理的管理恢复策略。结果表明,2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况整体显著提升,2013—2016年生态系统健康状况较差,2016年后健康状况得到明显改善。黄河干流流域1健康程度较高且健康值变化幅度最大,洮河流域健康状况改善较大,其余流域健康程度低且健康值涨幅较小。在整体准则层层面,黄河流域甘肃段驱动力、压力指数波动增长,状态与响应指数持续上升,表明2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况得到稳定改善。人口增长、人均水资源量、建设用地比例和工业固体废物综合利用率等是影响黄河流域甘肃段生态系统健康等级变化的主要因素。优化土地利用、促进人口均衡分布、推动水资源均衡分配以及加强生态环境保护与修复是促进黄河流域甘肃段绿色发展与生态屏障建设的有效措施。

基于响应面代理模型的包装机吸尘口结构优化

基于FLUENT建立包装机吸尘口结构的有限元模型,得到吸附角与平均出口压力的关系,应用最优拉丁超立方抽样的方法进行试验设计,结合五阶响应面模型建立代理模型,利用自适应模拟退火算法(ASA)在代理模型内自主寻优,解决在平均出口负压-70Pa下求解最大吸附面积的吸尘结构设计的实际工程问题。

基于均方根容积卡尔曼滤波的船舶操纵运动响应模型参数辨识

为了解决扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在船舶操纵运动模型参数辨识中存在辨识精度低、稳定性差和泛化能力弱的问题,提出了一种基于均方根容积卡尔曼滤波(square root cubature Kalman filter,SRCKF)的辨识算法。在CKF框架下将方差矩阵的均方根代替原始方差矩阵,使用三角分解对其进行预测和更新以提高辨识的稳定性。将EKF作为对比算法,利用四阶龙格库塔法解算的数值仿真数据,对舵角符合舵机伺服机构变化的船舶二阶非线性响应模型参数进行辨识,并将得到的辨识模型开展泛化能力验证试验。结果表明:SRCKF算法具有比EKF算法更高的辨识精度、稳定性和泛化能力。

基于模糊Petri网和马尔科夫链理论的水电厂设备故障应急响应模型

为保证水电厂设备安全,避免因故障导致意外事故,基于模糊Petri网和马尔科夫链理论设计水电厂设备故障应急响应模型。确定加权因子命题阈值,结合传感器收集的初始信号,在滤波器的作用下还原信号特征,基于模糊Petri网提取水电厂设备故障特征。设计故障分类器,建立概率转移矩阵,设置概率转移矩阵的条件,面对动态解码,给定模型参数,计算马尔可夫模型下的连续变量密度函数,修正比例因子的状态系数,得到设备故障分类结果。建立设备故障应急响应模型,输出设备故障状态下的应急响应结果。实验结果显示,该模型在四种故障类型中的分类精度分别为98.8%、98.6%、98.7%、98.8%,可见该模型分类精度较好。