俯仰力矩下带有预瞄信息的汽车主动悬架H_(2)/H_(∞)控制研究

主动悬架相比于被动悬架多了一个可以产生主动作用力的装置,在路面不平工况中有效调节刚度和阻尼,提高车辆底盘的减振性能和乘坐的舒适性能。结合轴距预瞄信息并借鉴线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)原理,建立了俯仰力矩作用下的半车主动悬架模型,并分别设计了传统H_(2)/H_(∞)状态反馈控制器和带有预瞄信息的H_(2)/H_(∞)状态反馈控制器,对主动悬架进行多目标优化控制,在时域的层面上分别对2种控制器的性能进行仿真试验,结果表明2种控制器均能够有效优化主动悬架的性能参数,但带有预瞄信息的H_(2)/H_(∞)状态反馈控制器优化能力更加突出。

基于遗传算法的重型特种车辆主动悬架H_(2)/H_(∞)控制研究

重型特种车辆的传统被动悬架对不同路况适应能力差,恶劣路况下车辆性能下降明显,无法满足重型特种车辆在不同路况下行驶平顺性和操纵稳定性的需求.针对这一问题,研究建立了三轴重型特种车辆整车9自由度主动悬架模型,设计了H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器,并在满足H_(∞)约束条件下采用遗传算法对H_(2)性能指标进行优化,获取了全状态最优控制律,同时对连续随机路面和凸块路面下主、被动悬架性能进行分析.结果表明:在连续随机路面下,相较于被动悬架,H_(2)/H_(∞)控制主动悬架在时域和频域范围内均具有良好的性能,能够提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性;在凸块路面下,主动悬架能够更快地衰减来自不平路面的振动,并使左前轮胎动载荷的最大值降低了23.5%,提升了轮胎的接地性.H_(2)/H_(∞)控制主动悬架对不同路况具有良好的适应能力,能够满足不同路况下重型特种车辆行驶平顺性和操纵稳定性的提升需要.

H_(2)与氨混燃增强火焰燃烧特性模拟研究

氢和氨作为清洁能源受到广泛关注,为深入探究氢-氨混燃的燃烧特性和影响因素,本文借助Chemkin仿真平台建立相关反应模型,以氢-氨混合气体为燃料,空气作为助燃剂,采用Otomo等人提出的一种氨氧化机理对其燃烧过程进行模拟计算,并模拟研究了混合气体的点火延迟时间、层流燃烧速度、绝热燃烧温度、NO排放等燃烧特性随当量比、初始压力以及燃料中H_(2)比例的具体变化规律,对不同工况下的层流火焰结构、H和OH自由基的产率(rate of production,ROP)、NO生成的敏感度进行了化学动力学分析。结果表明:纯氨气体的点火延迟时间长、层流燃烧速度慢,掺氢后燃烧特性均有所改善,且提高了火焰的绝热燃烧温度,但掺氢比例越大,NO排放越多。NO摩尔分数随当量比变化的趋势先增后减,在当量比为0.8左右达到峰值。综合考虑氢-氨混燃的一系列燃烧特性以及掺氢、加压的成本和收益情况,推荐H_(2)占比15%、当量比φ=1.1、压力P=0.2 MPa为氢-氨混合燃烧的最优条件。

华南燕山期佛冈–南昆山花岗岩石成因:来自锆石微量元素、H_(2)O含量及Hf-O同位素的约束

华南地区发育大规模与稀有金属成矿相关的燕山期花岗岩,其岩石类型与成因存在诸多争议,厘清这些争议有助于理解华南地区的成矿作用。锆石是花岗岩中常见的副矿物,具有非常稳定的物理化学性质,不容易受后期地质作用影响,可以很好地保存其形成时母岩浆的地球化学信息,从而避免全岩地球化学分析的不足。本研究选取华南地区佛冈–南昆山花岗岩中的锆石进行LA-ICP-MS微量元素和Hf同位素研究,结合SIMS氧同位素和H_(2)O含量等数据,探讨佛冈岩体和南昆山岩体的岩石类型和成因。两个岩体的锆石都呈现LREE亏损、HREE富集、Eu负异常、Ce正异常,以及Zr/Hf>55、Eu/Eu~*>0.005、Hf含量低(<1.2%)等特点,明显不同于高分异I型花岗岩,指示母岩浆分异程度较低。同时,锆石的REE+Y与P含量之间的关系表明它们也不是S型花岗岩。佛冈岩体锆石较高的δ18O值(7.97‰~10.29‰)、富集的εHf(t)值(-13.6~-5.7)、较低的H_(2)O含量(核密度峰值317~412μg/g)以及较高的锆饱和温度(799~800℃)表明,佛冈花岗岩可能是源区有高比例沉积物加入的A型花岗岩。南昆山岩体也具有类似的、但变化范围更大的锆石δ18O值(6.34‰~11.11‰)、εHf(t)值(-11.1~1.1)和H_(2)O含量(297~1253μg/g)。锆石Hf-O同位素和H_(2)O含量分析结果显示,二者均具有壳幔混合的特点,其中南昆山花岗岩源区地幔物质加入比例更大。

电站锅炉-汽轮机系统的LPV鲁棒H_(∞)/H_(2)变增益控制

采用量子粒子群算法辨识得到机炉协调控制系统的全局线性参数变化(LPV)模型,然后通过极值分解组合得到多胞LPV模型。针对多胞LPV模型,在鲁棒H_(∞)/H_(2)变增益控制中引入松弛变量,设计了保守性更低的机炉协调控制系统鲁棒控制器。结果表明:所设计的控制器具有良好的控制效果。

用于C_(3)H_(6)/N_(2)分离的PDA@PEBA2533膜的制备

为回收聚丙烯制备尾气中的丙烯,采用本实验室独创的浸渍-旋转法在聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)膜表面沉积聚多巴胺(PDA)膜层制备出对C3H6具有更强亲和性的PDA@PEBA2533膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对PDA颗粒和膜进行表征。考察了PDA沉积时间对膜形貌、结构以及分离性能的影响,也考察了温度和压力等操作条件对膜分离性能的影响。探索了PDA@PEBA2533膜对不同C3H6浓度的C_(3)H_(6)/N_(2)混合气的分离效果以及膜的长时间分离稳定性。结果表明,沉积PDA于PEBA2533膜表面有效提高了膜的分离性能。当沉积时间不小于24h时,可得到连续的PDA膜层,随沉积时间的增加,膜层逐渐增厚,气体渗透速率先增大后减小,选择性持续上升,沉积24h所制备的膜分离性能最佳。增大操作温度和压力,膜对C3H6和N2的渗透速率均增大,C_(3)H_(6)/N_(2)选择性则降低。增大混合气中C3H6浓度,膜对C3H6的渗透速率和选择性均呈现先上升后下降的趋势。在所制备的分离性能最好的PDA@PEBA2533膜上,0.2MPa时,对C3H6体积分数为20%的混合气,温度从0℃提高到50℃,C3H6渗透速率从8.25GPU增加到71.42GPU,C_(3)H_(6)/N_(2)选择性从22.92降低至10.14。在130h的气体分离实验中,该膜表现出良好的稳定性。该膜与其他分离C_(3)H_(6)/N_(2)混合气膜相比具有一定的优势。

PEBA2533/PEG600/CuNaY混合基质膜的制备及对C_(3)H_(6)/C_(2)H_(4)混合气的分离性能

以聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)和聚乙二醇(PEG600)共混物为有机基质、自制CuNaY分子筛为添加剂,利用溶液浇注法制备了PEBA2533/PEG600/CuNaY混合基质膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)及差示扫描量热(DSC)等分析方法对PEBA2533/PEG600/CuNaY混合基质膜进行表征,考察了CuNaY分子筛中Cu^(2+)交换度和含量对混合基质膜微结构和C_(3)H_(6)/C_(2)H_(4)混合气(摩尔比50/50)分离效果的影响。结果表明:CuNaY与PEBA2533/PEG600发生物理混合,并使有机基质链的移动性增强;CuNaY分子筛在混合基质膜中质量分数不大于6%时,其分布均一,与有机基质结合良好;极化能力更强的Cu^(2+)取代Na^(+)提高了混合基质膜的分离性能,Cu^(2+)交换度对C_(3)H_(6)选择性存在最佳值,低温有利于提高C_(3)H_(6)/C_(2)H_(4)选择性。在温度-35℃、压力0.2 MPa的条件下,添加CuNaY分子筛质量分数6%、Cu^(2+)交换度12.90%时制备的混合基质膜对C_(3)H_(6)/C_(2)H_(4)混合气的分离性能最佳,C_(3)H_(6)/C_(2)H_(4)选择性可达10.5,C_(3)H_(6)渗透系数为350 barrer。

无记忆状态反馈广义H_(2)控制

对系统存在无记忆状态广义控制器进行了理论深化,讨论了时滞依赖和时滞独立2种情形下,无记忆状态广义H_(2)控制器存在的充分性判别条件和具体设计方法.设计了一个无记忆状态广义H_(2)控制器,采用新的引理,推出了保守性相对更小的稳定性判据.对所得结论进行了线性化处理,用数值样例验证了本文所得结论的有效性和可行性.指出在零到奇异摄动上界的整个区间范围内,闭环系统渐近稳定,扩大了广义H_(2)稳定空间,缩小了L_(2)-L_(∞)性能指标.通过与相关文献进行稳定态指标对比,本文所得方法具有一定的优越性和较小的保守性,并且适用于标准和非标准情形.

Stadler为美国开发首列氢燃料电池列车FLIRT H_(2)

为美国加利福尼亚州圣贝纳迪诺县交通局(SBCTA)设计的FLIRT H_(2)是Stadler公司替代牵引方案的最新产品。其将是应用于美国铁路客运领域的首列氢燃料电池列车,计划于2024年在加利福尼亚州投入商业运营,装配模块化、可扩展的氢气混合动力包,可为2~4节车厢提供电能。文章重点介绍FLIRT H_(2)的概念设计及技术实现情况,包括车辆结构、牵引系统布局、技术参数、模块化设计、燃料电池、储氢系统、能源效率等,以期为后续氢燃料电池列车的开发设计提供参考和借鉴。

H_(2)/H_(∞)混合控制在无人机飞行控制中的应用

针对无人机受参数摄动和外界扰动影响的特点,对 H_2/H_(?)混合控制控制理论在无人机飞行控制系统中的应用进行了研究。对典型无人机的横航向飞行控制系统,用混合 H_2/H_(?)鲁棒控制方法设计状态反馈控制器,使飞机控制系统在鲁棒稳定条件下,满足一定的性能指标。利用线性矩阵不等式在求解多目标综合控制问题方面的优势对问题进行求解,仿真结果表明控制器具有较好的扰动抑制能力和跟踪性能。

基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制

交直流混合微网具备交流微网与直流微网各自的特点,可以更加充分地利用各种不同类型的可再生能源发电,满足不同负荷的需要。交直流断面是交直流混合微网中直流区域与交流区域的互联部分。该文提出的基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制,主要控制断面两侧电压并使之稳定。通过构建S/R/T混合灵敏度函数,提高交直流断面抗击交流扰动和直流扰动的标称性能,增强其应对参数摄动的鲁棒性能。通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了交直流断面电压H_∞控制器的抗干扰能力与在换流器参数发生变化时该控制器仍可保持良好的控制性能的能力。

基于参数化镇定控制器和误差信号H_(2)范数的LCL型并网逆变器电流控制方法

在LCL型并网逆变系统中,通常为了满足系统性能会对闭环结构进行调整,而这种调整与保证系统内部稳定性之间存在较大矛盾。为解决此问题,提出一种基于参数化镇定控制器和误差信号H_(2)范数的并网电流控制方法。该方法利用参数化镇定控制器保证系统的内部稳定,进而通过设计误差信号的H_(2)范数和开环增益来确定镇定控制器的自由参数和开环增益系数,使系统具有快速的动态响应和高鲁棒性,实现了零稳态误差。该方法不仅可以较大程度地抑制电网电压对入网电流的干扰,而且在不同工况参考电流突变时,并网逆变系统可在半个周期内快速且准确地稳定输出三相平衡的正弦并网电流。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

M-MOF-74吸附分离H_(2)/He混合物的分子模拟研究

为了探究有机金属框架MOF-74能否作为一种优良的固体吸附剂,分离H_(2)/He混合物中H_(2),并达到提纯He的目的,采用分子模拟的手段研究了H_(2)、He及H_(2)/He混合物在M-MOF-74(M=Mg、Co、Ni、Cu、Zn)上的吸附性能及吸附机理。结果表明,在1 bar(1 bar=105 Pa)压力和25℃条件下,纯H_(2)对纯He在Ni-MOF-74上的选择性达6.58,而Mg-MOF-74对H_(2)的吸附量最大,其值为0.19 mmol·cm^(-3),为He吸附量的6.46倍。当H_(2)/He混合物的浓度发生变化时,对其在M-MOF-74上的吸附分离因子没有较大影响,说明浓度变化不会影响M-MOF-74上吸附位点容纳H_(2)和He的能力。吸附位点和吸附热分析表明,MOF-74上的金属离子未饱和位点能够显著增强其对H_(2)的吸附能力。其结果对判断M-MOF-74是否具有分离H_(2)/He混合物的潜力,以及定量分析MOFs金属未饱和位点对H_(2)/He混合物分离的贡献提供了一定的理论基础。

连续综合控制系统的状态反馈广义H_(2)控制

基于Lyapunov稳定性理论、矩阵分析法、线性矩阵不等式等方法,对同时带有控制输入和干扰输入的奇异摄动时变时滞不确定控制系统进行广义H_(2)控制研究.设计一个记忆状态广义H_(2)控制器,给出具体设计方法的判定定理.并对时滞依赖和时滞独立两种情形下采用新的引理,推出保守性相对更小的稳定性判据.对所得结论进行线性化处理,用数值样例验证了该文所得结论的有效性和可行性.指出在零到奇异摄动上界的整个区间范围内,闭环系统渐近稳定,扩大了广义H_(2)稳定空间,缩小了L_(2)-L_(∞)的性能指标.通过与相关文献进行稳定态指标对比,展示出该文所得方法具有一定的优越性和较小的保守性,并且适用于标准和非标准情形.

船舶电站柴油发电机组混合H_2/H_∞调速器的研究

将混合H2/H∞控制理论应用于柴油机调速系统的设计,将柴油机调速系统的性能要求转化为标准混合H2/H∞控制问题。计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式方法所设计的混合H2/H∞调速器能在考虑模型不确定性的情况下,有效提高系统的动态精确度和抑制扰动的能力,改善船舶电力系统频率的稳定性。

高温高压下C_(3)H_(8)/C_(2)H_(4)在空气中的爆炸上限

为了防控高温高压工艺流程中可燃混合气体潜在的爆炸风险,利用自行搭建的20 L球形爆炸特性实验装置,测试了初始温度20~200℃、初始压力0.1~1.5 MPa下C_(3)H_(8)/C_(2)H_(4)混合气体在空气中的爆炸上限,分析了温度、压力和C_(2)H_(4)体积分数对混合气体爆炸上限的影响。结果表明,随着温度和压力的升高,C_(3)H_(8)/C_(2)H_(4)混合气体爆炸上限升高。当初始压力高于0.3 MPa时,随着C_(2)H_(4)体积分数的增加,爆炸上限的上升速率明显降低。随着C_(2)H_(4)体积分数的增加,高温和高压下爆炸上限的提升幅度和速率比常温常压下更高。温度和压力的协同作用对爆炸上限的影响远大于二者单独作用的影响之和,即高温和高压协同作用下,C_(3)H_(8)/C_(2)H_(4)混合气体具有更高的爆炸风险,且随着C_(2)H_(4)体积分数的增加,爆炸风险会进一步提升。分别拟合得到了爆炸上限与温度参数、爆炸上限与压力参数以及爆炸上限与温度和压力双参数下的函数关系。

火箭俯仰角控制的H_(∞)混合灵敏度设计

从滤波器设计出发提出了一种实用的构造挠性模型摄动界函数的方法,并分析了鲁棒性能加权函数的频带特性、带宽和增益与系统性能之间的关系。以火箭俯仰角控制为例详细分析了在使用加性不确定性描述系统挠性摄动和考虑扰动频谱的情况下如何通过 H_∞设计混合灵敏度控制器来获得系统的鲁棒稳定性和相应的鲁棒性能。

单相PWM整流器H_∞混合灵敏度电流控制

以单相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器为研究对象,以提高动态响应速度、增强鲁棒性能为研究目标,提出基于dq电压前馈解耦模型下的H_∞混合灵敏度(H∞mixed sensitivity,H_∞-MS)直接电流控制(direct current control,DCC)算法。首先,给出整流器在dq坐标系下的数学模型,并基于电压前馈解耦思想得到dq轴电流解耦系统模型及闭环控制结构;然后,分析模型参数摄动情况,给出模型乘性不确定界,选择灵敏度加权函数规划系统的控制性能,选择补灵敏度加权函数保证系统的鲁棒性能,从而将控制器设计问题转化为H_∞标准控制问题;建立系统增广矩阵,求解黎卡提(Riccati)不等式的正定解,得到2个三阶控制器;最后,通过半实物仿真实验对基于比例积分(proportional integral,PI)直接电流控制算法和H_∞-MSDCC算法进行对比研究。研究结果表明,在网侧电感参数摄动时,所提H_∞-MS DCC算法可以有效地提高系统的鲁棒性。

障碍物管道中H_(2)/CO_(2)/空气爆炸特性影响的数值模拟研究

为掌握不同因素和不同条件对H_(2)/空气管道预混气体火焰传播的作用和影响,应用FLACS软件在不同的当量比、燃料中的CO_(2)体积分数、障碍物数量和阻塞率等条件下,分别以火焰传播速度、超压、升压速率和温度等特征参数为表征,对半开口管道中H_(2)/空气预混火焰传播过程及其参数影响进行模拟研究。结果表明:当量比为1.2时,半开口管道中H_(2)/空气预混火焰最高温度最大,当量比为1时,H_(2)/空气爆炸压力的最大超压和最大升压速率最大;CO_(2)对H_(2)/空气预混火焰的传播具有明显的抑制作用,且随着燃料中CO_(2)体积分数的增加,抑制效果越突出,预混火焰最高温度、最大超压和最大升压速率也就越小;障碍物的存在对预混火焰的传播具有激励作用,且激励效果在一定程度内随着障碍物数量和阻塞率的增大而增大。

Ca/Fe添加剂对焦炭在H_(2)O+CO_(2)气氛中溶损反应的影响

为了探究富氢高炉内Ca/Fe基高反应性焦炭的溶损反应特性,以CO_(2)(N_(2))载带不同摩尔比例H_(2)O蒸气(0~30%)进行焦炭溶损实验,通过分析尾气中CO和H_(2)的含量,研究Ca/Fe添加剂对焦炭在H_(2)O+CO_(2)混合气氛下碳溶反应和水煤气反应的影响.研究表明,焦炭在H_(2)O+CO_(2)和H_(2)O+N_(2)两种气氛下的焦炭反应性随H_(2)O蒸气载带率增加呈线性关系,焦炭在H_(2)O+CO_(2)气氛中溶损反应的拟合斜率k值明显小于在H_(2)O+N2气氛中的k值,H_(2)O+CO_(2)混合气氛中H_(2)O和CO_(2)与焦炭反应存在竞争关系.而且基础焦炭(BC)反应性的实验与理论的差值明显小于Ca/Fe基焦炭(BC+Ca、BC+Fe)的差值,表明Ca/Fe添加剂影响了CO_(2)和H_(2)O与焦炭共同反应时的竞争关系.基于两种气氛下速率常数的差异提炼了两个抑制因子αCO_(2)/H_(2)O和αH_(2)O/CO_(2),αCO_(2)/H_(2)O定量表征CO_(2)对C+H_(2)O反应的抑制程度,αCO_(2)/H_(2)O定量表征H_(2)O对C+CO_(2)反应的抑制程度,BC、BC+Fe、BC+Ca三种焦炭的而提高了中催化活性物质为铁酸钙和硅铝酸钙,Ca/Fe元素在焦炭中赋存形式的不同导致了Ca/Fe添加剂对焦炭溶损反应催化效果的差异性.