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。

C_(2)H_(2)/CH_(4)燃烧特性实验及反应动力学研究

随着煤矿开采深度的增加,极易出现瓦斯与煤自燃灾害交织共生现象,增大灾害风险.为阐明煤与瓦斯共生灾害发生时的火焰传播特性,有必要开展煤自燃气体掺混对瓦斯燃烧特性的影响研究.乙炔气体(C_(2)H_(2))是煤高温氧化时产生的主要气体之一,甲烷(CH_(4))是瓦斯的主要成分,本文研究了0~2%体积分数C_(2)H_(2)掺混对CH_(4)层流燃烧速度的影响规律.结果表明,随着C_(2)H_(2)体积分数的增加,C_(2)H_(2)/CH_(4)混合燃料层流燃烧速度增大.层流燃烧速度受质热扩散作用、动力学和热力学效应的综合影响,当C_(2)H_(2)体积分数增加至2%时,混合燃料的(αLe)^(1/2)、T_(ad)分别增加了1.54%、2.98%,T_(a)减少了26.93%,说明动力学效应是C_(2)H_(2)促进CH_(4)层流燃烧速度增加的主导因素.由活性自由基体积分数分析可知,随着C_(2)H_(2)体积分数的增加,H、O、OH和CH_(3)等活性自由基体积分数均出现增加趋势,从而促进了CH_(4)的燃烧.

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。

差分进化改进微电网负荷频率混合H2/H∞鲁棒控制

针对外部扰动及系统参数摄动引起微电网负荷频率波动问题,设计了混合H2/H∞鲁棒控制器对系统负荷频率进行控制。建立了包含电池的柴油发电机组二次频率控制模型,引入低通滤波器,使电池对系统高频扰动信号具有较好的抑制能力。以误差平方的积分最小作为系统的目标函数,在综合H_2范数表征的系统性能和H∞范数表征的鲁棒性能下,设计具有多目标约束条件的混合H2/H∞鲁棒控制器。采用差分进化算法对控制器加权函数参数进行寻优,使控制器在满足约束条件下达到最优。仿真实验结果表明所提出方法在满足系统鲁棒性能的基础上,同时具备较好的控制输出,保证微电网频率在外部功率扰动和系统参数摄动情况下具有较好的动态性能。

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。

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。

深空双质量块无拖曳卫星H_(∞)鲁棒控制器设计

针对执行深空任务的双质量块无拖曳卫星模型复杂、控制自由度多且精度要求高的问题,提出了一种基于频域约束规范的GS/T混合灵敏度H_(∞)鲁棒控制器快速设计方法,该方法物理意义明确,降低了无拖曳控制系统设计的复杂度.首先,推导了双质量块构型无拖曳卫星的高精度动力学模型,表明了其各回路间的强耦合特性.其次,通过设计选择矩阵以及输入解耦策略,将控制系统划分为单输入单输出的质量块无拖曳控制回路、悬浮控制回路以及航天器姿态控制回路,并建立了各回路的闭环反馈控制策略.然后,在频域结合科学性能要求与外部扰动和传感器测量噪声的频谱模型,构建了各个回路的灵敏度函数与补灵敏度函数设计规范,从而可以快速且准确地设计出符合性能要求的加权函数阵,完成了无拖曳与姿态控制系统的设计.仿真结果表明,提出的控制系统设计方法具有足够的稳定性和抗干扰能力,达到了超稳超静的无拖曳水平要求.最后结合传递函数分析,给出了进一步减小加速度噪声的工程改进思路.

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。

数控机床磁悬浮直线同步电动机混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器设计

针对数控机床磁悬浮直线同步电动机控制系统,提出混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制。首先,考虑不确定H_(∞)扰动以及端部效应等因素建立数控机床磁悬浮直线同步电动机的数学模型。其次,将鲁棒H_(∞)控制与线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)相结合,设计一种基于LMI的鲁棒H_(2)/H_(∞)控制器。再次,为提高系统的动态性能,设计基于LMI的混合鲁棒控制器。最后,仿真H_(2)/H_(∞)结果证明在保证系统鲁棒稳定的前提下,混合鲁棒控制可有效提高系统的收敛速度和响应灵敏度。

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。

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.

一种嵌入改进海鸥算法的水光储鲁棒控制研究

光伏发电具有间歇性、波动性和预测难的特性,因此需要与其他能源进行互补。常用的方法是利用水电机组的快速响应和储能电池灵活高效的补偿来构建水光储微电网系统。然而,这一系统具有强烈的非线性特性,其稳定性的一个关键问题是频率控制。针对这一问题,设计了基于多目标H_(∞)理论的混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器,主要目标是在暂态下抑制频率振荡。在控制器中嵌入海鸥算法,对海鸥算法进行混沌初始化和参数改进得到一种改进海鸥算法(improved seagull optimization algorithm,ISOA)。利用ISOA对H_(2)/H_(∞)鲁棒控制的加权矩阵系数和范数权重进行参数优化,最终获得最优混合ISOA-H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器。仿真结果表明,所设计的ISOA-H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器在功率扰动和系统参数摄动下能保证水光储系统的频率稳定,并具有满意的动态特性。

镍在超临界H_(2)O/CO_(2)混合工质中腐蚀的反应力场分子动力学模拟

超临界H_(2)O/CO_(2)混合物是煤炭超临界水气化新型热力循环的工质,研究结构材料在其中的腐蚀行为可为热力发电系统的安全、高效运行提供指导。该文采用反应力场分子动力学模拟方法研究了模型材料镍在超临界H_(2)O/CO_(2)混合工质(25 MPa、873 K)中的腐蚀过程。模拟结果既追踪了H_(2)O和CO_(2)分子在Ni表面的吸附、解离等微观过程,又观察到H_(2)、CO等宏观实验观测到的中间产物。该文跨尺度地揭示了Ni在超临界H_(2)O/CO_(2)混合工质中腐蚀并最终形成稳定的复杂氧化层的反应机理。

双有源桥DC-DC变换器H_(∞)混合灵敏度控制及优化

以双有源桥DC-DC变换器(DAB)为研究对象,针对交直流微网中因可再生能源的波动性和随机性、测量误差、运行工况变化等原因所导致的参数摄动问题,提出基于差分进化算法(DE)优化的H_(∞)混合灵敏度鲁棒控制(H_(∞)-MSC)策略。通过选取合适的加权函数对系统不同频段特性进行规划,得到理想的动态性能及鲁棒性能,并针对加权函数难以选取的缺点,采用DE算法对选择过程进行优化,通过迭代寻优匹配最佳控制器参数,改进H_(∞)-MSC算法。最后,通过半实物实验对比例积分(PI)单移相控制算法和DE-H_(∞)-MSC算法进行对比分析。研究结果表明,DE-H_(∞)-MSC算法能有效增强DAB系统的动态性能和鲁棒性能,可提高微电网系统运行的稳定性。