DRO卫星编队同波束差分相对导航

针对地月空间远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,DRO)卫星编队相对导航的需求,提出一种同波束差分相对导航方法。在地月空间中,2颗DRO卫星所构成的编队可被1颗近地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星发出的测量波束所覆盖,从而与该LEO卫星同时建立2条观测链路。由这2条测量链路得到的差分测量数据与地月三体轨道动力学模型相结合,即可实现DRO卫星编队相对导航。DRO处于地月三体引力场非对称性较强的空间,根据LiAISON原理,运行于该轨道的卫星与LEO卫星建立的1条测量链路即可实现自主导航,从而可确定其中1颗DRO编队卫星与LEO卫星的绝对轨道状态。同波束差分相对导航方法以两星的绝对状态作为约束条件,利用差分测量数据消除测量中的共同误差,可获得DRO卫星编队的高精度相对状态。分别对DRO近距离卫星编队(星间距离为50km)及DRO远距离卫星编队(星间距离为数万km)相对导航的性能进行了仿真测试。结果显示,星间测距噪声为0.5m时,相对导航位置精度为5m,该结果比利用绝对导航作差提高了4倍。

地月DRO星载光学测量近地小行星轨道确定

针对地基光学监测系统对近地小行星在近太阳方向的监测存在盲区的问题,提出了远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,DRO)天基光学平台对近地小行星进行跟踪定轨的方法.通过可视性分析,筛选仿真观测数据,利用美国宇航局喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)公布的小行星初始轨道信息对不同轨道类型的目标天体进行轨道确定,将计算结果与参考轨道对比分析.仿真结果表明:在测量精度2角秒,定轨弧长3年的情况下,DRO平台对仿真算例中所选择的近地小行星的定轨精度可以达到几十公里量级,其中Atira型轨道精度可达10公里以内.由此可见,DRO天基平台对近地小行星具有较好的监测能力,定轨精度能实现对目标小行星的精确跟踪,并对其进行轨道预报.

基于DRO的小行星往返飞越探测轨道设计优化方法

远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbits,DRO)是地月系统内一类稳定的周期性轨道,本文研究航天器从DRO轨道站出发,通过月球和地球引力辅助实现飞越探测近地小行星的往返转移轨道设计方法。通过地月引力辅助作用和中途杠杆机动等技术手段减少调整倾角所需的速度增量,扩大在相同速度增量约束下飞越探测小行星的可达范围。同时,通过引入DRO调相轨道,减少DRO逃逸和俘获时的相位约束,将转移轨道段与DRO轨道站的相位解耦,从而降低了该问题的计算复杂度。仿真结果表明,在2 km·s–1的速度增量等约束条件下,通过此研究方法可以实现从DRO轨道站出发飞越探测近地小行星并返回的轨道设计。

基于分布鲁棒优化的车-站-网日前能量管理与交易

为考虑上级电网电价、光伏出力等多重多层级不确定性对车-站-网互动博弈模型的影响,且充分体现配电网主动管理技术支撑效果,文中提出了一种基于分布鲁棒优化的车-站-网能量管理与交易方法。首先,针对主动配电网内多元主体能量管理与交易问题,建立了配电网运营商、充电站和电动汽车的日前市场互动框架。其次,融合主动网络管理技术和网络约束,在配电网运营商与聚合了电动汽车的多个充电站之间构建了以多主体各自利益最大为目标的双层Wasserstein分布鲁棒互动博弈模型。然后,提出了结合Karush-Kuhn-Tucker条件、对偶原理和大M法的化简方法以解决多层级不确定性造成的求解难题,将双层Wasserstein分布鲁棒模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型,并利用商业求解器YALMIP/GUROBI进行了求解。最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。

近地小行星远距离逆行轨道监测布局与效能评估

针对近地小行星地基监测系统对日不可见盲区限制、监测体系发现与编目能力不足等问题,提出了天基远距离逆行轨道4星监测系统解决方案,据此定量化分析了天基监测系统对上述问题的解决能力,建立了配套的效能评估模型,给出了对应评估软件的实现流程,按照可见光和红外谱段完成了各要素整合后得到评分。通过分析评估,印证了远距离逆行轨道监测布局对地基监测系统不可见盲区全时可见的补偿效能,以及对目标发现编目能力的提升,可为后续天基监测体系的建设提供设计参考。

考虑灵活爬坡产品的虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化运营策略

随着“碳达峰·碳中和”目标的提出,可再生能源大规模并网对电力系统灵活运行提出了更高要求。虚拟电厂(VPP)通过聚合分布式资源,将灵活爬坡产品(FRP)纳入运营策略,参与多类型电力市场以提升运营收益。基于此,提出了考虑FRP的VPP两阶段分布鲁棒优化(DRO)运营策略。首先,考虑高比例可再生能源渗透率下的FRP市场,结合多类型分布式资源运行特性,提出VPP参与多类型电力市场的优化运营框架;其次,结合基于Wasserstein距离的可再生能源出力不确定集和基于场景分析法的电力市场价格典型场景集,构建考虑FRP的VPP日前投标和日内调度两阶段DRO模型;最后,以某VPP为例对所提模型进行有效性验证。算例结果表明,所提VPP运营策略具有较好的调度经济性与风险鲁棒性,在参与多类型电力市场交易中能够实现运营收益最大化。

X频段取样锁相频率合成器——PDRO

对取样锁相频率合成器的工作原理、技术特点等进行了描述,着重分析了其低相噪、低杂散特性,讨论了环路滤波器与环路扩捕的设计对环路稳定性的贡献,最后给出了X频段取样锁相频率合成器的电技指标。

果蝇dro基因的克隆与原核表达载体构建

目的:检测drosocin对农作物致病菌的抑菌作用,构建含drosocin基因dro的原核表达载体。方法:以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)DNA为模板,由特异引物通过PCR方法扩增dro基因的编码序列,将此片段连接在克隆载体pMD18-T上进行测序,再用酶切-连接的方法将目的片断亚克隆到携带有6×组氨酸二氢叶酸还原酶标签的原核表达载体pQE40上。结果:克隆得到大小为195bp的dro基因片段,并成功构建了原核表达载体pQE40/dro。结论:克隆到dro基因,构建了原核表达载体pQE40/dro,并获得了转化株M15[pREP4]/dro。

考虑宽功率波动影响的电转气场站容量分布鲁棒优化配置

新能源发电的波动性会加速电转气场站内电解水设备的老化,现有优化模型无法有效计及宽功率波动对电解水设备寿命及电转气场站容量配置的影响。在此背景下,提出了考虑电解水设备寿命的电转气场站容量分布鲁棒优化配置模型。首先,提出一种考虑功率波动影响的电解水设备寿命折损评估模型,进而建立了含电转气场站的电-气综合能源系统优化规划模型,对电转气场站内电解水、甲烷化和储氢罐的容量进行优化配置。其次,基于1-范数约束和∞-范数约束构建源荷场景的概率分布模糊集,将规划模型改写为“min-max-min”形式的分布鲁棒优化模型,并利用列与约束生成算法进行求解。最后,利用测试算例对所提模型和算法进行验证。结果表明,所提模型能够更准确地计算电转气场站的经济效益,延长电解水设备预期使用寿命。

地月空间DRO与HEO(3∶1/2∶1)共振轨道延拓求解及其稳定性分析

针对地月空间共振轨道延拓求解及稳定性分析问题,首先从远离与接近月球的地心开普勒共振轨道(月球公转周期与轨道周期符合1∶1、2∶1与3∶1的比例关系)得到圆形限制性三体模型中的两组轨道初值,然后通过增大与减小"近地点距"的延拓方法得到圆形限制性三体周期轨道族。研究发现:逆行绕月的远距逆向轨道(DRO)可由1∶1开普勒共振轨道延拓得到,延拓过程中轨道共振比从1∶1逐渐演变为2∶1与3∶1,并展现出明显的非开普勒轨道特性;另外,一类大偏心轨道(HEO)通过2∶1与3∶1地心开普勒共振轨道的延拓得到,但仍可看作受摄的开普勒轨道。采用周期轨道Monodromy矩阵的特征值分析了DRO和HEO的稳定性,同时描述了各自轨道运动特点,可为相关的空间应用任务设计提供理论依据。与此同时,澄清了不同参考模型中"共振比"的概念以及同一共振比可能对应不同类型共振轨道的现象。

基于地月自由返回轨道的DRO入轨策略

大幅值逆行轨道(DRO)是地月空间中的一类周期轨道,这类轨道具有长期稳定、入轨能量低的特点,可作为未来载人月球以及载人火星任务的中转站。面向载人任务的DRO入轨问题应重点考虑任务安全性,并综合考虑飞行时间和脉冲消耗。基于地月自由返回轨道设计了两脉冲直接转移和四脉冲月球借力转移轨道。首先在圆型限制性三体模型下计算了4类自由返回轨道的解族,其次采用地心顺行月心逆行自由返回轨道,获得直接入轨和月球借力2种方式进入不同周期DRO所需的飞行时间和脉冲消耗。仿真表明:对于共振比2:1的DRO轨道,直接入轨方式所需的速度脉冲约为607 m/s,飞行时间约为6.17 d,飞行器在DRO入轨脉冲失效的情况下也可无动力返回地球。四脉冲月球借力方式所需的速度脉冲约为241 m/s,飞行时间约为14.53 d。

取样锁相DRO源的研究

文章介绍了取样锁相DRO源的工作原理、技术要点,分别对取样锁相环电路和DRO振荡器电路进行了设计分析,给出了设计实例及测试结果,该设计实例已得到实际应用。

DRO计算及其在地月系中的摄动力研究

针对远距逆行轨道(DRO)的航天工程应用问题,研究了DRO的计算方法以及轨道特性,分析了DRO在实际力环境中的主要摄动因素,为DRO的精确建模和标称轨道设计奠定一定的理论基础。首先,利用仿真算例验证流函数法在计算DRO周期轨道族中的有效性。然后,利用该方法,通过改变雅可比常数,延拓计算DRO周期轨道族,获得不同共振比的DRO,仿真结果表明整数共振比的DRO在地月惯性坐标系中的轨迹是封闭的曲线,而共振比非整数的DRO则不封闭。最后,通过轨道外推分析影响DRO稳定性的主要摄动因素,仿真结果表明太阳引力和月球轨道偏心率是影响DRO稳定性的主要摄动因素。在动力学模型中,使用标准星历表示行星的运动状态,当积分时间多于10天时模型误差为km量级,因此在地月系这样大尺度的空间范围内,可以使用星历模型近似的分析DRO在真实力环境中的运动状态,为任务轨道设计提供依据。

C波段DRO的设计

介绍一种基于负阻理论的C波段介质振荡器的设计方法,在设计过程中优先考虑了对振荡器外形结构尺寸的控制,力求使其小型化。通过选择合适的振荡电路、优化输出匹配网络,使用MGF1801B砷化镓场效应晶体管实现了振荡器,它的体积仅为20 mm×30 mm×12 mm。测试表明该振荡器频率为5.XX GHz,输出功率为18.7 d Bm,相位噪声为-106 d Bc/Hz@10 kHz。其尺寸小、结构简单、性能稳定、实用性强。

X波段隔离结构DRO的设计

采用ADS和HFSS软件设计了一种X波段隔离结构的介质振荡器(DRO),通过电路仿真得到该电路振荡在8.75GHz,输出功率为9.5dBm,相位噪声为-115.4dBc/Hz@10kHz,-138.3dBc/Hz@100kHz,-167.3dBc/Hz@1MHz。隔离结构加强了仿真对实物调试的指导意义,降低了调试的难度,并为DRO腔体的小型化提供了一种新思路。

考虑VSC与光-储-充协同配置的交直流混合配电网规划

光-储-充的发展以及直流负荷的逐年攀升使得直流源储荷接入交流配电网的并网损耗日益严重,而交直流混合配电网因其网架结构灵活与利于直流源储荷接入的特点而得到广泛关注。提出考虑电压源型换流器(VSC)与光-储-充协同配置的交直流混合配电网规划模型,使用基于多离散场景的分布鲁棒(DRO)方法处理直流负荷的不确定性,并采用列与约束生成(CCG)算法求解。仿真结果证明,所提的模型能够充分发挥交直流混合配电网优势的同时激发运营商投资的积极性。

基于数据驱动分布鲁棒优化的梯级水光蓄联合优化调度

多种可再生能源互补联合发电技术因其独特优越性正在成为“双碳”背景下电力系统优选供电方案之一,而其不确定性复杂耦合特性下的互补联合调度问题越来越受到人们关注。针对不确定性优化调度问题,本文引入能较好平衡不确定性及鲁棒性的数据驱动分布鲁棒优化理论(data-driven DRO),提出了一种新的基于数据驱动DRO梯级水光蓄联合发电系统协同优化调度方法。首先,考虑系统互补经济调度成本建立两阶段调度模型,制定各电站日前出力调度计划;然后,引入综合范数约束限定概率置信区间,并考虑最恶劣分布下的实时运行调整成本,获取日前调度计划的最优调整方案,日调度计划和调度调整方案形成最优调度计划;最后,本方法采用MP-SP框架,引入CCG算法展开两阶段协同求解。为验证所提方法的性能,引入四川示范区实际运行数据,开展了有效性验证、性能对比分析、计算效率仿真验证等。结果表明:本调度方法的有效性在数据规模、置信度水平两个维度得到了验证;对于SO、RO及本方法鲁棒性及经济性等性能指标的对比,本方法可获得高于SO的鲁棒性及高于RO的经济性;将本调度方法与概率性时序生产模拟方法的计算耗时进行对比,该方法实现了相同计算精度的较高计算效率。基于两阶段调度模型及循环迭代求解的DRO梯级水光蓄联合优化调度方法实现了协同调度结果经济性与保守性的均衡,其高效性能得到验证,为多种可再生能源互补协同调度提供了新思路。

火电厂辅机变频器低电压穿越电源的设计

变频器的低电压穿越(LVRT)改造,是对火电机组稳定运行和电网系统安全性的有力保障。此处总结并分析了现有的5种LVRT改造产品和技术的特点及各自的优缺点。设计了一种全电力电子变换的变频器LVRT电源装置,平时处于后备运行方式,电网发生低电压跌落时,对变频器直流母线输出500 V电压,保障变频器持续稳定运行10 s。实验结果验证了加装变频器LVRT电源装置的辅机变频器具备LVRT能力,满足设计指标。理论及实验结果为进一步拓展到其他行业领域中提供了技术参照和支撑。

干旱矿区采动顶板导水裂隙的演化规律及保水采煤意义

随着我国煤炭资源开发重心的逐步西移,西部地区目前已成为我国煤炭的主产区。总体上,我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈,形成了该区极度干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以新疆哈密煤田大南湖矿区为例,针对该区侏罗系含煤地层具有成岩时间晚、物理力学强度低、遇水易泥化崩解等特征,采用相似材料模拟、数值模拟等手段,结合邻矿现场实测对比,全面研究了该区顶板采动导水裂隙的发育与演化过程、发育高度与形态特征、渗透性演化规律以及在该区进行水资源保护性开采(保水采煤)的可行性。研究结果表明:研究区侏罗系含煤地层采动导水裂隙的发育裂采比一般在13.09～15.67,整体形态呈"梯台型"特征;采动影响范围内裂隙发育、演化以及渗透系数的演化均呈现"稳定增加-波动变化-恢复稳定"变化特征,导高影响范围内含水层的渗透系数明显增大,一般达到3～5倍;研究区主采煤层顶板具有"多含水结构下的高位隔水层"结构特征,具备了保水的基本水文地质前提条件;结合保护层的稳定性、III-1上段含水层的静储量、开发潜力以及在研究区进行保水采煤可行性的综合评价,探讨了在干旱矿区水资源保护性开采的重要意义。

寒区河湖与灌排渠道模袋混凝土护岸冻胀破坏机理

我国北方寒区河湖与灌排渠道护岸冻胀破坏普遍严重。卵砾石护底模袋混凝土衬砌护岸因施工方便获得广泛应用。但目前针对这种复合衬砌结构的冻胀破坏机理尚不明确,难于规范化设计。本文基于冻土水热力三场耦合理论,考虑衬砌与基土的界面相互作用建立了河渠护岸衬砌冻胀数值分析模型。以宁夏西干渠工程为例,对卵砾石护底的模袋混凝土、卵砾石护底的普通混凝土以及全断面混凝土三种典型衬砌形式的弧脚梯形渠道进行冻胀破坏分析和对比研究。结果表明,卵砾石护底的排水作用可使边坡基土冻前体积含水率和冻后体积含冰率分别减少约27.8%和30%;模袋及卵砾石护底削减了冻结约束和底板约束,使坡板拉应力减少20%~70%,冻胀量削减约30%,不均匀冻胀量减少约50%;模袋混凝土护岸冻胀破坏表现出混凝土开裂、模袋达到比例极限、模袋达到极限强度的三个阶段,在混凝土开裂后模袋仍具备较强的承拉能力使护岸衬砌仍能承受冻胀发展并防止滑塌失稳破坏,当以模袋拉应力达到比例极限为失效准则时,抗冻胀能力提高约47.1%,负温抵抗能力提高约30%。此项研究可为我国北方寒区浅埋地下水河渠护岸采用卵砾石护底模袋混凝土衬砌提供设计手段与合理依据。