长时间序列生态系统服务权衡与协同驱动因素——以芜湖市生态系统服务功能极重要区为例

人类对生态系统的管理和干预促使生态系统服务权衡向协同转化,有助于生态系统服务综合效益提升。但当前缺乏对长时间序列分析背景下生态系统服务权衡协同驱动因素及其非线性影响的理解与把握。以芜湖市“生态系统服务功能极重要区”为研究案例,考虑生境质量、碳固定和土壤保持三种关键生态系统服务,基于多源数据,运用逐像元趋势叠加分析法评估1990—2020年间研究区生态系统服务变化趋势及其权衡协同空间分布规律,采用随机森林模型探索该区域生态系统服务权衡协同形成的关键驱动因素及其非线性影响效应。研究结果表明:(1)31年间芜湖市域生境质量显著下降区域面积约为提升面积的两倍,存在进一步衰退的风险。同时,城市扩张导致市郊边缘地带碳固定、土壤保持显著下降。(2)研究区生态系统服务供给能力受权衡协同影响显著,受影响区域总面积占比达64.48%。受权衡影响区域与协同影响区域存在显著空间差异。(3)土地利用强度是管理生态系统服务权衡向协同转化的主导因素。土地利用强度对权衡协同的影响表现出非线性特征并且存在影响阈值。当强度等级介于弱与中且偏向弱强度时对不同服务协同增益具有积极作用。

谐波电流激励下电驱动系统振动特性及主动控制策略研究

为研究谐波电流激励下电驱动系统机电耦合振动特性及主动减振控制策略,以某电动汽车电驱动系统为研究对象,综合考虑电机本体结构特性、磁饱和特性、齿轮时变啮合刚度、啮合误差等非线性因素,建立了电驱动系统机电耦合动力学模型,研究了不同谐波电流激励下电驱动系统机电耦合振动特性。在此基础上,提出了基于谐波电流注入的电驱动系统主动减振控制策略,并通过离线辨识最优谐波电流参数。仿真结果表明:电磁激励与非线性机械激励耦合效应导致电磁转矩波动和相电流波形畸变,谐波电流激励加剧电机电磁转矩和齿轮传动系统振动幅值;基于谐波电流注入的电驱动系统主动减振控制策略作用下电机转矩波动及齿轮副动态啮合力6f_(e)、12f_(e)谐波分量幅值明显降低。

状态依赖型切换系统的数据驱动方法建模

切换系统是由一系列连续或离散的子系统和切换机制组合而成的一类复杂系统,状态依赖型切换系统因其复杂性而尚未被深入研究.因此,通过系统的输入输出轨迹来对状态依赖的切换系统进行数据驱动建模,利用数据挖掘技术寻找数据之间的有用信息,建立输入与输出之间更形象的表达形式;在此基础上提出一种结构框架,根据辨识轨迹的切换时刻将数据分段,借助神经网络建立子系统的模型以及切换规则,深度挖掘状态依赖切换系统的信息,得到切换系统中子系统及子系统间的信息.实验结果表明:相比传统的机理建模,本文提出的数据驱动方法将建模的复杂度降低了17.3%.

玉米收获机HMT液压驱动系统的设计与试验研究

玉米是我国重要的粮食作物之一,在我国各个地区都有种植,种植面积相对较大。农业机械化属于极为重要的基础条件,可为保障国内粮食的高产、稳定与安全发挥重要作用,在推进农业可持续发展方面具备显著的现实意义。目前,玉米收获机传动机构多为机械传动,在进行玉米收获时不能进行实时监测与在线控制,自动化及智能化程度较低,影响玉米收获质量与农业生产效率。为此,针对玉米收获机的机械传动系统进行优化,采用HMT液压驱动系统替代传统的机械传动系统,并通过AMESim进行玉米收获机传动系统的仿真分析,验证设计的适用性与合理性。

双缸液压驱动系统灰色预测模糊PID控制研究

为了提高双缸液压驱动系统非线性变化力的跟踪精度,使驱动力变化相对稳定,设计了灰色预测模糊比例积分微分(PID)控制器,并对驱动力跟踪效果进行仿真验证。为了对双缸液压驱动系统工作原理进行介绍,绘制了双缸液压驱动系统装置简图。针对传统PID控制器进行改进,结合模糊推理和灰色预测理论,设计出灰色模糊PID控制器,并且给出了双缸液压驱动系统控制过程。利用灰色补偿提高控制器的抗干扰能力,采用Matlab软件对双缸液压驱动系统非线性力的变化跟踪进行仿真,与改进前的控制效果进行对比。结果显示:在无干扰环境中,采用PID控制、模糊PID控制和灰色预测模糊PID控制方法,均能提高双缸液压驱动系统力的变化跟踪精度,这3种控制器控制效果相差不大。在有干扰环境中,灰色预测模糊PID控制方法明显优于PID控制和模糊PID控制方法。双缸液压驱动系统采用灰色预测模糊PID控制方法,能够抑制外界波形的干扰,从而提高控制系统的稳定性。

基于总线同步的多驱动系统漏电流分析与抑制

多驱动系统中漏电流的大量存在是影响数控加工装备长期稳定运行的重要因素,提出了一种邻消抑制措施,能够有效减少多驱动系统中漏电流,避免漏电保护装置频繁触发。该措施采用PWM调制策略,将空间位置相邻的两个驱动单元的共模电压矢量方向反向,以抵消它们之间的高频共模电压分量,从而有效地抑制了多驱动系统的漏电流。主要创新之处采用了一种软件控制的方式实现了对多驱动系统漏电流的抑制,该措施不但可以有效地抑制漏电流,而且实现成本低。实际测试平台的结果表明,邻消抑制措施在多驱动系统中能够有效降低70%~80%的漏电流,保证了多驱动系统的稳定运行。

基于端部漏磁场分析的集成式电机驱动系统在线匝间短路故障诊断

基于宽禁带器件的变频器具有高功率密度和耐高温工作的优势,通过小型化和轻薄化设计可以将变频器置于电机端盖与端绕组之间,构成结构紧凑的集成式电机驱动系统。该系统发生匝间短路故障时,短路绕组电流增大不仅会使电机内部温度升高导致电机绝缘性能降低,还将引起磁场变化影响变频器的正常工作。以一台1.5 kW的交流感应电机为例,搭建基于宽禁带器件的集成式电机驱动系统三维物理模型,利用数学解析法分析并计算匝间短路故障前后的端部漏磁场,并提取电机内端部印制电路板(printed circuit board,PCB)表面与轴心距离相等、机械角度相差45°的两点处磁感应强度在直角坐标系下椭圆曲线的离心率反映端部漏磁场的对称性,以此为特征指标判断电机是否出现匝间短路故障。仿真与实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

数据驱动下图模型冲突分析决策支持系统构建研究

当今世界由于经济、科技、地缘战略、国际秩序等问题频繁爆发冲突事件,冲突规模正由个体冲突、小规模群体冲突向复杂大规模群体冲突转变。相较于个体间的冲突,大规模群体冲突事件持续时间更长、波及范围更广,易对我国的社会秩序以及经济发展造成恶劣影响。图模型冲突分析(Graph model for conflict resolution,GMCR)理论提供了分析冲突、解决矛盾的有效方案,作为一门专业解决冲突问题的理论工具已经在水资源、环境管理和经济政策等领域得到广泛应用,并取得良好效果。然而,随着冲突事件参与者日渐增多、主体的策略日趋复杂形成了指数级增加的局势,以及主体的偏好行为不确定性加强,传统的决策支持系统GMCRⅡ难以求解此类复杂冲突问题。基于强度偏好冲突分析理论的代数表达,开发了基于.NET平台的冲突分析WEB系统SP-GMCRDSS,该系统包括可行状态生成、状态转移设置、强度偏好序列生成和稳定性分析引擎4个模块,对比现有的系统,SP-GMCRDSS能更高效地辅助冲突分析者解决数据驱动下的大型、复杂的冲突。并且运用文本挖掘技术提取决策者策略数据,辅助分析者确定决策支持系统建模信息的输入,降低模型构建的主观性。最后,通过“兰州水污染冲突事件”演示了该系统的建模、求解以及分析的功能。

滇池流域生态系统完整性变化及其驱动机理实证研究

滇池流域是长江水源的重要涵养地和我国西南的生态安全屏障,其生态系统完整性变化是整个流域生态系统质量和稳定性的重要体现,对生态系统保护和修复具有重要指导意义。通过ArcGIS空间分析、地理探测器模型和皮尔逊相关分析等方法,基于生态系统结构、功能和弹性三方面构建综合指数,评估2000—2020年滇池流域生态系统完整性时空变化,分析生态系统完整性演变的驱动因子及其作用机理。结果表明:(1)滇池流域生态系统完整性先下降后上升,但整体有所降低,其中结构完整性明显降低、生态系统弹性显著减弱。(2)生态系统完整性在空间上呈中部低四周高的分布格局,完整性高的区域分布在城市外围的山体,靠近滇池北部的中心城区则较低;全流域36.24%的区域完整性降低、35.31%的区域升高。(3)生态系统完整性的时空变化受自然条件和人文社会经济等多种因素的共同影响,高程、气温和土地利用变化是主导因子,完整性与高程呈正相关,与气温呈负相关,但土地利用变化的影响具有双重性。研究结果可为流域生态系统完整性评估提供新思路,同时为滇池流域生态系统的管护提供科学依据。

飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术

飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电力电子变换及其驱动控制技术是电推进飞机发展的基础支撑。该文从电推进飞机动力系统架构出发,分析电推进飞机电机系统的特征与要求。总结永磁同步电机、异步电机、电励磁无刷同步电机和超导电机4种类型电机在电推进飞机上的研究和应用现状,系统讨论电推进系统中不同类型电机和电机驱动器的关键技术。最后,展望新材料、新器件、新工艺、人工智能和综合热管理等技术对电推进飞机电机及其驱动控制技术发展的推动作用。

基于T-S模糊故障树的驱动电机冷却系统可靠性分析

车用驱动电机液压冷却系统存在故障机理不确定等问题。本文应用模糊数描述其故障概率和故障程度,建立驱动电机冷却系统的T-S模糊故障树模型,计算系统模糊可能性,分析各部件的概率重要度和关键重要度,找出影响系统可靠性的关键部件。

一种雷达转台双电机驱动系统设计与同步控制方法

作为机械传动系统的一个重要组成,转台被广泛应用于雷达系统中,为满足雷达检测等领域对转台驱动系统惯量、功率、性能方面的要求,提出采用双电机同步驱动转台的方式。利用双电机伺服系统的电消隙原理和差速耦合负反馈的同步控制方法,由控制器将控制量经数/模转换送入驱动器,以实现系统的消隙功能、同步补偿功能,提高转台驱动系统的精度和同步控制性能,并将其运用到雷达转台伺服系统中,结果证明了方法的可行性,能够提高所设计雷达转台双电机驱动系统的精确性。

基于数据驱动的电-热-气综合能源系统概率多能流计算分析

针对可再生能源与系统负荷波动对综合能源系统多能流分布的不确定性量化问题,提出一种基于数据驱动的综合能源系统概率多能流计算方法。首先,提出了考虑压缩机不同工作模式的综合能源系统多能流计算统一模型,并探讨了压缩机不同工作模式对能流分布的影响;其次,提出基于支持向量回归的概率能流计算方法,先通过多次重复的确定性多能流计算,构建数据样本集,再用支持向量回归挖掘出综合能源系统中已知负荷、网络节点信息与未知节点参数的非线性映射关系;最后,通过算例分析对提出的多能流计算统一模型在不同压缩机工作模式下的有效性进行了验证;通过与传统概率多能流计算方法对比研究,证明提出的数据驱动概率能流计算方法具有更高的计算精度与效率。

基于土地利用情景模拟的和田地区生态系统服务价值时空特征与交互驱动研究

为探究生态系统服务价值(Ecosystem Services Value,ESV)时空演变规律与驱动机制,以新疆和田地区为研究区,耦合PLUS-Geodetector模型对2018—2034年土地利用情景进行模拟,并从产业发展角度分析其ESV变化趋势与驱动机制。本研究设置8类土地利用类型和不同情景下的邻域权重,利用PLUS模型进行模拟得到2034年自然演变、经济优先、生态保护三种土地利用情景。结果表明:三种情景下,和田地区ESV总值均有所增加,其中生态保护情景增长量最高,经济优先情景最低;除南部山区、中北部水域附近为高值、次高值、中值区域外,ESV分布呈现出以低值、次低值区域为主,南高北低的总体特征;2010—2018年,和田地区ESV的大幅度变动主要集中在中部城镇发展轴邻近区域,而在2018—2034年,ESV的空间变化范围将进一步扩张,由农牧业、工业快速发展所带来的耕地、建设用地向城镇轴线南北两侧的迅速扩展是造成ESV空间变化的主要因素,经济优先情景下人造土地利用类型扩张速度更快,生态保护情景则与之相反。和田地区ESV现状与演化趋势是自然与产业因素综合作用的结果,自然因素对和田地区ESV驱动作用较社会经济因素更强,社会经济因素中牧业、工业具有更强的驱动作用,双因子交互作用的驱动力大于单因子,且各产业交互作用驱动力高于单产业。研究表明,不同的发展模式下和田地区ESV的数量与分布产生明显差异,而各产业内的各个因素及其交互作用对ESV的变化具有明显的驱动作用,根据ESV评估与驱动机制分析科学规划发展路线,对和田地区可持续、高质量发展具有重要意义。

基于Matlab的项目式驱动法在《运动控制系统》课程教学改革中的研究

针对“运动控制系统”课程内容多、理论性强、实验调试复杂且效率低、教学效果不理想等突出问题,本文提出了基于Matlab的项目式驱动法。将《运动控制系统》课程教学内容以具体项目进行软件仿真,细化到对应项目中,采用图形直观的方式,很好的体现了项目与基本控制模块之间的联系。同时对课堂理论教学、实验教学及教学方法与手段、考核方式进行了改革。本文研究内容对于培养学生的学习兴趣、思维能力和工程能力都有很大的提升,对其它专业课程教学改革有一定的借鉴意义。

纯电动汽车电驱动系统故障诊断研究进展

为全面梳理纯电动汽车电驱动系统故障诊断的发展现状,明确未来发展趋势,本文首先介绍了纯电动汽车电驱动系统的基本架构、功能及发展历程;然后详细总结了纯电动汽车电驱动系统关键部件的故障类型及原因,分析了纯电动汽车电驱动系统关键部件故障诊断方法的主要研究现状;接着将诊断方法从专家知识驱动、模型驱动、信号驱动和数据驱动4个方面详细综述了纯电动汽车电驱动系统国内外研究进展和发展动态,并针对不同方法的优缺点进行了对比;最后对纯电动汽车电驱动系统故障诊断所面临的问题及发展方向进行了分析和展望,进一步讨论并指出未来纯电动汽车电驱动系统故障诊断研究可以集中在变工况耦合故障诊断、微小故障诊断和前期故障诊断研究、实时在线故障诊断、基于故障诊断的智能运维、未知故障诊断与系统自愈技术等方面。

基于SPOC的任务驱动教学模式研究与实践——以“数据库管理系统”课程为例

以“数据库管理系统”课程为研究对象,通过加强SPOC(Small Private Online Course)平台课程资源建设,将教学内容划分为基本任务、提高任务和拓展任务,开展基于SPOC的任务驱动教学模式,并进行线上线下相结合的混合式教学。通过学习成果分析,可见教学改革初见成效,保证了学生的主体地位,激发了学生的学习兴趣,提高了学生应用数据库知识解决实际问题的能力。

场景驱动型人工智能创新生态系统:逻辑与进路

以ChatGPT为代表的生成式人工智能所引发的新一代AI浪潮席卷全球,已然成为产业革命新机遇、国际竞争新焦点和新质生产力发展新引擎。如何把握数智化新机遇,加速推动AI技术创新和应用落地,成为国家竞争优势建构的关键。然而,现有研究多关注AI的治理及其使能价值,鲜有学者针对实践困境,探索适用于AI技术创新与应用的创新体系新模式。本文结合创新生态系统和场景驱动创新理论,扎根中国AI产业实践,论述场景驱动型人工智能创新生态系统的理论基础、架构和特征,提出场景驱动人工智能创新飞轮构建与生态培育的逻辑和进路,为培育中国特色、世界一流的AI创新生态,加速AI技术创新与应用、培育新质生产力的新动能,进而扎实推进高质量发展和中国式现代化提供有益的理论和政策启示。

不同气候区生态系统服务权衡空间异质性及其驱动因素——以川滇-黄土高原生态屏障带为例

厘清生态系统服务权衡关系的驱动因素对实现生态系统高效管理至关重要。然而,在不同气候区生态系统服务权衡关系在空间上如何变化及其驱动机制是否一致,尚不清楚。以川滇-黄土高原生态屏障带为例,基于InVEST模型、CASA模型评估生态系统服务空间分布特征,采用RMSE量化生态系统服务权衡关系,利用地理探测器探究不同气候区生态系统服务权衡的驱动机制,以期为生态系统管理提供参考依据。结果如下:(1)不同生态系统服务在不同气候区存在明显差异,WY整体由东北向西南呈递减趋势,NPP和SC呈现由北向南递减的趋势。(2)WY∩NPP的权衡最高值在中温带为0.317,最低值在高原气候区为0.181。WY∩SC在不同气候区RMSE变化幅度较小,由南向北呈现递减趋势;中亚热带气候区WY∩SC的权衡程度最高,为0.295,南温带的权衡程度最低,为0.229。NPP∩SC的RMSE差值最小,仅有0.064,高原气候区权衡程度略低于温带和亚热带。(3)在不同气候区自然因素对权衡关系作用显著高于社会因素,但在人口密集区,人为活动可以部分突破自然因素的约束,使其对权衡的影响有所提升。因此,在制定不同气候区生态系统服务管理的针对性措施时,应考虑生态系统服务权衡的空间特征和驱动因素的差异性。