基于支路模式能量的含光伏电网小干扰稳定灵敏度分析及应用

为了分析光伏不同接入位置对电力系统小干扰稳定的影响并避免复杂建模,以网络能量作为研究手段,将光伏并网对电力系统低频振荡产生的影响映射于网络中,通过关键支路的模式能量特性表征电网的低频振荡特性。基于此,找出多处光伏并网场景下系统振荡的关键环节,进一步提取网络能量中与每台光伏强相关的状态变量以形成能量光伏分量,在此基础上根据所构建的基于模式能量的光伏灵敏度指标,对灵敏度指标进行排序,得到光伏接入系统不同位置对系统振荡关键环节的影响,并提出光伏增装配置策略。以IEEE 3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统为算例进行仿真分析,通过小干扰稳定计算验证所提方法的可行性。

基于方差的动力总成悬置系统固有特性灵敏度分析及稳健性研究

为实现动力总成悬置系统的固有特性优化及其稳健性评估,提出一种基于方差的灵敏度分析方法,找到对系统性能影响显著的关键参数,构建悬置系统的多目标优化模型,求解得到合理的确定性优化方案。同时,为了评价悬置系统固有特性在关键参数不确定性变化情况下的稳健性,引入偏度和峰度,结合平均值、标准差开展稳健性评价,并采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛模拟方法,分析了悬置刚度的不确定性因素对悬置系统固有特性稳健性的影响。研究结果显示,基于方差的灵敏度分析方法不仅能够有效优化悬置系统的固有特性,提高优化效率,且通过综合考量悬置刚度的敏感性,可更准确地评估和提升系统的稳健性。

基于Sobol'法的动车组车体弹性异常振动全局灵敏度分析与优化

为治理动车组车体弹性异常振动问题,首先,结合车辆系统工作变形测试分析、车体模态测试分析和车辆刚柔耦合动力学模型仿真分析探究车体异常振动成因;随后,以转向架蛇行最小阻尼比为目标函数,基于Sobol'全局灵敏度分析方法分析关键参数全局灵敏度,依据各参数总灵敏和一阶主灵敏度筛选影响转向架蛇行稳定性的重要参数,并基于车辆系统刚柔耦合动力学模型对筛选出的参数进行优化;最后,对优化前后车体的弹性振动进行对比验证。研究结果表明:转向架的蛇行频率接近车体菱形模态频率的同时,转向架的蛇行模态阻尼比也减小到接近于零,蛇行稳定性裕量明显不足,从而引起转向架的蛇行与车体菱形同步运动,导致车体菱形模态振动放大,发生车体的弹性异常振动现象;参数优化后,车体的菱形模态振动能量明显降低,有效抑制了车体弹性异常振动;Sobol'法可有效评估参数灵敏度,提高优化效率,可为车辆设计和参数优化等问题提供参考。

基于Sobol灵敏度分析法的风电机组噪声特性研究

风电机组所产生的噪声主要来自于由其叶片引起的气动噪声,包括来流湍流噪声和翼型自身噪声两部分,目前已成为影响声环境的重要因素之一。本文以Amiet&Lowson半经验风电机组噪声预测模型为研究对象,通过引入Sobol全局灵敏度分析方法,探究了影响风电机组来流湍流噪声各因素的重要性。研究表明,影响风电机组噪声大小的因素依次为:来流速度、声源到观测点的距离、声波频率、翼型弦长、翼型展长、空气密度和翼段距离地面高度,其中来流速度为最主要因素,其次为声源到观测点距离和声波频率,以上三点因素与风电机组结构无关,表明改变风电机组结构对缓解噪声污染效果不大。对于风电机组本身结构而言,翼段弦长的影响最大,如需要通过结构的改变来降噪,此参数应该为最先考虑的对象,其次为翼型展长。

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%。

大气氚释放剂量评价参数灵敏度分析

国内外目前对于大气氚释放剂量的评价多采用比活度模型,模型选取参数的不确定性会造成剂量评价结果的差异。考虑不同场址环境参数的差异性,对大气氚剂量评价模型中关键参数进行灵敏度分析与剂量评价结果的不确定性分析。结果显示场址环境空气湿度对大气氚的剂量评价结果影响最大,随着场址湿度的升高,大气氚排放所致食入内照射剂量逐渐降低,剂量计算结果不确定性逐渐降低。同时,研究表明在低湿度场址环境下,应重点关注土壤中HTO留存比例经验常数的测量与选取,在高湿度场址环境下,应重点关注作物水当量因子以及摄入HTO活度浓度在吸收水分氚中所占比例的测量与选取,以尽可能降低剂量评价结果的不确定性。

基于驾驶风格的山区公路穿村镇段行车风险场灵敏度分析

针对山区公路穿村镇段交通事故多发的现实问题,本文提出一种考虑驾驶风格的行车风险识别方法,通过灵敏度分析揭示驾驶风格在风险评估中的影响,并以云南省典型山区公路穿村镇段为实例进行验证。首先,利用无人机采集车辆轨迹数据,建立轨迹分析数据库;其次,基于行车风险场理论并通过事故数据的相关性分析,刻画穿村镇段行车环境对车辆行驶的风险影响,进一步引入驾驶风格因子,建立考虑驾驶风格的行车风险场,实现多要素的综合考虑与行车风险量化;最后,基于Sobol全局灵敏度分析方法,分析考虑驾驶风格前后模型关键参数的全局灵敏度,并实现区域风险的可视化。研究结果表明:当选择速度均值、加速度均值和冲击度方差进行驾驶风格划分,K值为4时聚类效果最佳;Sobol法有效评估了参数灵敏度,当考虑驾驶人行为场后,总灵敏度分布更加均匀,模型考虑因素更为广泛,其中速度和冲击度标准差为最显著参数,总灵敏度分别为0.41和0.34;对多车共同作用产生的风险可视化显示,势场范围随道路线形变化而变化,在穿村镇交叉口风险值最显著,整体行驶速度降比为17.39%,将进一步发挥风险场理论在微观交通风险评估中的作用。

多维平行六面体模型非概率可靠性灵敏度分析

可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量域与安全域有交集时采用非概率失效度作为可靠性度量的原因。其次,推导结构线性系统的可靠性灵敏度解析式,并进一步探讨所提方法对结构非线性系统的适应性问题。最后,通过3个工程算例验证文中方法有效可行。

电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析

为探究振荡电路中电容对石英晶体微天平质量灵敏度的影响,提出了振荡电路的等效电路模型阻抗分析方法。首先,建立等效电路模型,分析阻抗与频率关系,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系;其次,进行多物理场耦合仿真实验,探究了电容容值对其质量灵敏度的影响规律;最后,搭建实验系统平台,开展了质量灵敏度实验。结果表明,并联电容对其质量灵敏度影响较小;串联1.01 pF电容其质量灵敏度提升8.01×10^(-2)Hz/ng,串联15.84 pF电容其质量灵敏度提升1.49×10^(-2)Hz/ng。该结论有助于更好地理解电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响,为该类传感器便携化、微型化设计提供有力支持。

不同分数导数下Maxwell杂化纳米流体流动和传热变化的灵敏度分析

研究多孔介质中垂直拉伸板引起的分数阶Maxwell杂化纳米流体流动与传热现象,并考虑二阶滑移边界条件.利用分数阶剪应力和分数阶Fourier定律构建边界层控制方程.然后采用有限差分结合L1算法进行数值求解,并详细讨论分数导数参数增大时,各物理参数对该流体流动与传热影响的灵敏度变化.结果表明,Darcy数和滑移参数对平均表面摩擦系数的影响,以及滑移参数对平均Nusselt数的影响,对速度分数导数比对温度分数导数更敏感.Darcy数对平均Nusselt数的影响只对温度分数导数敏感,与速度分数导数几乎无关.此外,一阶滑移参数比二阶滑移参数对流动和传热的影响更大.

基于多峰优化Kriging模型与距离相关系数的高速列车动力学参数多输出灵敏度分析

高速列车动力学参数较多,有多个动力学性能的评价指标。综合考虑这些动力学指标进行参数灵敏度分析,对高速列车动力学参数的恰当匹配具有重要意义。现有的单输出灵敏度分析技术难以准确度量参数对车辆动力学综合性能的影响。为避免这一缺陷,本文引入了一种新的基于距离相关系数的多输出灵敏度分析技术。该方法通过求解单个输入与多个输出变量之间的距离相关系数,实现多输出全局灵敏度分析的目的。为提高灵敏度分析的效率,建立了多个动力学指标与输入参数的Kriging模型;为提高近似模型的精度,引入了一种新颖的多峰优化算法对Kriging模型的超参数进行全局寻优。与传统单目标智能优化算法不同,该优化算法通过引入种群差异指标,将单目标优化问题转化为双目标优化问题,从而增加了子代种群的多样性,避免了传统优化算法易于陷入局部最优解的问题。基于所提方法,以和谐号动车组动车为例,研究了多个动力学指标的多输出全局灵敏度。结果表明:由于增强了种群多样性,所提的超参数优化方法对Kriging模型精度和稳定性提升效果明显;基于距离相关系数的灵敏度分析方法能够更加合理地识别出对车辆动力学综合性能影响较大的参数,排除几乎没有影响的参数。

考虑热误差的电主轴建模与可靠性全局灵敏度分析

以数控机床电主轴为研究对象,旨在分析其轴向热伸长量对电主轴可靠性的影响.采用Svenska Kullager-Fabriken(SKF)摩擦力矩模型对轴承生热量进行分析,设定对流换热系数为边界散热条件,建立了热分析有限元耦合模型,求解电主轴的温度以及轴向热伸长分布.将有限元模型与实验结果进行对比,验证了建立的有限元模型的准确性.考虑随机因素的影响,建立电主轴热变形可靠性分析模型,并采用Kriging模型进行可靠性求解.对电主轴热误差可靠性全局灵敏度进行分析,结果表明,转速和冷却水流量对可靠度影响较大,轴向力和径向力对可靠度影响较小.

基于多项式混沌的机床几何误差灵敏度分析

为解决目前灵敏度分析方法普遍存在的样本需求量大且计算效率不高的问题,提出了一种基于多项式混沌展开的全局灵敏度分析方法。首先,以AC型双转台五轴数控机床为研究对象,根据旋量理论建立了完备的空间误差模型。其次,构建了机床几何误差的多项式混沌展开模型,采用正交匹配追踪实现模型的稀疏化,并给出了基于该方法的Sobol灵敏度指数。进而,对五轴数控机床几何误差进行了实例分析,测量并统计出41项误差的近似概率分布,分析了影响各方向位姿误差分量的关键几何误差。通过与蒙特卡洛法和拉丁超立方法进行对比,多项式混沌展开方法的正确性得到验证,且在不降低计算精度的前提下,样本量从1×10^(5)降低到1×10^(3),计算时间分别减少96.8%和98.1%,计算效率显著提高。

基于Sobol’法的Petrel-Ⅱ水下滑翔机能耗参数灵敏度分析

水下滑翔机作为一种新型水下航行器,可通过浮力驱动实现多剖面连续运动.由于其强大的续航能力和较高的隐蔽性,被广泛应用于海洋调查和军事探测等领域.商业化水下滑翔机大多由自身携带的电池提供能源,由于电量限制,需开发更低功耗的水下滑翔机.本文基于动力学和流体力学理论,结合水下滑翔机工作流程和单元试验数据,建立了Petrel-Ⅱ水下滑翔机的单剖面能耗模型,海试数据表明,模型计算误差仅为实际能耗的1.3%,.采用Sobol’全局灵敏度分析方法得到了航行参数和设计参数对水下滑翔机能耗的1阶灵敏度和总灵敏度.结果表明,滑翔机下潜深度h、俯仰角度θ和航行速度V对单剖面能耗影响有着重要影响,其1阶灵敏度系数分别为0.388,8、0.227,2和0.138,0,总灵敏度系数分别为0.478,0、0.301,2和0.247,2.滑翔机纵向力系数Cx和横截面积S的灵敏度处于中间水平,其1阶灵敏度系数分别为0.044,0和0.034,5,总灵敏度系数分别为0.081,8和0.066,5.浮力驱动点位置lb、滑翔机总重G和垂向力系数Cy的1阶灵敏度系数和总灵敏系数均接近零,其值的波动对水下滑翔机单剖面能耗几乎不产生影响.

动车组车顶多响应灵敏度优化分析

为了提升动车组车顶结构刚度,减小质量,并研究车顶结构优化对整车弯曲刚度的影响程度,对其进行多目标尺寸优化。基于整车垂向静载荷工况分析结果和位移插值技术建立动车组车顶子模型,采用折衷规划法将多个子目标拟合为一个多目标函数,同时提出一种多响应灵敏度分析,从而选取符合要求的构件进行优化。经优化车顶子模型质量减小5.5%,垂向最大变形减小8.6%,同时一阶垂弯频率提升2.5%。采用优化后的板梁数据重新计算整车的垂向静载荷工况,结果表明整车弯曲刚度提升3.2%,说明可通过提升车顶刚度性能进而提升整车刚度,为动车组车顶优化设计提供技术参考。

基于Sobol’法的车身噪声传递函数全局灵敏度分析

针对局部灵敏度分析方法不能考虑参数的概率分布、不能适用参数大范围变化及分析各参数之间交互作用等局限,将Sobol’全局灵敏度分析法引入到汽车噪声传递函数的灵敏度分析中。Sobol’法将函数f(x)分解成2n项递增项之和,通过采样计算模型响应的总方差及各偏方差,以求得灵敏度,从而有效避免了局部灵敏度分析方法的缺陷。以某型轿车为例,在建立声固耦合有限元模型的基础上,计算出从悬置点到驾驶员右耳处的车身噪声传递函数,并运用Sobol’法分析出相关板件厚度的一阶全局灵敏度及总体全局灵敏度值,从而甄别出对驾驶员耳旁声压单独影响较大或交互作用显著的板件,为车身噪声传递函数的优化工作提供指导。应用实例验证了该方法的有效性。

基于Sobol法的整体翼梁损伤容限设计参数灵敏度分析

针对飞机结构设计中设计变量灵敏度的问题,提出了基于Sobol法的全局灵敏度分析策略。以飞机整体翼梁结构损伤容限设计为例,设计变量为翼梁结构截面参数,应用支持向量机理论分别构造以截面参数为输入、应力强度因子和结构重量为响应的代理模型,结合Sobol法计算输入对响应的灵敏度大小,并对计算结果进行分析。分析结果表明:在对整体结构进行损伤容限优化设计时,可以将其设计变量由6个变为4个,灵敏度较小的2个设计变量可以设为一个定值。

考虑动态腐蚀的输流管道时变共振可靠性及灵敏度分析

考虑输流管道受到环境动态腐蚀,壁厚变化引发输流管道固有频率变化,从而可能导致共振。因此,考虑时间变化以及输流管道结构参数、流体参数和外部激励频率的不确定性,采用Galerkin法求解输流管道固有频率,建立时变防共振功能函数,引入基于自适应Kriging模型的时变可靠性算法对时变失效概率进行高效求解,并与MCS法和SL-ALK法对比验证了方法的准确性,采用变量灵敏度指标评估各随机变量对时变失效概率的影响,分析了流体密度和流速对于时变共振失效概率的影响规律。

采用Sobol’算法分析变电站接地网关键参数的灵敏度

为深入了解变电站接地网参数对其接地性能的影响,采用Sobol’全局灵敏度分析法,以变电站接地网接地电阻为目标函数,通过Latin超立方采样技术对影响接地电阻的多种参数进行采样,计算分析了各个参数的1阶灵敏度系数(FSC)及总灵敏度系数(TSC)。结果表明,Sobol’灵敏度分析法可较好地定量分析影响变电站接地电阻的相关参数对接地电阻的影响程度。接地网面积、土壤电阻率的总灵敏度系数分别为-0.896、0.881,对接地电阻影响较大;接地网埋深与垂直接地极长度的总灵敏度系数分别为其1阶灵敏度系数的6.74倍及8.62倍,说明这2个参数与其他参数间有着较强的相互作用,需要综合考虑其对接地网接地电阻的影响。

基于轨迹灵敏度的风电并网系统短路电流控制参数寻优方法

直驱风力发电机(PMSG)由于其优越性成为主流机型并广泛应用于电网,但由于缺乏量化分析方法,难以评估其控制参数对短路电流特性的影响。文章通过PMSG有功电流和无功电流计算方法,经派克变换得到三相短路电流的解析表达式,并基于轨迹灵敏度方法,从发电机参数、电压跌落系数和PI参数3个方面量化分析不同控制参数对短路电流的影响机理,筛选出灵敏度较大的参数作为主导参数,构建优化目标函数,对PMSG短路电流的主导控制参数进行寻优。最后在PSCAD平台上建立PMSG电磁暂态仿真模型,仿真验证分析PMSG的短路电流特性以及控制参数寻优效果。研究结果表明,轨迹灵敏度分析法可以量化分析控制参数对短路电流特性的影响,可为实际工程的参数整定提供指导。