振荡浮子式波能装置的功率计算分析及参数设计

波浪能是重要的可再生资源之一,提高波浪能装置的能量捕获率是波浪能规模化利用的关键。本文对波浪能的能量转换装置进行了研究,针对装置于不同摇荡条件下的最大平均输出功率、最优阻尼系数及相关参数进行演化分析及求解。利用牛顿定律及质心系、转动惯量等建立二自由度、四自由度波浪能转换装置耦合运动模型,基于时间离散化的差分原理求解,同时采用模拟退火算法降低时间复杂度,提出了改良的粒子群算法,得到较为准确的结果,为实际工程中波浪能的高效采集提供思路和途径。

非常规油气井压裂参数智能优化研究进展与发展展望

非常规油气储层具有非均质性强、低孔低渗的特征,非常规油气井需要进行压裂才能投产,与常规油气储层相比,其工程地质条件更为复杂,对传统压裂参数优化方法提出了挑战。人工智能可以为传统方法难以解决的问题提供解决方法,因此,被引入了非常规油气井压裂参数优化。为推动智能压裂理论和技术的快速发展,系统介绍了非常规油气井压裂参数智能优化研究进展情况,主要包括压裂参数优化目标的确定、压裂参数与压裂效果映射关系的建立、最优压裂参数组合的求解,提出非常规油气井压裂参数智能优化主要向基于光纤的井下压裂数据实时采集和传输、物理-数据协同的裂缝扩展-生产动态模拟、压裂参数智能优化及实时调控集成系统等3个方向发展。

基于GA-SVR混合方法的非标设备设计时间预测

非标自动化设备项目初期的设计环节在整个项目管理过程中占据重要地位,对其设计时间的精准预测是有效实施项目调度的基础。基于非标设备设计和制造特点,选择客户协同程度、造型难度、设计相似程度、订单规模和团队参与程度5个因素,探究其对设计时间的影响。考虑非标产品样本数量较少的特点,提出一种遗传算法与向量机回归(GA-SVR)混合方法,即在向量机回归模型(SVR)预测方法的基础上,结合十倍交叉验证与遗传算法对预测模型进行参数寻优。最后,选择高斯过程回归(GPR)方法进行对比,从预测精度和稳定性两个方面验证了GA-SVR混合方法的有效性。

基于输出误差模型优化的甲板运动预报算法研究

本文提出了一种适用于多种复杂海况的大型舰船甲板运动预报方法,目的在于提高算法对不同海域复杂海况的适用性,以及对甲板运动模型的辨识精度与预报精度。该方法通过将量测数据的时间滞后处理引入输出误差模型来描述甲板运动的动力学模型,引入定阶准则确定了模型最优阶数数对。在此基础上应用了辅助模型递推最小二乘算法进行系统参数辨识并估计输出误差模型中的状态变量。实验结果表明,本文所提出的预报方法在系统参数辨识阶段可以将递推最小二乘算法的辨识精度提高5.13%,并且在预报阶段可以有效地将甲板运动的幅值与相位预测精度提高3.17%。该方法在复杂海况下具备良好的预测性能,适用于大型舰船甲板运动预报。

一种预测优化解耦补偿器的研究设计

提出一种通过对象输出预测实现对角优化解耦的补偿器设计方法 ,给出了该补偿器的解耦算式 .此预测优化解耦补偿器有别于传统的动态或静态解耦补偿方法 ,适用于具有非最小相位特性的众多多变量系统的解耦补偿 ,具有较好的稳定性和可实现性 .

锻造操作机顺应性能评价与优化方法

研究操作机的刚度与顺应性能,基于雅可比矩阵的各时变线性关系项对机构的运动学性能进行分析,构造关节速度与操作空间速度变换项的均方差模型,建立运动性能评价矩阵,其中对角项为各速度变换项相对其平均值的波动程度,反对角项为速度变换的耦合程度,具有明确的物理意义。通过构造操作刚度矩阵各项元素的均方差变换模型,建立关节刚度与操作刚度变换的线性耦合度评价指标。建立Matlab程序计算某型操作机的速度变化和刚度耦合关系的函数曲面,对操作机运动性能和各方向顺应性能进行评价。研究操作机运动学参数的优化模型,计算得到了运动学近似解耦的某型操作机关键几何尺寸和关节位置,基于运动性能指标和顺应性能指标对运动学参数进行评价,对优化机构参数和原操作机参数进行对照。所获得的操作机运动性能和顺应性优化结果为操作机本体结构参数设计提供了一种有效的性能优化和评价方法。

产能预测、试井设计参数优选方法

以科学编制试油地质设计、取全取准试油资料为目的,统计整理了1990年以来的探井资料600多层30余种数据,主要应用了大庆探区已有的岩心、井壁取心、钻井液、钻时、测井及试油等技术,根据以上各种技术所取得的参数及试井软件解释得到的地层参数之间的相关性,建立了产能预测、试井设计参数优选动态方法及图版,通过现场应用,取得了较好效果。

基于IGPC解耦控制的火电机组多目标协同燃烧优化控制策略

针对火电机组燃煤锅炉系统的大惯性、大滞后和强耦合等特点,提出了一种基于隐式广义预测控制(Implicit generalized predictive control,IGPC)的火电机组多目标协同燃烧优化控制策略。以主蒸汽压力、炉膛负压和烟气含氧量为被控量,以燃料量、引风量和送风量为操纵量,设计基于IGPC解耦控制的多输入多输出燃烧优化控制系统,通过PID神经网络对多输入多输出预测模型进行解耦,利用滚动优化实时对目标函数进行寻优,并引入基于误差的反馈校正算法,使各控制量输出达到设定值。仿真结果表明:IGPC解耦控制策略与常规PID和IGPC未解耦控制策略相比,施加扰动的情况下,主汽压、烟气含氧量和炉膛负压调节时间分别最多可减少141s、210s和162s,超调量分别最多可减少18.2%、4%和9.3%。工程应用表明:主汽压、烟气含氧量和炉膛负压控制偏差分别低于10.15MPa、3%和±0.7Pa,各被控量波动范围小,具有良好的控制效果。

基于BP神经网络的Fe基合金粉末喷涂工艺参数优化

目的基于BP神经网络具有自学习、自训练和输出预测的功能,将其应用于热喷涂过程中的参数优化问题。方法依托高效能超音速等离子喷涂系统实验平台,以Fe基合金粉末为喷涂材料,将等离子喷涂中的主气流量、电功率和喷涂距离作为模型输入,涂层沉积速率和硬度作为模型输出,不断调整隐含层节点个数,最终建立3-7-2网络结构的BP神经网络以优化工艺参数。利用优化出的工艺参数制备Fe基合金涂层,测试其性能,并计算误差。结果神经网络优化出的最优喷涂工艺参数为:主气流量96L/min,电功率56 k W,喷涂距离95 mm。采用该工艺参数制备涂层,涂层增厚实测平均值为360μm,硬度为672HV0.3,而模型的预测值分别为332μm和611HV0.3,与预测值的相对误差分别为7.8%和9.1%。结论 BP神经网络对等离子喷涂参数优化问题的拟合精度比较高,误差在可以接受的范围之内。将BP神经网络运用于热喷涂工艺参数的优化具有科学性和可操作性。

基于综合工况评判模型的铅锌烧结过程操作参数优化方法

针对铅锌烧结过程中复杂的过程优化控制问题,提出基于综合工况评判模型的铅锌烧结过程操作参数优化方法。在基于机理分析的基础上,综合运用主元分析、神经网络和模糊理论等方法,建立综合工况评判模型;并根据当前的操作参数和综合工况评判模型结果,采用基于模糊C均值聚类的匹配优化算法获得最优的操作参数,从而为现场操作人员提供科学的操作指导。结果表明:该方法可显著改善工况波动、提高烧结块的产量和质量,较好地解决铅锌烧结过程的优化控制问题。

基于解耦设计的多变量IGPC控制方法的研究与应用

针对多变量工业过程中存在的耦合性、建模困难以及不确定性的控制难点,论文研究了基于解耦设计的多变量隐式广义预测控制。该方法利用加权最小二乘递推方法根据输入输出数据直接辨识系统参数,这样就降低了控制器设计的复杂性;采用分散设计的方式来降低各通道间的关联关系。论文利用基于最小二乘方法,根据输入输出数据来建立被控对象的数学模型,并在此基础上对控制方法进行了仿真分析与试验研究,结果表明该方法具有良好的控制效果。

基于势流理论的螺旋桨效率-噪声样本分析方法

为了提高效率、降低噪声,螺旋桨设计需要在精确的性能预报基础上,平衡不同参数对设计目标带来的影响。本文以面元法为主要手段预报CLT桨的水动力性能,并引入噪声模型进行噪声预报。整个过程以4叶CLT (Contracted and Loaded Tip)桨—P1727桨为母型桨,在螺距比为原桨螺距比0.9~1.2倍范围内,考虑3叶、4叶、5叶三种叶数形式,最终计算100个设计桨案例的水动力性能和噪声性能。设计桨最终满足某中型船的推力要求,并寻找螺旋桨最小叶尖涡流噪声-最大效率解集。计算结果表明,在固定推力值的情况下,螺旋桨叶数与噪声成反比趋势,效率与噪声性能受螺距比影响,并呈现出一定的规律性。对于高效桨P1727而言,改变螺距比与叶数会使效率与噪声存在一定的平衡范围,可以应对不同的设计要求。

CPT系统耦合回路参数设计及工作特性分析

在非接触电能传输(CPT)系统中,由于耦合回路的存在,增加了系统参数设计及工作特性分析的难度。用去耦等效电路模型对4种拓扑结构下的CPT系统进行分析,将互感耦合回路变换为普通串并联电路,推导出了原耦合回路中关键参数的计算公式。然后主要针对串联-串联(SS)型CPT系统,分析其输出电压、输出功率和效率等工作特性,并对负载电阻进行优化设计以实现系统能量高效地传输。最后,在此参数设计的基础上对它的工作特性分析结果进行仿真验证。

秸秆膨化机度电产量的生产参数优化及影响因素分析

本文对影响秸秆膨化机度电产量的主要生产参数—秸秆含水率(X1)、秸秆粒度(X2)和螺杆转速(X3)进行了研究,揭示了度电产量与这些参数之间的内在规律,创建了秸秆度电产量与三个参数之间的数学模型,进行了生产参数优化,并就生产参数对度电产量的影响进行了分析。

基于二极管整流器实现风电机组直流输出的方法

未来海上风电场有望采用大型直流风电机组进行组网以降低电缆成本和损耗。为此,提出一种以二极管整流器作为中压并网端口,且具备储能端口与取电端口的多端口风电变流器拓扑,用其实现海上大型风电机组的直流化,其中,储能与取电端口用于实现机组自启动。直流并网端口无LC滤波装置,当发生直流短路故障时,由于无须采用电容器,则避免了对短路点的放电电流冲击。针对该系统方案,结合变流器数学模型,给出了包括启动、发电和故障穿越的机组级控制策略。详细推导分析了变换器关键元件的边界运行条件,并提出其主电路参数优化设计方法。在PSCAD中构建8.0MW直流风电机组仿真模型,仿真结果表明:变流器的全工况运行参数基本满足边界运行条件,启动并网过程平稳且无明显冲击,变流器能在100 ms左右清除直流短路故障电流,保护功率元件,并实现故障穿越。最后,利用基于RT-LAB实时仿真器和F28335控制器的半实物仿真平台,进一步验证了变流器启动与运行控制策略的有效性。

考虑线圈参数变化的SS型动态无线电能传输系统参数优化设计方法

在自动导引车的动态无线电能传输(DWPT)系统中,由于载重变化导致的接收端高度变化是不可避免的。这会造成系统线圈参数(自感和互感)改变,进而影响系统增益平稳。为了在DWPT系统接收端发生垂直偏移时保证系统增益平稳,该文基于串联串联(SS)拓扑提出一种考虑线圈参数变化的补偿拓扑参数设计方法。通过建立考虑线圈参数变化的SS拓扑等效环路模型,分析系统增益与补偿参数的关系,确定补偿拓扑参数设计的约束条件与解空间范围。设计以输出电流增益平稳性与效率为目标的优化函数,基于粒子群优化算法提出一种SS拓扑补偿参数设计方法。所提方法在系统线圈参数变化的条件下,实现输出电流的稳定,且保有较高的效率。最后,搭建一套1kW的原理样机用于验证所提方法的有效性。实验结果表明:在设定的高度变化范围(20~80mm)内,耦合机构自感增加19.1μH、45.22μH,互感增加至2.4倍,系统输出电流最大波动率仅为3.55%,最高效率达96.52%。

几何参数变化对离心压气机性能的影响

以某离心压气机为研究对象,依据一维平均流线法计算了不同换算转速下的特性,获得了具有较高参考价值的性能曲线。为了进一步匹配不同换算转速下的几何参数,分别优化分析了叶轮叶片出口角、导流叶片进口预旋角以及叶片扩压器安装角等参数对离心压气机性能的影响。结果表明:后弯叶片角度提高10°,100%转速下压比降低最多达9.9%;90%转速下最高效率降低最多达1.5%。前弯叶片角度提高10°,90%转速下压比提高最多达7.4%;80%转速下效率降低最多达1.4%。进口导流叶片预旋值的调节对设计转速下峰值效率影响不大,其值在以5°为梯度由正到负的变化过程中,压比逐渐升高且较原始值最大改变量多达2.7%。叶片扩压器安装角在±8°为梯度调节时,设计转速下压比最多有2.7%的下降量,峰值效率点变化不明显。

大客车动力总成悬置系统优化研究

大客车的悬置系统安装在动力总成与底盘之间,主要作用是隔离来自路面、发动机的振动,达到衰减车身振动的目的。隔振性能良好的悬置系统能够有效地提升客车的NVH性能,改善乘坐舒适性。对某大客车悬置元件的隔振性能进行研究,建立六自由度动力学简易模型,求解原始悬置元件的振动能量解耦率。针对多个方向存在的振动能量耦合严重问题,编写悬置系统的解耦程序,并集成多学科优化软件Isight,采用NSGA-2算法对其进行优化设计。对悬置元件的主轴刚度采用左右不对称的重新匹配方法,达到改善隔振效果的目的。并将改进后的悬置元件进行定置五个工况隔振率的实车测试,结果表明较原始方案的隔振率有大幅度提升。

具有期望性能的控制系统设计

本文给出的控制系统设计方案是在设计者已选定系统控制器结构的基础上,利用参数优化计算使所设计的控制系统具有期望的动静性能。它改进了现有控制系统设计方案大多数与系统的期望性能指标无直接关系的缺陷,避免了设计中为满足性能指标而进行的多次试凑。同时该方案在设计中还可包括系统的非线性特性。文中还给出了一种确定系统控制器结构的专家系统方案。最后的算例验证了该方案的实用性。

基于广义预测控制的松散回潮出口含水率控制系统

松散回潮作为卷烟生产加工的首道核心工序,其出口含水率稳定性对后续各工序工艺指标有着直接的影响;为解决松散回潮工序烟片出口含水率控制精度低、过程控制能力弱等问题,文章围绕德国虹霓TB-L (flex)松散回潮机控制系统进行优化升级,充分利用厂内现有的工业控制和信息化系统采集制丝实时数据并分析,而后采用广义预测控制(generalized predictive control,GPC)方法,建立了具备工况自适应能力的加水量动态预测和调整模型,并编写相应的软件模块对过程进行自动化控制,实现了工艺过程参数动态优化、智能化的预测性控制系统;实际应用效果表明,该系统有效提高了松散回潮工序出口含水率稳定性。