四开关升降压变换器高效控制策略研究与设计

四开关升降压(four-switch Buck-Boost,FSBB)变换器凭借其出色的软开关特性、宽范围调压能力、输入输出电压极性相同等优势被应用在数据中心供电架构中。然而,FSBB变换器软开关控制方式的多控制自由度特性,使得其控制策略复杂多变、增加了效率优化的难度。针对以上问题,研究并设计一种多模式高效控制策略,以提高FSBB变换器在全负载范围内的转换效率。首先,在FSBB变换器零电压开通(zero voltage switch,ZVS)的基础上得到控制量的约束条件,并确定电感电流有效值最低时控制量的取值规则;然后,构建FSBB变换器完整的损耗模型,以总损耗最低为目标,提出一种多模式的高效控制策略,并通过数据拟合的方式进行控制量的设计;最后,在Simplis中仿真验证并制作一个300 W的实验样机。测试结果表明:所设计的实验样机能在全输入、输出电压范围和全负载范围内实现较高的转换效率。其中最高峰值效率达到98.5%、最高平均效率达到97.93%,开关频率范围为500 kHz~1 MHz。

基于PID与模糊控制算法的高氮钢加压电渣炉熔速控制

为了提高氮钢加压电渣炉的熔速控制精度,文章设计了一种结合PID与模糊逻辑的控制系统,再利用粒子群优化算法进行了优化。结果表明,基于PID与模糊控制算法的高氮钢加压电渣炉熔速控制研究,不仅有效地提高了系统响应能力,还实现了系统的高精度控制。

基于扩展高阶滑模扰动观测器的PMSM终端滑模控制

针对永磁同步电机采用传统滑模控制存在转速误差收敛速度慢以及抖振严重的问题,提出了一种基于扩展高阶滑模扰动观测器的PMSM终端滑模控制。首先,设计了一种自适应趋近律与积分终端滑模,二者结合设计出自适应积分终端滑模速度控制器,提高了系统误差全局收敛速度并削弱抖振。其次,为提高观测器观测精度与动态响应速度,设计了一种扩展高阶滑模扰动观测器以实现控制器的外部扰动补偿。最后,通过仿真结果对比,来证实本文所提方法有效抑制了系统抖振,提高了系统误差收敛速度和鲁棒性。

面向NewSQL数据库数据协同持久化的研究

现代NewSQL数据库为了提供数据的高可用性,通常会为数据提供多个副本,以便在某个副本不可用时,可以从其他的副本中获取数据。而在数据多副本的情况下,又需要考虑副本间的数据一致性问题,即在某一时刻不同客户端读取某个数据时得到的结果应该是相同的,因此引入了事务处理机制。在一个包含多个写操作的交互式事务处理过程中,由于数据存在多个副本,因此每个写入操作需要对所有的主备副本进行写入操作。然而主备副本通常分散在不同的机器上,因此会引入写远端副本的时延,其最终将会增大整个事务的处理时延。针对该问题,提出了数据协同持久化的方案,其主要思想是让客户端在本地缓存事务的写操作日志,在最终提交事务时,客户端首先将事务中的写操作日志进行持久化,并将该日志发送给事务的协调者节点,让协调者进行日志数据的分发处理,从而达到两者协同持久化事务数据的目的。实验结果表明,相较于同步持久化方案,协同持久化方案不仅能降低交互式事务处理的时延,还能提高约38%左右的系统极限吞吐率。

基于工程试验和现场监测的软岩回采巷道变形控制技术研究

在顶板岩层、煤层、底板岩层强度均低的“三软”煤层开采条件下,回采巷道围岩强度普遍较低,易出现巷道严重变形、支护结构失效等问题。针对这些问题,以董东煤矿5号煤层软岩回采巷道掘进为工程背景,采用理论分析、实验室试验、现场实测等研究方法,分析了软岩回采巷道围岩变形破坏机理,提出通过增加锚杆预应力改善巷道围岩应力状态,增加软岩巷道围岩强度。现场通过采用新型锚杆托板、调心球垫、减摩垫片,提高了锚杆支护预紧力,实现了高效主动支护,有效改善了回采巷道围岩控制效果。

中小学生高度近视发生风险预测模型:基于巢式病例对照研究

背景中小学生由于学习压力、电子产品普及以及不良用眼习惯,视力健康问题日益严重,成为近视的高发群体,高度近视作为近视的严重阶段,已成为全球范围内的公共卫生问题。尽管现有诸多研究对近视的危险因素进行了探讨,但鲜有研究针对性阐明风险因素与高度近视发生的复杂非线性关系,本研究结合巢式病例对照研究和限制性立方样条,开发一个中小学生高度近视风险预测模型,通过早期识别高风险个体,延缓或阻止高度近视的发展,实现近视的三级预防,对中小学生的学业和生活质量有积极意义。目的探究中小学生高度近视的流行现状及危险因素,构建风险预测模型,为中小学生高度近视防控提供科学依据。方法采用巢式病例对照研究,于2023年选取杭州市12所学校中度近视的学生作为研究对象建立队列,按照全国学生常见病和健康影响因素监测与干预工作方案,对纳入研究的中小学生开展近视状况监测,研究期间进展为高度近视的中小学生作为高度近视发生组,其余未进展为高度近视的中小学生作为对照组,对两组研究对象开展视力保健行为进行调查。采用Lasso回归筛选特征变量后进行多因素Logistic回归分析探究中小学生高度近视发生的影响因素,并采用列线图对风险预测模型可视化,同时采用Hosmer-Lemeshow检验、受试者工作特征(ROC)曲线、Calibration曲线、决策曲线分析(DCA)对模型性能进行评估,最后采用限制性立方样条进一步明确年龄与高度近视发生风险的关系。结果12所中小学校共纳入2468名学生,未进展为高度近视的学生1293名,中度近视进展为高度近视的学生1175名,高度近视发生率为47.61%(1175/2468)。两组学生年龄、年级、BMI、每日入睡时间、地区、户外活动时间、电子产品使用时间、课后作业时间、家用台灯比较,差异有统计学意义(P<0.05)。Lasso回归筛选出8个特征变量:年级、BMI、每日入睡时间、地区、户外活动时间、电子产品使用时间、课后作业时间、家用台灯。多因素Logistic回归分析结果显示,初中年级(OR=2.612,95%CI=2.185~3.127),超重或肥胖(OR=2.140,95%CI=1.458~3.169)、偏瘦(OR=1.807,95%CI=1.430~2.290),每日入睡时间在22:00之后(OR=1.408,95%CI=1.188~1.670),户外活动时间1~2 h/d(OR=1.371,95%CI=1.122~1.675)、<1 h/d(OR=1.648,95%CI=1.342~2.027),电子产品使用时间>2 h/d(OR=1.440,95%CI=1.119~1.856),课后作业时间1~2 h/d(OR=1.461,95%CI=1.126~1.899)、>2 h/d(OR=1.534,95%CI=1.218~1.935)为中小学生高度近视发生的危险因素(P<0.05);而高中年级(OR=0.560,95%CI=0.419~0.743)为中小学生高度近视发生的保护因素(P<0.05)。基于年级、BMI、每日入睡时间、户外活动时间、电子产品使用时间、课后作业时间等6个变量构建的预测模型ROC曲线下面积为0.840(95%CI=0.825~0.855),具有良好的拟合优度、一致性、应用性,限制性立方样条分析显示13~15岁为高度近视的高发年龄段。结论中小学生高度近视发生率较高,风险预测模型为高度近视的预防和控制提供了科学依据,应在初中年级加强近视防控措施,改善学生的视力保健行为,降低高度近视的发生。

高职院校优质在线课程建设与实践

职业教育肩负着培养高素质技术技能人才的重要职责。电机与电气控制技术课程是高职院校机电一体化技术专业的专业基础课,是学生形成技术技能的关键课程,是学生学习后续专业核心课程的衔接课程。依托贵州省省级优质课程建设项目,该文围绕电机与电气控制技术课程的课程设计、课程建设、课程实施、应用效果等内容阐述了优质在线课程的建设实践,旨在为其他高职院校的优质在线课程建设提供借鉴。

父母正面管教对初中生外化问题行为的影响:自尊与自我控制的链式中介作用

为探讨父母正面管教与初中生外化问题行为之间的关系及其作用机制,采用父母正面管教量表、问题行为量表、自尊量表、自我控制量表对四所中学410名初中生进行调查。结果发现:初中生的父母正面管教在性别、年级、母亲受教育程度方面不存在显著差异,但在父亲受教育程度方面存在显著差异;父母正面管教与自尊、自我控制呈显著正相关,与外化问题行为呈显著负相关;父母正面管教不仅可以直接影响初中生外化问题行为,还可以通过自尊与自我控制的链式中介间接影响外化问题行为;自尊和自我控制在父母正面管教与初中生外化问题行为之间起链式中介作用。研究结果可丰富正面管教的理论体系,为家庭与学校教育实践提供参考和借鉴。

延期状态下电子雷管电子控制模块的高过载加载实验

为探究电子雷管内的电子控制模块在延期状态下受冲击载荷时的失效机制,采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对电子雷管试件进行了高过载加载测试,得到了整体电子控制模块和分离出钽电容的其余电子控制模块受不同加载压力时的失效情况。结果显示:钽电容在1.495×10^(5)g过载时出现电压下降现象,且过载越大,短路失效情况越明显;在一定过载范围内,钽电容因其特有的自愈性,可在短时间内回到起始量级;当过载超过临界范围,达到3.848×10^(5)g时,钽电容损坏且无法逆转。模块内其余组件的抗过载能力强于电容,芯片在4.155×10^(5)g过载后检测异常,电阻元件失效发生在4.249×10^(5)g以上过载。

基于三维激光点云的复杂建筑结构检测方法

针对大型复杂结构建筑施工质量检测难度大的问题,该文提出一种高效的三维激光扫描及建筑结构检测分析方案。以某地铁车辆段施工建筑质量检测为例,针对规模巨大且实体空间不规则等特性,创新性地将分层联合的控制测量方法运用在多层复杂建筑结构施工检测中;后依据构件结构特点编写批量标注建筑构件尺寸等的工具,结合GIS将线面数据与设计图对比分析,实现检测的自动化分析。检测结果表明,该方法相较传统方法,全面高效地展现了复杂结构建筑的施工现状,检测精度高,具有广阔的应用前景,为相关工程提供了有益的借鉴和参考。

基于FLAC^(3D)数值模拟的回风平巷变形破坏机理分析

随着开采的逐步深入,山西华晋吉宁煤业逐步面临着高应力环境下回采巷道掘进难以及支护难等问题。以该矿2208回风平巷为研究对象,借助FLAC^(3D)通过数值模拟的方式用控制变量法分别从地质条件、支护方式、施工工艺这3个方面分析对巷道围岩变形量(顶板下沉量、底板鼓起量,侧帮变形量)、破坏区深度、破坏体积的影响。研究发现断层地质构造对回采巷道及周围煤岩体稳定性影响显著,应当在回采巷道揭露断层地质构造时加强对回采巷道的支护工作。锚杆支护能够有效改善巷道围岩变形以及应当采用及时支护方式对回采巷道进行加固,并尽量减少顶板暴露面积,从而最大限度地维护巷道围岩稳定。

一种农业自动化灌溉系统的高效能设计研究

以进一步提升农业自动化灌溉系统的作业效率为研究目标,选取其核心结构组件布局作为研究对象,基于通信控制优化理念展开高效能设计研究。结合自动化灌溉系统的运行机理,从通信网络架构分层角度入手,建立灌溉系统参数计算处理模型。针对系统软件控制和硬件配置完成优化,选定灌溉作物进行灌溉试验,结果表明:此通信网络架构理念下的控制优化布局,可实现灌溉系统的响应准确率与决策准确率同步提升,系统运行稳定有效;整体系统的灌溉效率可达94.55%,满足智能化灌溉控制设计要求,具有很好的应用推广价值。研究结果对于灌溉系统向智能化精准化提升有较好的启示意义。

张北柔性直流工程电压单环控制策略应用分析

在张北柔性直流工程调试和投运初期,送端孤岛换流站出现了多次600~3900 Hz频段的高频振荡现象。文中简述了采用双环控制策略的柔性直流换流站振荡机理,确定了高频振荡负阻尼来源于控制链路延时和电流控制环节。将电压单环控制策略应用于孤岛换流站,取消了电流控制环节,建立了考虑一次主电路动态过程和电压单环控制策略的柔性直流换流器阻抗数学模型,基于简化模型推导了电压单环控制的高频特征。采用直接限幅策略以实现快速准确暂态故障电流抑制,给出了控制切换判据以及暂态电流演变规律。所提出的控制策略在张北柔性直流工程得到了试验验证并实现长期稳定运行,解决了工程现场全工况高频振荡问题。

基于扩展滑模扰动观测器的高速列车分布式速度协同滑模控制

针对高速列车运行中因受外界未知扰动而导致的各车厢速度不同步问题,提出一种基于扩展滑模扰动观测器的高速列车分布式滑模控制算法。首先,考虑高速列车运行的受力情况,建立高速列车多质点模型;其次,设计领航者车厢滑模控制器和跟随者车厢分布式滑模控制器,构建扩展滑模扰动观测器估计外界未知干扰,并反馈给分布式滑模控制器,以消除外界未知干扰对高速列车各车厢速度同步造成的影响,同时利用Lyapunov理论证明了算法的稳定性。最后,通过Matlab仿真验证了该算法能实时精确观测外界未知扰动并反馈补偿,跟随者车厢能快速跟踪领航者车厢的速度,速度跟踪精确度高达99.9%。

电动汽车电机控制器母线自生高压纹波测试系统开发

在电动汽车动力系统中,控制器母线自生高压纹波过高会影响控制器输出电压稳定性,影响电机的转速和扭矩控制,进而影响车辆的整体性能和行车平顺性。为测试母线高压纹波,搭建能模拟实车运行环境的硬件系统,利用LabVIEW开发了一套能自动测试并实时记录保存数据的系统;通过该系统进行母线自生高压纹波测试运行试验,测试控制器的高压稳定性,并验证了测试系统的可靠性。

基于高压给水温度控制供热机组能效优化研究

通过调整给水温度实现机组能效的优化,采用实验与数据分析结合的方法,调整PTA凝液回收量和高压加热器蒸汽进汽量,将给水温度控制在120~180℃范围内。在此范围内,随着给水温度的提高,锅炉效率也逐渐提高,煤耗率不断下降。当给水温度从120℃提高到160℃时,锅炉效率从88.5%提高到了94.0%,煤耗率从320 g/kWh降低到292 g/kWh,年外供热量增加了10.6%,供热标准煤耗率降幅达12%,表明适宜提高给水温度可以提高锅炉热能转换效率,降低单位电能煤耗,实现能源的高效利用。

双阀芯增量式高水基数字阀的设计及实验研究

刮板输送机的直线度控制,是实现煤矿智能化的关键技术,但由于井下工作面通断式支架电液阀的不连续性,难以满足综采工作面直线度的自适应控制需求。此外,由于支架液压系统采用乳化液作为介质,用于油介质的比例阀难以直接用于支架液压系统。针对上述问题,提出了一种新型双阀芯增量式高水基数字阀结构,其主要由电机丝杠驱动部、双阀芯组件和阀块组成。首先,对双阀芯增量式数字阀的结构和工作原理进行了分析,其新型的双阀芯结构形式,可实现负载口独立控制,兼具开环与闭环两种工作方式。其次,对阀芯阀座处的关键密封副进行数学建模,综合考虑密封比压与密封接触宽度,发现采用“硬对软”材料配对时,可兼顾密封副的密封性与使用寿命,且在阀座半锥角为0.61 rad时达到最佳效果。再次,对电–机械转换器进行建模并采用滑模控制算法进行仿真分析,正弦响应时,滑模控制算法经过0.08 s能稳定跟踪参考信号,响应性能明显优于PID。最后,搭建xPC Target实时控制平台进行样机实验,测试了密封副的密封性,以及不同电机细分控制下和不同阶跃幅值下的性能。结果表明:在21 MPa压力下密封副能可靠密封;采用1600脉冲/转的细分控制性能最佳;0.2 mm阶跃响应时,其响应时间为0.25 s,稳态误差为3μm,流量为13 L/min,具有较优的控制性能。

细粒沉积岩优质储集层发育主控因素分析:以渤海湾盆地沾化凹陷为例

为了深化对湖相细粒沉积岩储集层的认识,以渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷沙三下亚段(Es3L)为研究对象,利用岩心描述、薄片鉴定、扫描电镜观察、物性分析和测井曲线,揭示了储集层特征、分布规律及其主控因素。基于矿物组成、沉积构造和有机质含量,将渤南洼陷Es3L细粒沉积岩划分为6类岩相:富有机质纹层状灰质细粒混积岩(LF1)、富有机质纹层状长英质细粒碳酸盐岩(LF2)、富有机质层状灰质细粒混积岩(LF3)、富有机质层状/块状长英质细粒碳酸盐岩(LF4)、富有机质层状含长英细粒碳酸盐岩(LF5)、含有机质块状含长英细粒碳酸盐岩(LF6)。储集层的主要储集空间为粒间孔、晶间孔、溶蚀孔和层间微裂缝,储集层孔隙度主要介于0.67%~5.56%之间(平均值为4.93%),渗透率主要介于(0.02~4.87)×10^(-3)μm^(2)之间(平均值为0.59×10^(-3)μm^(2))。渤南洼陷Es3L细粒沉积岩储集层分布的主控因素包括岩相、沉积环境、成岩作用和有机质热演化。渤南洼陷Es3L的中下部的陆源输入水平低、水体盐度大、水体分层性强,主要发育岩相LF2和LF4,容易发育Ⅰ类和Ⅱ类优质储集层。渤南洼陷Es3L细粒沉积岩储集层处于中成岩A阶段,黏土矿物转化作用、溶蚀作用、重结晶和白云石化以及有机质热演化产生次生孔缝,改善了储集层物性。

基于自抗扰方法的无人机控制律设计

针对多平台、多任务的无人机飞行控制律的快速开发问题,提出一种基于自抗扰方法的无人机控制律架构,设计了可复用的扩展状态观测器及微分跟踪器,研究对比了其在3种具有较大差异的无人机平台中的应用,使7 000 kg的超音速UAV_A获得了更优的敏捷性结果,在60 kg的缩比UAV_B完成了5.8g的半滚倒转大过载机动飞行试验,基于10 kg的平直翼UAV_C实现了12架机紧编队的精确轨迹控制飞行试验。仿真及试飞结果表明:所提自抗扰控制结构响应快速、控制精度高、鲁棒性强,能够较好地适应多类无人机、面向多种任务场景的控制需求,且不需调参就能够获得较好的控制效果,为飞行控制算法设计提供了新的技术途径。

新型数字排量泵流量控制技术研究

作为液压系统的核心元件,液压泵的能量利用效率对液压系统的效率起着至关重要的影响。与传统轴向柱塞泵相比,数字排量泵是一种具有显著效率优势的液压泵。数字排量泵以径向柱塞泵为蓝本,在每个柱塞顶端均配备有一个高速开关电磁阀。通过对各个电磁阀的开关情况进行控制,可以实现各个柱塞腔的单独工作。文章在介绍数字排量泵的结构和工作原理的基础上,着重阐述控制数字排量泵输出流量的方法。