基于预设时间一致性的虚拟同步发电机二次电压控制

针对孤岛微电网下虚拟同步发电机(VSG)一次控制存在的无功功率难以按照容量分配与电压偏差问题,提出一种基于预设时间一致性的分布式二次电压优化控制策略。该策略包含基于时基发生器的预设时间一致性算法以及与各分布式电源逆变器本体算法相结合的状态控制器,通过时基发生器将收敛时间提前确定,根据一致性算法对电压和功率输出偏差进行补偿,使逆变器仅依靠相邻单元之间的通讯即可实现无功功率分配与电压二次控制的目标。该策略无需考虑初始容量与协议参数的影响,保证了电压的定时快速恢复和无功功率的分配,同时收敛时间不受微电网容量扩展的影响,增加了微电网的灵活性和自由度。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。

复杂大电网非预设性运行工况下的继电保护动作适应性仿真分析

非预设性运行工况下的突发事件多,导致继电保护逻辑的适应性较差,不合理区域较多,为此,进行复杂大电网非预设性运行工况下继电保护动作适应性仿真分析。分析历史常规故障,标记故障点最常发生位置,构建零序、负序方向元件模型、距离元件模型、纵联电流差动元件模型,观察复杂大电网非预设性运行工况下的电网参数变化情况,第一时间掌握电网的耦合性,不断选择电网所需的继电保护动作逻辑,确认继电保护动作适应性。仿真实验表明,将故障点设置在保护区域内和区域外,继电保护动作能够根据故障选择不同保护模型进行故障母线切除或者保护不动作,适应性好。

极地双向破冰船破冰能力评估分析

破冰能力是衡量极地船舶航行性能优劣的重要指标。本文在基于预设冰网格技术的连续破冰阻力数值模拟理论基础上,根据连续破冰阻力与净推力的不同平衡方式提出静态和动态2种极地船舶破冰能力数值评估方法。以某极地双向破冰油船为研究对象,分别采用静态和动态方法对其破冰能力进行数值评估,并与对应的冰水池模型试验结果进行对比分析。结果表明,静态和动态破冰能力评估方法获得的1kn航速对应的最大破冰厚度与模型试验结果较为吻合,2种方法评估结果均显示极地油船首向破冰能力强于尾向破冰能力,与实际情况相符,验证了2种破冰能力评估方法的可行性,可为极地船舶初始设计阶段性能预估提供有效工具。

以发挥学生主体性为导向的高校日常管理优化策略分析

发挥学生主体性是优化高校日常管理的必然选择。针对当前高校日常管理中存在的大学生主体性意识淡薄、参与权利弱化、参与行为偏少等问题,高校应转变观念预设、回归本体功能、激发主体意识,引导学生发挥主体作用,提升日常管理效能。

B型主动脉夹层患者TEVAR术中应用股动脉穿刺预置缝合技术与股动脉切开技术的效果对比分析

目的:对比在B型主动脉夹层患者胸主动脉腔内修复术(Thoracic Endovascular Aneurysm Repair,TEVAR)术中应用股动脉穿刺预置缝合技术与股动脉切开技术的效果。方法:回顾性收集2020年4月至2023年4月期间于本院血管外科行TEVAR术治疗的137例B型主动脉夹层患者的临床资料。根据手术方式不同,将患者分为切开组(采用股动脉切开术,68例)和缝合组(采用股动脉穿刺预置缝合术,69例)。分析比较两组的手术指标及康复情况、生活质量及并发症(术后住院期间)发生情况。结果:缝合组的手术时间、术后下床活动时间及住院时间均显著短于切开组,术中出血量显著少于切开组(P<0.05)。缝合组术后6 m及1 y的生活质量评分均显著高于切开组(P<0.05)。两组的术后并发症发生率无显著差异(P>0.05)。结论:与股动脉切开技术比较,EVAR术中应用股动脉穿刺预置缝合技术可缩短B型主动脉夹层患者手术时间、术后下床活动时间及住院时间,减少术中出血量,改善生活质量,且安全性较高。

预设时间性能约束下高超声速飞行器的自适应容错控制

考虑输出误差约束、不确定和执行器故障影响下的高超声速飞行器的跟踪控制问题,提出自适应容错反步控制策略。首先,设计指数型预设时间性能函数,保证输出误差在预设时间内满足约束要求。其次,通过自适应律解决不确定项和升降舵故障。利用跟踪微分器解决“计算爆炸”问题,避免反步控制中对虚拟控制输入的高阶求导。最后,基于Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性,并通过仿真验证所提控制策略的有效性。

基于贪心策略改进RRT^(*)算法机械臂路径规划

RRT^(*)(rapidly-exploring random tree star)算法是机械臂路径规划中的一个重要工具,但在高维空间内的应用表现存在搜索效率低下、对维数的敏感度高、难以快速收敛至优化路径等问题。此外机械臂避障的规划需要考虑到路径的平滑性,但是算法生成的路径往往缺乏所需的平滑性,难以直接应用于实际的机械臂操作。针对这些问题,研究提出了一个基于贪心策略的RRT^(*)算法改进版本。新算法改进了代价函数和重连策略,并在高维搜索环境中,通过贪心算法进行偏执采样,自适应地选取预设路径节点,从而提高搜索效率,增强轨迹的平滑性并进行直接应用。通过Matlab、ROS仿真和机械臂实际应用避障实验,验证了改进的RRT^(*)算法在三维空间中的高效性和优越性,尤其是在搜索效率与路径平滑性等方面。

数字孪生钱塘江流域建设及应用

钱塘江流域洪涝台潮灾害频发,亟需通过数字孪生技术实现流域防洪统筹调度,提升水灾害防御决策能力。首先分析了平台总体设计思路,从基础信息设施、数字孪生平台、孪生场景3个维度重点分析数字孪生钱塘江流域建设方式。具体地,优化“天空地水”物联感知网,迭代提升水利信息网,从数据底板、模型平台、知识平台方面加强流域级数字孪生平台统筹构建;同时重点建设融合“预报、预警、预演、预案”四预过程的水灾害防御孪生场景,实现孪生钱塘江和物理钱塘江的孪生共长、交互映射、协同联动。对流域级数字孪生水灾害防御平台建设思路进行了总结,对其他数字孪生流域建设具有一定借鉴意义。

ZL114A铝合金预置石膏型芯熔模精铸工艺探索

铝合金石膏型带有管状回路的精铸件,制蜡模时因抽芯困难常采用预置可溶型芯方法予以解决,但精铸件很容易出现铸瘤、回路堵塞等缺陷,本文对此进行了改进,采用预置石膏型芯,并比较了两种方案浇注效果,结果表明预置石膏型芯确实可行。

面向多品种大型筒类薄壁件的机外预调系统及方法

针对大型薄壁件机内找正定位效率低,机床占用率高等问题,依据“机外找正-机内加工”的双工位作业模式,提出并开发了面向多品种大型筒类薄壁件的机外预调系统,主要包含机外预调工作站及其管控软件。机外预调工作站由四轴测量设备、测量末端(百分表或激光扫描仪)和零点定位工装等组成,而管控软件则主要包含打表数据分析、点云数据分析和辅助调姿等功能。对于圆柱、圆锥筒类薄壁件,利用百分表配合四轴测量设备完成其位姿打表数据测量并通过管控软件计算调姿量,辅助工人完成工件调姿。对于异形筒类薄壁件,利用激光扫描仪配合四轴测量设备完成测量获取点云数据,进而通过管控软件利用点云配准手段计算加工坐标系的修正量。在机外预调工作站上完成多品种薄壁件位姿测量及预调后,利用零点定位系统将其快速转运至机床内部完成加工。在某型武器中的三类典型筒类薄壁件进行了机外预调应用验证,结果表明机外预调系统可提高圆柱、圆锥类零件找正效率约4倍,提高异形类零件找正效率约0.7倍。同时,该设备具备一定的通用性,可为航空航天制造业中其他类型的大型薄壁件找正定位过程提供参考及技术支持。

四旋翼无人机预设性能自适应PID控制

针对四旋翼飞行器在轨迹跟踪过程中存在建模误差和外界干扰问题,设计了一种双闭环控制系统。内环姿态环采用自适应PID算法,用滑模算法作为自适应机制,结合梯度下降法克服传统PID需要手动调节参数的问题,并用RBF神经网络消除滑模控制过程中产生的抖振现象;外环位置环采用预设性能自适应PID算法,即在自适应PID算法的基础上加上预设性能控制,将误差用预设性能函数进行转换,使系统误差能够始终稳定在预设值,实现位置的快速跟踪;最后用Lyapunov函数证明系统的稳定性。从跟踪的快速性、稳定性和稳态性能方面,由仿真结果对比证明本文所设计的控制算法有很大的优越性,并能对不同形式的外部扰动表现出强抗干扰性。

空气罐在高扬程泵站水锤防护中的应用及影响

以甘肃某大型供水工程为研究背景,泵站供水管线起伏明显,泵站扬程高、流量大,事故停泵后管线负压严重,通过增设空气阀无法将负压消除。基于特征线法采用HAMMER软件对该泵站在采用二阶段关闭液控偏心半球阀及空气罐的组合下进行了事故停泵水力过渡过程仿真分析,另分析了空气罐的主要参数对水力过渡过程的影响。计算结果表明:设置空气罐后管线负压明显得到解决;空气罐容积越大、水头损失比率越高、水箱进水口直径相对偏小一点,其水锤防护效果越好;空气罐初次向管道补水和吸收管道水在水锤防护过程发挥重要作用;不同参数下空气罐首次向管道补水的时间几乎相同。

基于积分滑模的二阶系统任意预设时间编队控制

在通信过程中,智能体受各种未知干扰信号的影响,导致系统性能降低。针对二阶非线性多智能体系统,研究了在有向通信拓扑结构下实现任意预设时间编队期望的问题。首先,结合预设时间机制与积分滑模控制策略,设计一种新的编队控制协议,该控制协议能够确保二阶多智能体系统在任意预设时间内实现到达段和滑动段2个阶段的收敛,引入的积分滑模控制项有效降低了系统的稳态误差,并提高其在预设时间控制下的鲁棒稳定性;其次,利用李雅普诺夫方法与代数图论知识,分析得出二阶系统在该控制方法下达到预设时间编队期望的充分条件,并证明了包含预设时变函数控制协议的有界性。仿真实验结果验证所设计控制方法的有效性与可行性,即给定任意初值,带干扰项的二阶系统均可在任意预设时间内快速准确地达到稳定状态。

火工驱动开盖装置研究

针对预置武器开盖发射采用传统电机驱动开盖技术响应慢的缺点,设计了一种火工驱动开盖装置,对其装药结构进行了设计及校核,并开展了开盖过程的动力学仿真及试验研究。结果表明:火工驱动开盖装置可快速打开发射筒盖,输出推力为20000 N,动作时间小于1 s,动力学仿真预示了筒盖展开过程,与试验结果一致。该开盖系统输出推力大,动作速度快,可实现装备的预先锁定与快速开舱功能。

基于图优化参数辨识的船体变形测量方法

针对船体变形惯性匹配测量中模型参数准确性影响测量精度的问题,本文提出了一种基于图优化的船体变形模型参数辨识方法并应用于惯性匹配测量。通过分析船体变形模型预设参数对惯性匹配测量的Kalman滤波影响,得到参数对惯性匹配精度的影响机制;利用船体变形历史数据,结合待辨识的船体变形模型参数组成图优化超图,建立船体变形参数辨识的图优化模型,实现船体变形惯性匹配预设模型参数的辨识,最后将参数辨识结果代入惯性匹配方程以完成准确测量。仿真实验验证了该方法可以有效地完成船体变形参数辨识,保障船体变形惯性匹配测量的准确度。

水下无人航行器实时轨迹跟踪控制方法研究

针对水下无人航行器受外界不确定因素影响产生航行准确度低的问题,研究水下无人航行器实时轨迹跟踪控制方法。分析水下无人航行器运动特性,设计基于贝叶斯神经网络的水下无人航行器自适应控制器,以水下无人航行器的参考速度信号为网络输入,通过网络的不断训练,输出控制力矩,促使水下无人航行器的航行点与预设航行位误差趋近于0,完成实时轨迹跟踪控制。实验结果表明,该方法可完成直线轨迹、圆形曲线轨迹的跟踪控制,且航行点与预设航行位误差小、收敛快、波动次数少,具备轨迹跟踪控制抗干扰能力强、适应能力强的优势。

四旋翼悬挂负载系统预设有限时间H_∞容错控制

在实际飞行中,四旋翼飞行器悬挂负载系统容易受到负载摆动以及外部扰动的影响,且可能出现执行器故障。针对此问题,本文基于反步法设计有界H_(∞)容错控制器来抑制外部扰动并消除执行器故障的影响,利用神经网络逼近系统中负载的不确定性,同时引入预设有限时间性能函数,使得四旋翼飞行器即使在负载和外部扰动的影响下,其跟踪误差仍能被约束在预先给定的范围内。所设计的控制器能够保证系统在较精确地跟踪参考轨迹的同时具有较高的抗干扰性能。仿真验证了所设计的控制器的有效性。

结合霍夫变换找墙体直线的沿墙导航算法

针对移动机器人沿墙导航过程中存在沿曲线墙体导航效果不佳、路径不够平滑等问题,提出了结合霍夫变换找墙体直线的沿墙导航算法。该算法由霍夫变换提取出当前位置障碍物中的直线,找到离机器人最近的直线作为沿墙参考直线,采集上一周期历史墙体直线状态和当前墙体直线状态决定机器人当前的运动方向,并根据当前墙体直线提取出沿墙导航预设路径进行导航,如此循环直至完成指定的沿墙导航任务。实验证明该算法可以在不同环境中较好地完成沿墙导航任务。

基于实车试验的大跨度桥梁轨道静态长波高低不平顺验收标准验证

由于温度、施工偏差、二期恒载等因素影响,高速铁路大跨度桥梁成桥线形与设计线形存在较大差异,且矢距差法不适用于大跨度桥梁和地基大面积沉降等区域的轨道线形验收。针对速度为250 km/h的高速铁路有砟轨道大跨度桥梁,基于轨道高低不平顺不同弦测值与车体垂向振动加速度之间的相关性,提出高低不平顺60 m弦测值与车体垂向振动加速度之间的关联关系,进而给出桥上轨道静态高低长波不平顺60 m中点弦测值10 mm的验收限值建议,最后在某主跨为672 m的高速铁路斜拉桥上预设“四峰三谷”形式的轨道高低不平顺并进行实车验证,证明此限值建议的合理性。结果表明:对于速度为250 km/h的高速铁路,车体垂向振动加速度与不平顺60 m弦测值之间呈线性关系;大跨度桥梁温度变形显著,整体表现为桥面高程与温度成反相关关系,但桥梁温度变形主要表现为长波不平顺;预设的60 m余弦波形式的轨道高低不平顺主要影响行车舒适性,对安全性影响较小,且列车速度在275 km/h及以下时,产生的车体垂向振动加速度最大值为0.98 m/s2,舒适性指标最大为2.47,评价为“优秀”,接近优秀/良好分界线。

基于预设参数的顾客视觉舒适度酒店灯光智能交互设计

酒店光环境对于酒店住户的视觉舒适度体验影响巨大,笔者设计并开展了一项面向酒店住户视频观看光环境舒适度的社会实验,从而找到最佳的视觉舒适度参数组合作为光环境交互方案的预设参数。该研究还基于最佳视觉舒适度参数方案构建出光环境交互方案,用于动态跟踪和调节酒店的光环境。社会实验与志愿者体验评价统计结果显示,在光照强度处于400~1000 lx范围内时,2500 K、3000 K、4000 K、5000 K、6000 K组别的视觉舒适度主观得分均值的最小值分别为3.82、4.65、4.83、4.73、4.31。视觉舒适照度区间处于400~1000 lx范围内时,对应的志愿者视觉舒适度主观得分整体处于较高水平。志愿者对此次设计的酒店光环境交互方案的整体满意度评分高于他们对传统酒店光环境的评分。可见此次设计的酒店视频观看场景光环境舒适度交互方案具有一定的应用潜力。