浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究

为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析了超前支承压力和支架载荷的转化规律,建立了“煤柱-间隔岩层台阶岩梁”耦合结构力学模型,得出了强矿压瞬间和顶板切落稳定后的支架载荷计算公式。研究结果表明:煤柱覆岩“倒梯形”结构的集中应力和载荷主要集中于煤柱后段,后段集中载荷是导致工作面过煤柱强矿压的根源;工作面进煤柱初期,煤柱应力表现为双峰;临近出煤柱时,应力集中为单峰,位于煤柱后段。工作面出煤柱4 m后,煤柱后区的超前支承应力系数达到峰值6.00,间隔层开始产生超前裂隙;出煤柱5 m时发生强矿压,煤柱应力下降43%。强矿压期间,煤柱应力传递至煤柱下7 m层位(间隔岩层关键层中部)下降了39%,表明顶板结构承担了相当大的载荷。基于间隔岩层台阶岩梁结构的理论计算,得出强矿压瞬间的支架载荷计算公式,按照煤柱平均应力计算得出支架载荷为22.9 MN/架,按照强矿压时刻煤柱后段应力计算得出支架载荷为24.1 MN/架;煤柱传递至支架的载荷仅为煤柱总载荷的12%~18%,仍超过现场支架额定工作阻力9.2 MN/架。因此,为防止压架,支架额定工作阻力需达到15 MN/架,或者对煤柱及间隔岩层结构进行处理,以保证安全开采。研究结果可为类似条件工作面过平行煤柱开采提供参考。

谐振式光纤陀螺谐振腔传输模型仿真方法

谐振式光纤陀螺(RFOG)是一种以光纤环形谐振腔为核心敏感器件的惯性传感器。为提高仿真效率和适用性,提出了一种谐振式光纤陀螺快速运算仿真方法,搭建了谐振式光纤陀螺信号处理和闭环控制模型,其中模拟谐振腔多圈干涉耦合采用多核并行运算,包含光场叠加和传递函数两种形式。仿真结果表明所提方法仿真效率较高,平均在16s左右完成仿真,相比于原始模型的锁频程序运行效率提升了57.6%。同时两种仿真形式均适用于精度范围0.0001~1(°)/√h的谐振光纤陀螺仿真,有效适应不同仿真参数的测试要求。其中传递函数形式相较于光场叠加形式仿真效率提升了5.4倍,在±600(°)/s动态范围内标度因数非线性度降低了17%,而光场叠加形式的零偏不稳定性减小到0.652(°)/h,易于观察偏振波动误差特性。

特征迁移的细粒度产品形态智能决策方法

针对产品形态智能决策框架系统性不强、模型决策机制单一且历史样本数据量少等问题,提出一种基于混合迁移学习的细粒度产品形态智能决策方法.该方法将Swin Transformer和ResNets作为骨干网络设计了3个并行混合迁移学习子网络,包括产品形态识别网络(Form-CN)、产品形态深度回归评价网络(Form-REN)和产品形态分布拟合评估网络(Form-DFEN).首先应用Form-CN对产品进行细粒度形态分类判别,实现产品形态设计定位识别任务;其次应用Form-REN对产品整体形态语义进行预测评价;然后通过Form-DFEN对产品形态进行分布拟合评估;最后由Form-REN和Form-DFEN完成综合决策.以创建的手电钻数据集进行实验,并与其他经典模型进行比较,结果表明,所设计的3个网络分别取得了99.0%的准确率、0.2583的均方误差和84.3%的准确率;所提方法能够精细、高效地辅助设计师进行综合智能决策,为产品形态智能决策提供了一个更为系统的参考框架.

多逆变器模块并联驱动的大功率无线电能传输系统研究

针对传统单个逆变器驱动的无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统输出功率有限的问题,提出了一种多逆变器模块并联驱动的大功率WPT系统,并对多逆变器模块并联的拓扑结构和各模块间的环流进行了分析。为了解决逆变器并联时产生的环流问题,提出了基于主从策略的相位同步控制方法,通过从逆变器输出电压和发送端电流相位差同步于主逆变器输出电压和发送端电流相位差实现逆变器模块间的相位差补偿。研制了三个逆变器模块并联驱动的WPT系统样机,实验结果表明,在500 V直流输入时,负载端获得功率约为20 kW,传输效率达94%,且各逆变器输出电压相位实现同步,证明了相位同步控制方法的有效性。

基于分离通道的同步无线能量信息传输系统优化

针对单通道能量信息并行传输系统信息传输速率较低、能量传输损耗大、系统设计方法复杂等问题,本文在已有研究的基础上,基于互感耦合理论,设计了一种利用新型的多线圈磁耦合机构实现能量传输系统和信息传输系统分离设计的新方案。多线圈磁耦合机构作为电能和信息传输的通道,可以传输不同频率、不同幅值的电能和信号。数字信息经幅移键控调制后加载到信息传输回路中,在不影响能量传输的前提下,实现信息的实时、双向、高速率传输。通过有限元分析软件对所设计的磁耦合机构进行磁场特性分析,利用仿真软件分析能量传输系统的关键电气参数变化,以及电能传输对信息传输的干扰,确定所提方案的可行性,最后搭建实验平台验证所提方案的正确性。在能量传输频率100 kHz、正向信息载波频率1381 MHz、反向信息载波频率1923 MHz的情况下,实现了能量传输效率8935%、正向信息传输速率4289 kbps、反向信息传输速率5999 kbps的能量信息并行双向传输。

子母弹线圈间耦合对无线传输效率的影响

在子母弹无线能量传输系统中,各个线圈间交叉耦合,使系统传输效率受到影响;通过建立并联谐振无线能量传输系统模型,在子弹线圈组间耦合很小的情况下,分析各个线圈间耦合对系统传输效率的影响,得到在最大传输效率时子弹线圈的频率条件;最后通过实验对推导公式呈现出的子弹线圈频率偏移方向,以及线圈间耦合对系统传输效率的影响进行了验证;结果表明,在对多个子弹线圈进行无线能量传输时,达到最大传输效率时子弹线圈的频率高于初始谐振频率;当子弹线圈与母弹线圈间距较大时,应采用多个母弹线圈对其传输能量;并且减小子弹和母弹线圈间距,可以提高系统最大传输效率。

感应电能传输系统多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法

大功率感应电能传输系统通常采用多并联拾取模块结构。然而,多并联拾取模块参数不一致,会导致各个拾取模块的电流和输出功率不均衡,从而降低系统效率,严重时会因模块过流而造成系统故障。为解决该问题,文中提出一种基于并联拾取模块补偿电容器的多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法。首先,介绍了传统感应电能传输系统与所提出的感应电能传输系统拓扑的特性。然后,分别分析了互感、拾取线圈自感及内阻对电流分布和系统效率的影响。最后,通过4个并联拾取模块的感应电能传输系统实验平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明,采用所提方法时多并联拾取模块的电流和输出功率基本一致,并且相比传统感应电能传输系统,系统效率最高提升了2.21%。

不同碳源对污泥堆肥过程腐殖质电子转移能力的影响

以污水处理厂污泥为主要原料,葡萄糖、蔗糖分别作为外加碳源进行高温堆肥,探讨不同碳源对污泥好氧堆肥过程中腐殖质(HS)的电子转移能力(ETC)的影响。通过电化学方法测定了堆肥不同阶段的HS中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的电子供给能力(EDC)和电子接受能力(EAC),以三维荧光光谱、紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱等分析方法表征HS的结构和组成变化。结果表明:两个处理HS的EDC、EAC和RER(电子循环率)在堆肥过程中都呈现不断增强的趋势;相比葡萄糖组试验,蔗糖组试验增强了HA和FA的ETC和RER,对HA的EDC和FA的EAC提升效果较好;光谱学分析发现,蔗糖组试验促进了蛋白类物质的降解和类胡敏酸、类富里酸物质的形成,且腐殖化程度、芳香化程度和含氧活性基团含量高于葡萄糖组试验。相关性分析表明,类胡敏酸物质和芳香族物质的增加促进了HA的ETC和RER的增加,而分子量的增大,蛋白质的下降,腐殖化程度的提高,类富里酸和芳香族物质的形成有利于FA中ETC和RER的增强。因此,在选择污泥堆肥的外加碳源时,可通过蔗糖的投加来强化堆肥腐殖质电子转移能力。

电场对复合污泥堆肥中胡敏酸结构特征的影响

为深入理解电场如何调控堆肥中胡敏酸(humic acid,HA)的形成及其电子转移能力(electron transfer capacity,ETC),本研究采用施加5 V直流电场(电场组)和未施加电场(对照组)两种方式对污泥和玉米秸秆进行了为期30 d的堆肥处理,采用紫外可见光谱、红外光谱、三维荧光光谱分析以及电化学技术,分析堆肥过程中HA结构组成及其电子转移能力的变化规律。结果表明:在堆肥过程中,特定紫外吸收率(specific ultraviolet absorbance,SUVA436)和226~400 mn区间的吸光度(absorbance,A226~400)基本呈增加趋势,光谱比率(spectral ratio,SR)呈下降趋势。在堆肥结束时,电场组的SUVA436和A226~400显著高于对照组;电场组的SR显著低于对照组。相比于对照组,电场组在1650和1070 cm^(-1)处表现出更强的吸收峰变化。电场组的腐殖化指数(humification index,HIX)和荧光指数(fluorescence index,FI)基本上高于对照组。随着堆肥的进行,HA的ETC不断增加,对照组和电场组HA的ETC分别从开始的491和502μmol/g增至826和913μmol/g,分别提高了0.68倍和0.81倍。对照组和电场组电子接受能力(electron accepting capacity,EAC)的变化范围分别为203~381和257~508μmol/g,施加电场增强了HA的EAC。研究显示,电场促进了HA的腐殖化,增强了其电子接受能力,并且提高了HA中醌类等芳香族化合物含量和电子转移能力;电场导致HA分子量增大,反映了结构复杂度和功能性的提升;电场增强了堆肥中微生物活性,加速了有机物转化和堆肥成熟过程,促进了含氧活性基团的增加及多糖物质的分解。

基于多面体模型的电机装配误差分析

电机装配时各零件的偏差累积会影响电机气隙,导致电机性能与装配质量下降,因此需对装配后电机定转子间的气隙进行公差分析。为做好公差分析,以电机气隙作为装配功能要求,建立装配偏差传递路径上的多面体模型,对串并联装配结构的多面体模型进行闵可夫斯基求和与求交运算,最终得到装配体气隙沿径向平动的变化范围。运用3DCS基于蒙特卡洛法对电机气隙进行仿真,验证了多面体模型法求解所得装配误差的准确性和合理性,对电机的公差设计具有一定的参考价值。

海上平台透平发电机组电气系统设备调试方法分析

透平发电机组是海上平台中复杂且集成化程度很高的机电设备,承担着为平台各个系统供电的重任。为分析海上平台透平发电机组电气系统设备的调试过程及方法,从电气系统调试角度出发,依托国内某平台透平发电机组的调试过程,对机组电气系统设备组成及调试方法进行分析梳理,总结电气系统设备的调试注意事项,并形成主要结论:透平发电机组点火启动前,要对电气系统设备做好线缆校线及绝缘检查,确认压接端子连接紧固;透平发电机组负载加载测试时,输出电压与频率保持相对稳定,功率因数维持在0.85附近,对于发电机组的稳态运行至关重要;在并车试验时,负荷加载速度必须平缓,并合理分配并联机组的有功功率与无功功率;在负载转移测试时,控制调频调压合理,避免升降幅度过大导致机组停机。

两相并联换热通道间流量分配特性实验研究

为提高两相流动换热通道的换热能力及系统性能,探究其并联换热通道中流量分配不均的特征,开展了以水为工质的两并联通道换热实验,对流量分配不均所带来的参数变化进行研究。实验参数变化主要包括进口温度、热流密度、进口流量,以及外部扰动、集管结构带来的流量分配差异。将实验结果与模型计算结果进行了对比,结果表明:并联换热通道间流量分配不均时,优先沸腾通道中流量较少,未沸腾通道出口温度明显降低;增加进口温度、增加热流密度、降低进口流量会导致流量分配不均的出现,其产生和消失对应的进口温度、热流密度、进口流量分别变化了24.8℃、175.6 W/m、19.8%,并存在滞后现象;扰动会加速流量分配不均的出现,对应进口温度相差3.2℃;集管结构会影响优先沸腾通道的位置,单相状态下流量较少的通道倾向于优先沸腾。研究结果可为提高并联换热通道流量分配的均匀性提供参考。

基于三级式可扩展多模块并联架构的低压大电流高距径比无线电能传输系统

在低压大电流高距径比磁谐振式无线供电场合,由于传输线圈间的耦合系数很小,因此功率器件和谐振元件的电流很大,导致系统损耗大,难以优化设计。为此,文中提出一种三级式可扩展多模块并联无线电能传输系统架构,利用基波分析法对双模块并联系统建模并分析其传输特性。为提升系统效率,对比3种输出级结构及其控制策略并遴选出一种最优拓扑。进一步地,提出线圈级具体参数设计方法以减小电压电流应力并实现输入级软开关。最后搭建一台距径比为1(30 cm/30 cm)的1 kW原理样机验证理论分析,对比3种不同输出级拓扑的性能。实验结果表明,系统最高效率可达75.2%。

乘用车电机并联式水路冷却结构设计及模拟优化

电机的安全、可靠运行是新能源车辆稳定运行的保障。电机运行时产生的热量一般由机壳内设置的水路带走,从而实现电机冷却。传统的串联式水路径向尺寸较大,且换热能力较弱,无法满足乘用车电机小型化和高功率的要求。而并联式水路在机壳减重、机加工和换热性能等方面均有明显优势,但其前期设计较为复杂。文章对并联式冷却水路进行了研究,针对并联式水路模型进行了仿真优化,从流量分配、换热效果和流阻等方面与串联式水路进行了对比,结果表明,并联式水路的换热能力明显优于串联式水路。

PT对称多线圈并联无线电能传输系统参数优化

针对宇称时间(parity-time,PT)对称多线圈并联无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统参数相互关联,系统参数配置困难,提出一种基于PT对称的多线圈并联WPT系统参数优化设计方法。建立基于PT对称多线圈并联WPT系统数学模型,给出系统输出功率、传输效率以及有效传输距离的一般性影响规律表达式。采用一种非线性规划和遗传算法相结合的优化方法,以输出功率为目标函数,以传输效率和有效传输距离为约束条件,对系统发射-接受线圈数及谐振参数进行寻优。根据优化结果搭建实验样机,实验结果表明系统在满足所需传输效率及有效传输距离下,系统功率输出达到设计要求,验证了理论分析和优化方法的有效性。

一种自适应并行组合扩频散射通信系统

论文结合并行组合扩频技术,选用适合散射传输的并扩参数和体制方式,提出一种自适应并行组合扩频散射通信系统。根据不同散射信噪比环境自适应切换高速率和可靠性两种传输模式;高速率模式下,采用加入序列极性的PCSS解调软判决方法,提升解调解扩准确性,匹配高传输速率要求;可靠性模式下,通过降低传输扩频数量取值和低阶调制的方式使系统较为可靠。与直接扩频系统相比,提高了数据传输速率。与未改进的常用并扩系统相比,有着更低的误码率。

基于混合样本迁移学习的盘型绝缘子缺陷检测

针对盘型绝缘子缺陷检测过程中存在样本不足和样本不平衡的问题,一方面以平行视觉理论为框架,融合盘型绝缘子先验知识和规则标准,生成盘型绝缘子伞盘脱落和破损两种人工样本,建立以混合样本为基础的迁移学习方法,解决样本不足的问题;另一方面,从样本均衡的角度出发,提出均衡损失函数,在训练过程中分别对正负样本和难易样本分配不同的权重,提高模型对正样本尤其是难以检测样本的关注度,解决正负样本、难易样本不平衡的问题。实验结果表明,在少样本情况下,提出的方法用于盘型绝缘子缺陷检测的准确率达到75.1%,召回率达到81.7%,相比原始的算法分别提升19.2%和9.2%,结果可为少样本缺陷检测问题提供了新的解决思路与实现方法。

基于并行网络多尺度特征融合的轴承故障诊断

针对健康带标签的滚动轴承故障数据稀少的问题,提出了一种基于并行卷积神经网络(CNN)多尺度特征融合的轴承故障诊断方法。首先,采用不同的轴承振动数据,获取对轴承数据的不同视角表达,分别作为并行CNN的输入;其次,用ImageNet数据集对VGG16网络进行预训练,并用带标签的轴承故障数据对预训练后的VGG16网络进行微调,取微调后的VGG16网络作为特征提取器,分别提取不同视角故障数据中的中间特征;最后,设计特征融合模块,通过多尺度特征融合得到高层次故障特征,并用高层次故障特征训练分类模块,实现轴承的故障诊断。经过实验验证,所提出的算法可以对轴承故障数据进行更全面的挖掘,最终获得更高的诊断准确率。

同轴旋转型MC-WPT系统电能与信号并行传输方法

针对同轴旋转型MC-WPT系统,提出一种基于同轴环形六绕组耦合机构的电能与信号并行传输方法。首先,建立六绕组耦合机构数学模型,给出电能与信号传输通道间的交叉耦合参数表达式。其次,结合有限元仿真,分析各绕组相对位置关系与电能与信号通道交叉耦合之间的关系,并在此基础上给出通道间实现解耦的条件。随后,分析并设计系统电能传输部分的补偿网络参数与特性,给出信号传输部分的信号发射与接收电路结构。最后,搭建MC-WPST系统实验原理样机,实验结果显示,所提出六绕组耦合机构对电能串扰以及开关噪声的基波部分有较好的抑制作用,在系统输出功率为150 W时实现了基于幅移键控的速率为19200 bit/s的信号传输。

电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响

为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.