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  • 2021年第48卷第2期文章目次
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    • 基于快速终端滑模的汽车底盘集成控制

      2021, 48(2):1-9.

      摘要 (728) HTML (0) PDF 1.37 M (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对汽车主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的集成控制问题,基于快速终端滑模控制理论设计一种标定参数少和动态响应速度快的鲁棒集成控制器.首先,基于达朗贝尔原理建立包含车身侧向和横摆运动自由度的汽车动力学模型作为底盘集成控制模型.随后,基于快速终端滑模控制理论分别设计主动前轮转向控制律和直接横摆力矩控制律,并且通过汽车质心侧偏角相平面定义的平滑切换因子建立二者的切换规则,实现主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的平滑切换控制,并且将主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的主要工作区域分别控制在轮胎的线性区域和非线性区域.最后,结合车辆动力学仿真软件对所提出的鲁棒集成控制器的可行性和有效性进行验证,结果表明:所提出的底盘集成控制器可以同时兼顾汽车操纵稳定性和乘坐舒适性.

    • 高速路换道意图参数提取及意图阶段确定

      2021, 48(2):10-20.

      摘要 (594) HTML (0) PDF 1.65 M (453) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对换道意图辨识研究中的意图表征参数选择与意图阶段确定问题,提出一种新的组合方法.在驾驶模拟器所得原始参数基础上,从参数重要度与相关性角度,使用决策树C4.5算法和皮尔逊相关性分析,最终得到以方向盘转角、车道偏离量和横摆角加速度组成的重要度高且互相关性低的换道意图表征参数组.在此基础上,对方向盘转角和车道偏离量的时间序列进行K-means聚类,确定驾驶人换道意图阶段,并得出意图阶段长度与平均车速近似线性相关,且左换道意图阶段长度大于右换道意图阶段长度.最后,建立连续高斯隐马尔可夫模型,在所得意图表征参数组及意图阶段数据的基础上,训练换道意图识别模型及车道保持识别模型.模型的平均离线识别准确率为90%. 并可在左换道开始前1.5 s判断出驾驶人左换道意图,右换道开始前1.4 s判断出驾驶人右换道意图. 研究结果表明:基于所得的意图表征参数组及意图阶段所建立的意图识别模型可有效识别驾驶人换道意图,且识别精度较高,时序性较强. 该方法可为意图识别研究中意图参数选取及意图阶段确定提供参考.

    • 基于机液联合仿真的剪叉机构疲劳寿命分析

      2021, 48(2):21-30.

      摘要 (765) HTML (0) PDF 2.43 M (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决工程机械复杂机液结构的疲劳寿命计算问题,以某型号高空作业平台剪叉机构为研究对象,提出了一种基于机液联合仿真的结构疲劳寿命计算方法.首先,建立了剪叉机构的机液联合刚柔耦合多体动力学仿真模型,分析了剪叉机构在举升过程中的受力情况,确定了极限工况为举升阶段79.2 s时刻,提取了各关键铰点处的载荷谱;并通过剪叉机构的油缸压力和结构应力测试实验,验证了动力学仿真模型的正确性;然后,基于联合仿真确定的极限工况和铰点载荷谱,对剪叉臂进行了极限工况下和单位载荷作用下的静力学分析,得到了剪叉臂结构应力分布情况;最后,利用铰点载荷谱和剪叉臂结构应力通过仿真获得剪叉臂疲劳损伤云图,确定了剪叉臂疲劳危险部位主要是剪叉臂各个零部件的连接位置处,为后续的疲劳寿命优化提供了基础.

    • 一种嵌套式X型结构的高阻尼隔振器性能研究

      2021, 48(2):31-37.

      摘要 (354) HTML (0) PDF 1.07 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:在不减小刚度的情况下,为了实现隔振器高阻尼输出的隔振目标,首次提出一种基于嵌套式X型结构的高阻尼隔振器.在建立隔振系统动力学模型基础上,首先,给出了隔振系统的等效阻尼,并研究其非线性变化特性.然后,采用谐波平衡法给出了隔振系统的力传递率.以力传递率为基准,对隔振器系统的减隔振性能以及设计参数的灵敏度进行了分析.最后,通过实验验证了理论模型的有效性和解析结果的准确性.结果表明,与常规线性隔振器相比,采用相同设计参数的嵌套式X型结构高阻尼隔振器可大幅度提高系统输出阻尼,并且其隔振特性可通过各个设计参数灵活调整.相关研究成果可为高阻尼隔振器的设计与应用提供理论依据.

    • 高阻尼隔振器对弹性梁动态特性的影响研究

      2021, 48(2):38-44.

      摘要 (261) HTML (0) PDF 796.77 K (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究高阻尼隔振器对弹性梁动态特性的影响,分别建立单层和双层连续弹性支承梁动力学模型.在空间-频率域给出正弦稳态激励下弹性梁的动力学响应.分别定义沿弹性梁垂直方向的力传递率和水平方向的平均振动衰减率,对比高阻尼隔振器对弹性梁动态响应的控制效果.计算结果表明:相比常规线弹性支承,高阻尼隔振器可有效抑制弹性梁的力传递率幅值并增加弯曲波的空间传递衰减率;同时,梁-高阻尼隔振器系统固有频率大于梁-线弹性支承系统固有频率;通过调整高阻尼隔振器的安全系数ε和刚度比α,可优化弹性梁的力传递率和空间衰减率的有效工作频段和响应幅值.

    • 自然风速下低雷诺数风力机翼型 气动特性随机数值分析

      2021, 48(2):45-52.

      摘要 (515) HTML (0) PDF 1.61 M (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:为量化随机自然风速条件下风力机翼型气动特性不确定程度,以S809风力机翼型为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和Transition SST转捩方程,建立了低雷诺数风力机翼型气动特性随机数值分析模型,获得了自然风速条件下风力机翼型气动力确定性和不确定性成分比例,并揭示了风速大小和方向随机耦合作用对翼型流场结构、压力系数和摩阻分布及湍动能的影响及不确定传播机制.结果表明,随机风速风向对翼型升阻气动因子不确定度影响显著,在计算攻角范围内S809翼型升阻比3σ置信区间相对不确定度最大为±35.13%;随机风速风向耦合作用下翼型升阻比不确定度分别是单随机因素下的4.76倍和1.08倍;翼型对来流不确定性敏感区域为前缘,可以考虑在翼型前缘部分进行气动稳健性优化设计.

    • 基于相场模型的一维拉杆脆性断裂分析

      2021, 48(2):53-58.

      摘要 (432) HTML (0) PDF 755.89 K (489) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于相场模型分析了受拉结构脆性断裂破坏,介绍了裂缝分布函数和能量耗散函数的构造,根据能量守恒定律推导了相场损伤模型控制方程,并采用交错数值计算方法对方程进行求解.通过对比一维无缺陷受拉杆数值解和解析解论证了数值解的正确性.随后模拟了含几何缺陷受拉结构和含损伤受拉结构断裂破坏,数值结果表明有限元数值模拟相场分析方法能够较准确地模拟破坏区应变局部化行为和脆性断裂.

    • 基于犹豫模糊集的制造过程多指标定量综合评价法

      2021, 48(2):59-70.

      摘要 (296) HTML (0) PDF 964.30 K (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:制造过程的稳定性是企业保障产品质量的基础,针对以往过程管理中缺乏系统的、全面的定量分析工具的问题,建立了面向制造过程的多指标定量评价体系,对制造过程的各影响因素进行具体分析定点评价,并基于犹豫模糊理论和多准则决策方法给出了过程因素期望指数和制造过程期望指数的计算步骤,以评价等级表的方式将制造过程所处的生产状态进行量化表达.实例分析表明,该方法能帮助管理者直观有效地评价制造过程状态,为企业在数字化生产建设方面提供更多维度的管理数据.

    • 换流变压器原理样机电磁振动与噪声研究

      2021, 48(2):71-79.

      摘要 (422) HTML (0) PDF 1.42 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对换流变压器噪声超标问题,采用6台20 kVA、220 V、阻抗18%的单相四柱式变压器(仅器身),与两套6脉波整流桥一起,连接成12脉波整流装置,模拟高压直流输电系统中的整流站.运用实验方法测定各种工况下单台换流变压器的振动和噪声,对实验数据的分析表明,阀侧绕组高次谐波电压是导致换流变压器的振动及噪声加剧的主要因素. 进而提出在换流变压器阀侧并联电容的方案,通过该电容减小阀侧高次谐波电压,从而降低换流变压器的振动及噪声. 实验结果表明该方法降噪效果明显.

    • 基于改进自适应扰动观测的最大转矩电流比控制

      2021, 48(2):80-86.

      摘要 (289) HTML (0) PDF 1.83 M (558) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的最大转矩电流比控制(MTPA)受电机参数变化影响的问题,提出一种改进的自适应扰动观测的MTPA控制策略.该方法以定子电流矢量角作为扰动量,比较控制系统前后两个时刻的电流幅值大小,确定搜索方向.将自适应PI控制融入扰动观测法中,跟踪系统随机选择相应的扰动步长,解决动稳态性能,提高精度和系统运行效率,克服传统MTPA控制方法对电机参数依赖性、提高系统整体效率优化和电流矢量角搜索精度. 考虑外界因素对电感和磁链等参数变化的影响,得到内置式永磁电机(IPMSM)dq轴下最优电流矢量角. 仿真和试验结果表明,所提方法具有一定的有效性.

    • 基于GBDT的串联结构微电网 与电网交互稳定性评估

      2021, 48(2):87-95.

      摘要 (279) HTML (0) PDF 934.27 K (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对微源逆变器串联微电网中,微源投切对微电网与电网交互稳定性影响机理复杂,传统方法建模困难且无法及时决策的问题,提出一种基于梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)模型的交互稳定性评估方法.首先提出微源投切特征函数的构造方法,所提方法能够有效提取采用载波移相SPWM调制的串联结构系统中特有的投切微源位置特征,同时具有降低特征维数、提高模型效率、通过简单拟合使模型具备迁移能力的优势;其次将交互稳定性评估视为多分类任务,且对其中较不稳定样本进行谐振频段预测,从而可针对不同投切工况采取不同应对策略.在验证集和新建测试集上的测试结果表明特征提取方法正确、有效,可为类似串联结构系统在电能质量分析、优化运行等方面提供方法参考;所建模型泛化能力强且具有实用性,可为并网运行系统稳定性在线分析及决策提供新思路.

    • 基于LC串联型储能变换器的 状态反馈控制策略研究

      2021, 48(2):96-102.

      摘要 (383) HTML (0) PDF 954.18 K (397) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足新能源电站的无功需求,提出了一种LC串联滤波型变换器. 以三相380 V/30 kW并网变换器为例,相比传统的L和LC型滤波器结构,所提变换器结构能够在保持变换器输出无功功率能力的同时,降低系统直流工作电压约为原变换器的71%,释放了系统12%的有源容量,同时效率相比原滤波结构有6%的提升. 此外,基于LC变换器的离散状态模型,提出了一种基于LC串联滤波器型变换器的状态控制方法,有效地提升了LC串联滤波器在谐振频率处的系统阻尼.最后在PSIM中搭建了LC型变换器的仿真模型,验证了LC滤波型变换器的优势和状态反馈控制策略的可行性.

    • 一种可再生能源接入的多端口 变换器及其能量协同管理

      2021, 48(2):103-111.

      摘要 (324) HTML (0) PDF 2.02 M (479) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对水力发电和光伏发电存在功率波动大、稳定性差等问题,提出了一种适应新能源接入的多端口变换器及能量协同控制方案. 首先,针对多端口变换器常见的拓扑结构进行了对比分析,选定了多端口变换器的拓扑结构;其次,针对多种新能源(如光、水、风力等)能量互补的一般性问题,提出了一种基于多端口变换器的多模态能量协同控制方案.最后,仿真模拟了多工况下的运行状态,仿真结果表明,双层控制策略能有效地实现能量协调调度,能解决某局部区域内的负荷季节性过载问题.该多端口变换器能实现对直流母线电压、输出功率等关键参数的控制,具有较强的适应能力.

    • 电导率张量测量及仪器设计

      2021, 48(2):112-117.

      摘要 (418) HTML (0) PDF 1.33 M (342) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩石电各向异性以电导率张量表征,实验室中多采用四极法与六极法测得岩石电导率,但难以一次实验完全获得电导率张量的9个分量,若多次实验易造成较大的测量误差.为此本文基于文献研究成果,针对方样岩芯设计电导率张量测量仪,该方案也适用于柱塞岩芯.通过氮气驱替完全水饱的岩芯,温控系统和围压控制系统控制岩芯夹持器内部的温度和压力,可运用上位机控制电极测量不同含水饱和度时岩芯电导率张量的9个分量.该仪器亦可用于柱塞岩芯的岩电实验,通过测得的电导率数据,确定阿尔奇公式的未知系数. 通过理论与实验数据分析,验证了该电导率张量测量仪设计方案的可行性.

    • 基于改进层次法与CRITIC法的 多维云模型岩爆预测

      2021, 48(2):118-124.

      摘要 (301) HTML (0) PDF 569.21 K (483) 评论 (0) 收藏

      摘要:在高地应力区域,岩爆是严重影响地下工程建设的重大地质灾害,如何进行有效而准确的岩爆预测是有待解决的问题. 综合考虑指标数据的客观信息和岩爆预测中主观评判、决策的重要作用,采用改进层次分析法和基于指标相关性的CRITIC法分别获得各指标的主观权重和客观权重,并依据最小鉴别信息原理进行融合,求得综合权重.对原始云模型和预测指标分类区间进行修正,弥补原始云模型对等级区间均值过于敏感的不足,并通过云算法生成各指标的等级综合云模型.最后,通过岩爆实例验证模型的可靠性和有效性,并与熵权-云模型、CRITIC-云模型和集对分析-多维云模型对比.结果表明:该模型可以描述区间值指标的各种不确定性,快速、有效地判定岩爆烈度等级.

    • 单氯代苯酚在惰性和催化电极上的 电还原脱氯机理研究

      2021, 48(2):125-131.

      摘要 (707) HTML (0) PDF 585.16 K (428) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取邻氯苯酚、间氯苯酚和对氯苯酚为目标污染物,采用循环伏安法(CV)考察其在惰性(玻碳,GC)及催化(Ag和Pd)电极上的电还原脱氯活性及机理,探讨污染物的分子结构对电化学还原脱氯过程的影响.结果显示,三种单氯代苯酚在GC电极上的电子转移系数(k值)均大于0.5,表明单氯代苯酚在GC电极上的C-Cl键断裂过程遵循分步离解电子转移机理. 而在Ag和Pd电极上,单氯代苯酚的还原峰电位出现显著正移,显示出其对单氯代苯酚具有极强的电催化脱氯活性. 同时,催化(Ag和Pd)电极上的k值远远小于0.5,表明C-Cl键的还原裂解遵循同步离解电子转移机理.研究进一步显示,三种单氯代苯酚的电催化脱氯活性遵循对氯苯酚 > 间氯苯酚 > 邻氯苯酚的顺序,这主要归因于空间位阻效应,致使处于邻位的氯原子最难与电极表面结合;三种单氯代苯酚的最低未占分子轨道能(ELUMO)的大小为:邻氯苯酚 > 间氯苯酚 > 对氯苯酚,表明其还原脱氯的难易程度遵循相反的顺序.最后,基于单氯代苯酚的分子结构特性,选取ELUMO作为结构参数,成功建立了其与电还原脱氯活性间的良好线性自由能关系(LFERs).

    • UV/H2O2对化工废水中2,6-二氯吡啶的降解研究

      2021, 48(2):132-140.

      摘要 (651) HTML (0) PDF 1.28 M (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:含氮杂环化合物随着化工行业的发展不断进入环境中,增加了对生态环境的威胁.考察了UV/H2O2对化工废水中含氮杂环化合物2,6-二氯吡啶(2,6-DCLPY)的降解特征,降解过程中的2,6-DCLPY浓度通过紫外分光光度法测定;并对2,6-DCLPY降解反应的影响因素包括初始2,6-DCLPY浓度、H2O2浓度、pH和共存阴离子等进行了研究. 结果表明:2,6-DCLPY 在UV/H2O2体系下的降解符合准一级反应动力学,该体系中羟基自由基(·OH)是降解2,6-DCLPY的主要活性物质,UV起协同作用;随着H2O2用量的提高,2,6-DCLPY的降解效率也逐渐提高,当H2O2和2,6-DCLPY的投加摩尔比为37 ∶ 1,pH为7.2时达到最高降解率77.3%. 共存阴离子HCO-3和NO-3因能与·OH直接发生反应,对降解反应有显著的抑制作用.吡啶环上存在氨基等给电子基团有利于吡啶类污染物的降解,而氯等吸电子基团会抑制吡啶类污染物的降解.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

年第卷第

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