摘要:混合储能具有良好的功率可控特性，在孤岛微网中常被用作功率缓冲器，补偿分布式电源和负荷多变的功率潮流.围绕储能的功率响应问题，本文设计了混合储能的功率控制方案，并提出了一种基于多目标协调的子单元功率自适应分配方法.首先基于对母线功率供求平衡关系的分析，设计了主从并联型储能功率控制方案.其次利用积分器的“时空调零”特性，实现了子单元的功率自主分配；基于此，考虑了不同荷电状态（SOC）下储能最大充放电功率的差异，设计了子单元的SOC分层管理和多目标功率协调策略.仿真结果表明，所提策略实现的功率分配效果满足子单元的功率响应特性；随着超级电容SOCscn偏移加深，所提策略对SOCscn的优化能力越强，初始SOCscn为97%时能提高10.10%的优化性能，这保障了超级电容作为电压源的功率输出能力；所提策略降低了超级电容常态下的蓄电池的输出深度，蓄电池的最大功率深度降低了46.70%，这提高了蓄电池的使用寿命.

摘要:针对光储直流微网混合储能系统易受能源间歇性输入、负载随机性扰动以及功率流向切换等干扰，会造成母线电压波动、系统功率失稳等问题，提出一种基于有限时间观测器的互补滑模控制（FTESO+CSMC）策略.首先，根据混合储能元件的高低频特性，对系统差额功率进行电流等效分配.然后，设计有限时间扩张状态观测器，对系统受到的总扰动进行观测，并将扰动观测值作为前馈项输入互补滑模控制器中，对系统扰动进行补偿，保证系统状态在有限时间内达到收敛，提高了系统的快速性和抗扰性，并根据Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.最后，基于MATLAB仿真平台，对多种模拟工况进行仿真，仿真结果表明，相较于传统控制策略，本文所提控制具有更快的响应速度以及更好的抗扰性能.

摘要:为改善电-气互联综合能源系统中风电出力不确定性和多能传输差异对调控过程的影响，提出了基于改进小波融合算法的混合尺度调控方法.首先采用区间数学的方法，对系统中风电功率不确定性进行表示并给出风电处理策略.其次，考虑到不同能源传输特性的差异，提出了改进的小波融合算法，即先对电力网络中传感器信号数据进行多个不同小波基的多尺度分解，再对天然气系统信号数据中使用相同小波基分解的信号在混合尺度上实施加权数据融合，进行不同小波基的逆变换后得到融合信号.最后基于所搭建仿真模型，对比分析了不同调控方法的调控效果.结果表明本文所提方法的调控结果优于DMPC （分布式模型预测控制）滚动优化调控结果，且在改善了系统运行经济性的同时也提高了系统稳定性.

摘要:直流输电线路通常是以大电感和直流滤波器作为边界，故障行波在边界发生折射和反射时，其行波能量也会因为电感和滤波器的存在而被吸收，导致区内、外高频行波能量产生差异.当故障发生为正方向故障时，其高频前行波能量小于高频反行波能量；当故障发生为反方向故障时，其高频前行波能量大于高频反行波能量.由此特征提出了一种基于前、反行波高频能量差异的纵联方向保护，该保护采用小波包变换提取行波的高频能量，利用前行波与反行波在区内故障和区外故障时的高频能量差异判别故障.仿真结果表明，该保护能快速准确地识别故障，并且不受故障类型、过渡电阻以及故障发生位置距离和噪声的影响，具有一定的实用性.

摘要:输电导线覆冰严重威胁电网运行安全，准确预测导线覆冰形状和增长趋势，可以有效预防次生灾害的发生.已有输电导线覆冰增长预测模型较少考虑覆冰偏心扭转对导线表面覆冰形状的影响.为此，综合考虑覆冰偏心、风速等对导线的耦合扭转特性，建立输电导线动态扭转覆冰预测模型.基于预测模型对导线表面覆冰形状进行预测模拟并与文献实验数据对比，验证了模型的有效性.利用预测模型，进一步讨论导线倾角及温度、风速和MVD（水滴中值直径）对冰形和扭转速度的影响.研究发现，导线迎风面覆冰厚度随着倾斜角度的增加，分层现象逐渐明显.与水平布置（零倾角）导线对比，倾斜角度为60°时，导线覆冰面积分别增加18.26%（覆冰125 min）、26.30%（覆冰245 min），扭转角度分别增加10.4°（覆冰125 min）、16.2°（覆冰245 min），冰形呈“沟壑”状.

摘要:准确的电力负荷预测对现代电力系统的安全经济运行至关重要.电力负荷预测可以表述为一个具有一定潜在空间依赖性的多变量时序预测问题.然而，大多数现有的电力负荷预测工作未能探索这种空间依赖关系.基于此，本文提出了一种基于时空图注意网络的短期电力负荷预测方法.提出一种基于时空图注意网络模块，该模块使用图注意层实现自适应的捕捉各用户间的潜在空间依赖性，同时使用门控卷积注意力层对各用户用电量在时间维度上进行自适应拟合，以提高网络的预测精度.实际数据实验表明，本文提出的模型整体预测精度提高明显，特别是在一定程度上缓解了长程预测精度恶化的问题，验证了所提方法的有效性与可行性.

摘要:光伏功率预测在现代电力系统调度和运行中起着重要作用.针对光伏发电功率的多变性和复杂性，提出了一种基于新型相似日选取和北方苍鹰算法（Northern Goshawk Optimization， NGO）优化双向门控循环单元（Bidirectional Gated Recurrent Unit， BiGRU）的短期光伏功率预测方法.首先，利用斯皮尔曼相关系数选取主要气象因子，通过变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）将原始光伏功率和最大气象因子分解重构为一系列子信号.其次，通过构建新的评价指标筛选出相似日数据集，利用一组BiGRU建立以相似日子信号为网络输入的深度学习模型，并利用NGO对每个BiGRU网络的超参数进行有效优化.最后，对各子信号的预测结果进行综合，得到最终的光伏功率预测值.仿真结果表明，所提混合深度学习方法在预测精度和计算效率方面均优于其他方法.

摘要:针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题，提出一种改进型模型预测电流控制.首先，改进六相两电平逆变器，降低零矢量共模电压幅值；其次，选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量，简化价值函数的同时减小共模电压和电流谐波含量；再次，通过计算参考电压矢量直接选择最优电压矢量以减少寻优次数，并引入占空比控制提升电机控制精度，改善电机稳态性能.最后，仿真对比传统模型预测电流控制、RCMV（Reduced Common Mode Voltage）-1、RCMV-2和所提控制方法.结果表明，所提控制方法在减小共模电压的同时，降低了转矩脉动和谐波电流，且较RCMV-2方法开关频率明显降低；此外，寻优代码执行时间相较于RCMV-1和RCMV-2分别降低了约91%和65%，减小了计算量.

摘要:针对电阻抗成像（EIT）中的电阻率反演及其不确定性量化问题，提出基于贝叶斯理论的不确定性分析方法.首先，利用反向传播（BP）神经网络模型作为正问题替代模型，取得了计算精度高的结果，并且大大提高计算效率.然后，采用基于贝叶斯理论的自适应差分进化Metropolis抽样（DREAM_ZS）算法对电阻率进行反演，并对不同激励模式和不同先验分布进行了对比分析.对模拟头部的4层同心圆模型的反演结果显示，DREAM_ZS抽样算法能够对4个参数进行准确识别，相对激励模式的反演效果最优.4个参数的不确定性程度不同，头皮电阻率不确定性最小，敏感性最强，其次是颅骨，大脑和脑脊液的不确定性较大.进而，对高维参数的圆模型进行仿真，采用相对激励模式，DREAM_ZS抽样算法能够准确反演二维圆模型的各个参数.参数的先验分布为正态分布时，与均匀分布相比，其反演结果不确定性小，对算法的识别效果更强.

摘要:提出了一种基于SiGe BiCMOS工艺的适用于移动设备的紧凑全集成功率放大器.设计采用cascode驱动级与共发射极功率级级联以提高放大器的功率增益，片上集成CMOS电源以提供偏置电流，采用分布式的镇流电阻和具有热负反馈效果的偏置电路补偿结温以防止放大器在高温工作时失效，并且采用一种紧凑的电路级的热耦合模型对所提出的热稳定措施进行仿真验证.后仿结果表明：PA在3.3 V供电下、2.4~2.5 GHz的工作范围内输出增益为32.5 dB，S11&S22<-10 dB，1 dB压缩点处的输出功率为25.4 dBm，在25 ℃的环境温度下最高结温小于65 ℃（饱和）.芯片面积仅为1.25×0.76 mm2.测试结果表明：在-45~85 ℃的工作环境下，可以在增益要求为26.5~32.9 dB的应用中正常工作.1 dB压缩点处的输出功率为24.3 dBm.采用 20 MHz 64-QAM OFDM信号测试，DEVM达到-30 dB的输出功率为18.1 dBm.

摘要:针对浮选过程变量滞后、耦合特征及建模样本数量少所导致精矿品位难以准确预测的问题，提出了一种基于改进麻雀搜索算法（Improved Sparrow Search Algorithm，ISSA）优化混核最小二乘支持向量机（Hybrid Kernel Least Squares Support Vector Machine，HKLSSVM）的浮选过程精矿品位预测方法.首先采集浮选现场载流X荧光品位分析仪数据作为建模变量并进行预处理，建立基于最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine，LSSVM）的预测模型，以此构建新型混合核函数，将输入空间映射至高维特征空间，再引入改进麻雀搜索算法对模型参数进行优化，提出基于ISSA-HKLSSVM方法实现精矿品位预测，最后开发基于LabVIEW的浮选精矿品位预测系统对本文提出方法实际验证.实验结果表明，本文提出方法对于浮选过程小样本建模具有良好拟合能力，相比现有方法提高了预测准确率，可实现精矿品位的准确在线预测，为浮选过程的智能调控提供实时可靠的精矿品位反馈信息.

摘要:风雪严寒环境导致转向架区域冰雪大量堆积，严重威胁高速列车行驶安全.为分析风雪严寒天气下转向架的结冰特性，采用包含简化车体和动力转向架的缩比模型，在中南大学轨道车辆积雪结冰风洞开展了高速列车转向架结冰实验研究.采用喷水系统模拟制动夹钳周围融水产生的喷水现象，以再现轮对甩水致转向架结冰过程.研究转向架区域动态结冰过程和整体结冰分布特性、各关键区域的结冰质量占比权重以及转向架结冰速率模型.研究结果表明：轮对甩出的水滴受紊乱流场作用扩散至转向架各个区域，在低温下结冰并随时间迅速发展，直至整个转向架区域被冰层覆盖；对于转向架舱，其后端板结冰严重，结冰质量占转向架舱结冰总质量的28%；对于转向架，构架和制动夹钳区域结冰分布最多，分别占转向架结冰总质量的34%和22%，空气弹簧、横梁和纵梁结冰分布较少，转向架呈现出底部结冰量大、结冰形状复杂的特性.随着结冰时间增加，各区域结冰速率不同，转向架舱、转向架的结冰总质量与结冰时间呈一次函数关系.研究获得的转向架结冰特性和结冰速率模型，可对一定运行时间内转向架结冰质量快速预测提供参考依据，对风雪环境下高速列车安全运行和转向架防除冰具有重要指导意义.

摘要:为研究不同方向格栅对高速列车车下设备舱通风性能的影响，以一段某型高速列车实车所用设备舱为试验对象开展了风洞试验，同时基于Realizable k-ε湍流模型构建了风洞试验的数值计算模型.通过风洞试验结果验证了数值模型的准确性，并获得了一套适用于设备舱裙板格栅区域的网格划分参数.基于经风洞试验验证的数值模型和网格划分参数，建立了头车包含设备舱的三车编组数值计算模型.以不同方向格栅（竖向和横向）为研究对象，分析了300 km/h速度等级下设备舱格栅通风口的通风量及设备舱内部的速度分布情况.结果表明：装配两种格栅时，设备舱的总进风质量流率基本一致，其中，装配竖向格栅时，其两侧的进风质量流率基本一致，但装配横向格栅时，其两侧的进风质量流率有所差异，相较于前者，其y-侧的质量流率减少了6.59%，y+侧的增加了6.79%.装配竖向格栅时，气流均匀地从整个格栅区域进入，其进入方向与列车运行方向相同，且速度较小；装配横向格栅时，气流集中从格栅右侧区域进入，其进入方向与列车运行方向相反，且速度较大.通过综合对比质量流率及设备舱空间气流速度，发现装配横向格栅时的通风性能较优.

摘要:四轮转向（4WS）车辆相较于前轮转向（FWS）车辆具有更高的灵活性，其后轮转向在提高车辆操稳性的同时转向阻力矩也发生变化，使得原电动助力转向系统助力策略与四轮转向车辆不匹配，对行车安全产生影响.本文以线性二自由度车辆模型为基础，对比分析了前轮转向车辆与四轮转向车辆的转向特性，提出电动助力转向修正控制策略.仿真结果表明，角阶跃工况下，有助力修正的四轮转向车辆，驾驶员操纵方向盘力矩与驾驶前轮转向车辆基本一致，既保证了四轮转向车辆低速时的操纵轻便性，也兼顾了高速时的操纵稳定性.

摘要:智能车路径跟踪控制受到车辆参数摄动、场景多变等干扰，影响路径跟踪精确性，甚至引起控制系统不稳定.本文设计了考虑不确定性的二阶超螺旋滑模鲁棒控制算法，证明了控制系统的收敛性，并针对干扰问题设计了前馈补偿控制器以进一步提升控制系统的精确性.通过Carsim-Simulink联合仿真环境下的双移线、正弦路径跟踪控制，以及参数摄动情况下的路径跟踪控制，与传统一阶滑模控制对比，验证了所设计的超螺旋滑模控制器路径跟踪的精确性及鲁棒性.结果表明，面对智能车辆参数不确定、驾驶场景多变等情况，采用超螺旋滑模算法比传统滑模算法具有更好的鲁棒性和跟踪精度，超螺旋算法能有效地减弱传统滑模算法产生的方向盘抖振问题.最后，利用实车平台对进行了低速大曲率场景测试，验证所设计的超螺旋滑模算法控制器具有良好的路径跟踪精度.

摘要:为解决传统牵引车车架轻量化设计中设计周期长、设计难度较大和过分依赖工程师经验等问题，提出了一种智能轻量化设计方法.首先，通过试验设计 （Design of Experiments， DOE）联合仿真获取车架性能表格数据.其次，基于TabNet算法、贝叶斯优化算法和沙普利增量解释理论 （SHapley Additive exPlanation， SHAP）构建出BS-TabNet模型，用于学习车架性能表格数据，生成车架代理模型.最后，采用莱维飞行策略对麻雀搜索算法 （Sparrow Search Algorithm，SSA）进行改进，得到莱维麻雀搜索算法 （Levy Sparrow Search Algorithm， LSSA），用于求解车架轻量化任务，找到最优车架结构参数.相较于传统机器学习算法，BS-TabNet模型在准确性、稳定性和可解释性三个方面都有着更高的评价，其准确度达到了0.98左右，稳定性提高50%以上，而且具有更强的可解释能力，解决了深度学习在表格型数据上表现较差的问题.相较于传统群智能优化算法，LSSA算法能够寻找到更好的优化结果，在满足其他性能要求的同时，实现了车架质量减轻5.64%的轻量化效果.智能轻量化设计方法将人工智能与车架轻量化设计相结合，能够节省大量设计时间，提高设计效率.

摘要:现有停车位检测方案大多将目标检测方案和人工设计的后处理模块进行简单结合，各阶段提取的特征存在大量冗余信息.并且，人工设计的后处理模块通常适应面窄，计算量大，最终导致停车位检测效果难以实用.针对这些问题，本文引入全景视觉，结合现有算法的优点与环视图像的特点，设计端到端的无锚框停车位检测算法.该算法对停车位进行进入线朝向建模，而非单独考虑两个入口点，省去了停车位入口点匹配和朝向判断流程，最终实现完全一体化的停车位位置、朝向和占用情况检测.考虑到实用性，在网络结构设计上进行了速度和精度的平衡、正负样本均衡，以及无后处理等多方面优化.最终，在ps2.0数据集上，本文提出的AFPSD模型以88.7的FPS（每秒帧数）达到68.7%的AP，相较VPS-Net和DMPR-PS方案精度分别提升1.2%和2.1%.由此可知，本文设计的一阶段端到端方案可以代替三阶段方案，在环视图像上实现停车位的稳定检测.

摘要:现有车辆自适应巡航控制多专注于单一的轨迹跟踪目标，而决定控制技术实际应用效益的关键是系统的节能性能.为了能够同时保证跟踪误差收敛性与燃油经济性，研究了一种车辆节能自适应巡航控制器设计方法：首先以轨迹跟踪为目标，设计了具有时变反馈增益的状态反馈控制律；其次，以反馈增益为优化变量，以整个预测时域内各采样时刻自身车辆单位位移燃油消耗量的累加为代价函数，基于经济模型预测控制方法设计了节能控制算法，并通过构建共同Lyapunov函数，给出了保证跟踪误差以指数速度收敛的反馈增益选取范围；最后，通过数值仿真验证了控制器设计的有效性，定量展示了本文所提出的方法在降低燃油消耗量方面的有效性.

摘要:针对锂离子电池均温性差和液冷系统能耗高等问题，以方形锂离子电池为研究对象，在电池单体模型验证的基础上，设计了串并对称式液冷流道的锂离子电池散热结构，对比了5种流道方案，在优选方案四的基础上，分析了液冷板中的液冷流速、铝板厚度组合和液冷系统的启动时间对电池散热效果和液冷系统能耗的影响.结果表明：与方案一的流道形状S0对比，方案四的流道形状S3能够将模组中电池单体的最大温差降低15%；此外，电池的最高温度随着液冷流速的增加呈现先减小后平缓的趋势；在保证液冷系统总质量不变的前提下，与初始的铝板厚度组合h0对比，调整后的铝板厚度组合h4可将电池模组的最大温差降低12%；电池在2.5C放电时，延迟液冷系统启动时间至563 s，既可以保证电池在最佳的工作温度范围内，又能节约液冷系统约39%的能耗成本.

摘要:针对频域法和时域法在随机振动疲劳计算中的适用性问题，以某型号电池包为研究对象，综合研究了2种方法的计算精度和计算效率.首先，建立电池包有限元模型，并通过模态试验进行验证；其次，以国标GB 38031―2020加速度功率谱密度（PSD）载荷谱作为频域载荷输入，并利用傅里叶逆变换技术将其转换为加速度时域载荷；最后，分别基于频域法和时域法计算电池包的振动加速度、应力和疲劳寿命，并进行了计算精度、效率的对比分析和精度的试验验证.结果表明，在电池包总振级和应力均方根值（RMS）方面，频域法和时域法计算结果相近，相对误差小于16%；在加速度和应力峰值方面，频域法“3σ”计算结果与时域法差距较大，若采用“4σ”或“5σ”原则，计算结果与时域法相近，相对误差小于15%；在振动疲劳方面，频域法计算寿命约为时域法的3~6倍，主要原因包括Dirlik模型和应力响应PSD谱差异，其中Dirlik模型造成的差距小于1.5倍；在计算效率方面，频域法比时域法高约134倍.试验数据表明，时域法计算精度更高，适用于结构危险位置振动疲劳的精确计算，而频域法计算效率更高，适用于结构危险位置的快速预测.

摘要:针对某型小五轴高精密数控机床加工精度不高的问题，对其横梁的动态性能进行研究.采用锤击模态测试实验与有限元模拟计算相结合的方法，对横梁的固有频率进行研究；测量主轴不同转速下的振动速度和振动噪音，通过赋权处理，建立振动评价指标方程，得到优化目标；对所研究横梁进行形状优化.试验与仿真所得固有频率最大误差为5.76%；基于主轴振动情况确定83~117 Hz的频率范围，作为横梁设计时需要避开的低阶固有频率范围.经过形状优化后，横梁的一阶固有频率为139 Hz，相较于原横梁增加了约20.870%，横梁的动态性能得到改善.

摘要:提出采用负刚度吸振器控制人体手臂静止性震颤的方法，以便有效减小传递到前臂的动态响应.首先，建立含负刚度吸振器的人体手臂耦合动力学模型；然后，推导得到各关节位置的幅频响应表达式，并采用序列二次规划算法给出负刚度吸振器的最优设计参数.利用最优设计参数分别计算得到正弦激励和随机激励对应耦合系统的动态响应曲线.为了便于对比，给出未安装负刚度吸振器和安装传统线性吸振器时人体手臂各关节的动态响应.计算结果表明，负刚度吸振器对人体手臂静止性震颤引起各关节的动态响应抑制效果显著优于传统线性吸振器.

摘要:为了研究射流孔结构参数对水下射流减阻的影响，以金枪鱼为仿生对象建立仿生鱼模型，通过模拟鲨鱼鳃在仿生鱼模型侧面添加射流孔建立了射流模型.采用数值模拟方法，分析主流场速度及射流孔的形状、高度、位置、高宽比等单因素对仿生鱼表面减阻的影响规律.通过Design-expert软件对射流孔的结构参数进行响应面多目标参数优化，进一步分析了不同射流孔的结构参数在相互作用时对仿生鱼表面减阻的影响，最终确定了在距离鱼首5 mm处添加形状为后三角形，高度为6 mm，高宽比为4的射流孔时能够达到比较理想的减阻效果，此时模型的总阻力为2.510 21 N，相应的减阻率为6.49%.本文通过深入分析射流孔结构参数的影响，为水下射流减阻技术提供了重要的理论基础和实验指导，为仿生技术在水下流体力学领域的应用拓展了新的可能性.