检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：肖蜜华中科技大学

学位级别：博士

工程产品的设计优化涵盖众多学科、涉及多种因素,而且各个学科、因素之间相互作用、相互耦合,使得工程产品的设计优化过程异常复杂,难以获得满足产品整体性能最佳的设计方案。多学科设计优化(MDO)正是针对这一问题而形成的一种系统综合... 详细信息

工程产品的设计优化涵盖众多学科、涉及多种因素,而且各个学科、因素之间相互作用、相互耦合,使得工程产品的设计优化过程异常复杂,难以获得满足产品整体性能最佳的设计方案。多学科设计优化(MDO)正是针对这一问题而形成的一种系统综合设计优化的方法论,其通过充分探索和利用各学科间相互耦合所产生的协同效应,来获取工程产品整体性能最优的设计方案。受各学科仿真需要花费庞大计算量、学科间信息交互耦合等因素的影响,计算复杂性和组织复杂性成为了MDO的两大难点。近似模型是一种在满足设计精度的前提条件下,对复杂、隐式或未知的函数关系进行简化替代的方法,能够极大地降低工程产品设计优化中庞大的计算量；求解策略是一种对复杂系统进行协调解耦的计算框架,能够有效地降低工程产品设计优化中组织的复杂性。当前,近似模型和求解策略已经成为MDO领域中两大研究热点。本文从降低工程产品多学科设计优化中计算复杂性和组织复杂性两方面入手,对近似模型和求解策略进行了详细研究：在近似模型方面,提出了基于基因表达式编程(GEP)的近似模型构建方法,并将其与MDO中常见近似模型的性能进行了对比；在求解策略方面,提出了基于Kriging的广义协同优化求解策略,针对多目标MDO问题,进一步提出了基于GEP和Nash均衡的多目标求解策略；并结合小水线面双体船船型参数设计优化实例对本文所提出的方法进行了验证,取得了很好的应用效果。首先,给出了MDO问题的数学描述,对MDO中近似模型与求解策略的相关概念和术语进行了定义,在此基础上,提出了近似模型与求解策略的研究框架。其次,提出了基于GEP的近似模型构建方法并总结了GEP近似模型与MDO中三种常见近似模型的优缺点和适用范围。采用GEP智能进化算法对工程产品多学科设计优化中输入设计变量和输出观测响应之间复杂、隐式或未知的函数关系进行近似替代,在避免高强度仿真、降低计算量的同时,能为设计人员提供简洁、直观的显式函数表达式,有助于他们获得设计变量变化对未知观测响应的影响程度,进行灵敏度分析。在考虑大、小两种样本规模的情况下,从预测精度、鲁棒性、透明度和计算效率四个方面将GEP近似模型与MDO中三种常见近似模型(即响应面、Kriging和径向基函数模型)进行了全面而详尽的比较,总结了四种近似模型的优缺点和适用范围,为工程产品设计人员对近似模型的选用提供指导和参考。然后,提出了基于Kriging的广义协同优化求解策略。该求解策略消除了原有协同优化求解策略中系统级设计变量和对应子系统级局部变量之间的不一致性以及耦合变量取值范围差异所带来的不一致性。此外,基于Kriging的广义协同优化求解策略利用Kriging模型对子系统级优化目标(即系统级广义一致性约束)和子系统分析模型进行近似替代,消除了原有一致性约束形式的非光滑、不连续特性,同时降低了子系统分析的计算量和计算时间,提高了工程产品设计优化的求解效率。接着,提出了基于GEP和Nash均衡的多目标求解策略。利用GEP近似模型构建各个博弈参与者(或子系统)的理性反应集(RRS),通过计算所有参与者RRS的交集来获得Nash均衡解,极大地降低了计算量,提高了求解工程产品多目标MDO问题的效率。随后,将本文所提出的方法应用于小水线面双体船船型参数的设计优化,进行应用验证。结果表明,本文所提出的方法能够极大地降低工程产品多学科设计优化中计算和组织的复杂性,从而有效地支持工程产品的设计优化。最后,对本文的研究工作进行了总结,并指出了今后的研究方向。

关键词：多学科设计优化近似模型求解策略基因表达式编程 Kriging模型广义协同优化 Nash均衡

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

计入气穴的水下爆炸作用下结构流固耦合三维数值模拟

引用

应用数学和力学 2012年第9期33卷 1115-1128页

作者：张阿漫任少飞李青李佳哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 中国舰船研究设计中心上海201102

水下爆炸在结构物面附近产生的气穴现象,严重影响水下爆炸作用下的流固耦合动响应,是舰船水下爆炸领域的难点,传统的边界元方法、有限元方法(FEM)难以解决水下爆炸气穴现象这类强非线性问题.针对此问题,计及流体中的气穴现象,考虑流体... 详细信息

水下爆炸在结构物面附近产生的气穴现象,严重影响水下爆炸作用下的流固耦合动响应,是舰船水下爆炸领域的难点,传统的边界元方法、有限元方法(FEM)难以解决水下爆炸气穴现象这类强非线性问题.针对此问题,计及流体中的气穴现象,考虑流体的可压缩型,忽略流体粘性,建立水下爆炸瞬态强非线性流固耦合三维数值模型,采用流体谱单元方法(SEM)和结构有限元方法求解该模型.计算结果表明:相对有限元法,谱单元法具有更高的计算精度,且谱单元解与解析解、试验值吻合良好.在此基础上,结合ABAQUS软件,分别探讨三维球壳、船体板架在水下爆炸作用下的瞬态流固耦合机理,给出气穴区域及其对水中结构物动响应的影响特征,旨在为舰船水下爆炸瞬态流固耦合问题的相关研究提供参考.

关键词：水下爆炸谱单元法流固耦合气穴球壳板架

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

复杂曲面零件在机测量关键技术研究与应用

复杂曲面零件在机测量关键技术研究与应用

引用

作者：牟鲁西华中科技大学

学位级别：博士

多传感器集成的在机测量技术是实现复杂曲面零件设计-加工-测量一体化制造的关键支撑技术之一,它涵盖了传感器的标定、规划、数据处理等单一传感器技术内容,同时又引入了多传感器系统全局标定、组合测量策略与数据处理等新问题,并且需... 详细信息

多传感器集成的在机测量技术是实现复杂曲面零件设计-加工-测量一体化制造的关键支撑技术之一,它涵盖了传感器的标定、规划、数据处理等单一传感器技术内容,同时又引入了多传感器系统全局标定、组合测量策略与数据处理等新问题,并且需要考虑在机测量的高效率的要求。本学位论文针对叶片等复杂曲面的多轴加工中的在机测量技术,重点探讨了接触式测头-关节臂激光扫描仪集成的在机测量系统的全局标定、接触式测点规划、曲面误差分析及组合测量等关键技术,主要研究工作和创新之处体现在： (1)提出了接触式测头-关节臂激光扫描仪集成的复杂曲面在机组合测量系统全局标定新方法,分析了已有的全局标定方法的优缺点,选择简单六面体零件为标定靶标,建立了基于单位四元数表达的全局标定模型,根据数据的聚类特性建立了单位四元数球面上的点数据和二值图像的映射关系,应用数字图像处理中灰度图像矩的方法进行标定数据的优化,得到最优的标定矩阵。仿真和实验结果表明,该方法选计算量小、标定速度快精度高,克服了复杂特征靶标和自标定两类方法需要大量的数据处理的不足,更适合于接触测头-关节臂激光扫描仪在机组合的全局标定； (2)提出了基于曲面质量的截面相似曲面接触式测点规划算法,定义了曲线质量、曲面质量和截面相似曲面,建立了曲面质量坐标系下的曲面表达模型,通过将曲面质量均匀化实现曲面按照曲率的展开。在此基础上,应用扩展的Hammersley序列方法规划出接触式测量点的位置。仿真和实验的结果与常用的等参数法、随机法进行了比较,结果表明该算法可以在相同的测点数目下,取得了比其他方法更高的测量精度,体现了用较少的测点数目获得较高的测量精度的特点,非常适合快速高精度的在机测量； (3)研究了基于误差分析的复杂曲面零件接触式测头-关节臂激光扫描仪组合测量方法,建立了曲面误差和轮廓误差的计算方法,并通过分析轮廓误差等值线确定了重采样区域,利用形态学骨架线算法抽取出采样路径并由接触式测头完成二次测量,两次测量结果集成起来为加工参数的选取提供依据。实验表明,根据本文测量结果对曲面误差不同区域选择不同的精加工参数,可以显著提高曲面的加工质量。最后,在单元技术研究的基础上,初步建立了面向复杂曲面加工的接触式测头-关节臂激光扫描仪集成的在机组合测量系统,开发了功能模块的人机交互界面,并在该系统下实现了测量系统全局标定、截面相似曲面测点规划和曲面零件误差分布分析等研究内容的工程应用。

关键词：全局标定测点规划数学形态学误差等值线曲面质量单位四元数

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于小波分解和BP神经网络的巴克豪森信号分层分析研究

基于小波分解和BP神经网络的巴克豪森信号分层分析研究

引用

2012远东无损检测新技术论坛

作者：姬小丽王平田贵云朱磊南京航空航天大学自动化学院 Newcastle大学电子电力与计算机工程学院

由于小波变换具有多尺度分析的特点,在时频两域都有表征信号局部特征的能力,因此本文采用小波分解方法研究了不同时频成分的巴克豪森（MBN）信号随温度和应力变化的灵敏度问题。采用db5小波对MBN信号进行6尺度小波分解,提取各尺度分解... 详细信息

由于小波变换具有多尺度分析的特点,在时频两域都有表征信号局部特征的能力,因此本文采用小波分解方法研究了不同时频成分的巴克豪森（MBN）信号随温度和应力变化的灵敏度问题。采用db5小波对MBN信号进行6尺度小波分解,提取各尺度分解系数的均值和均方根,并讨论分析了各尺度均值和均方根随温度的变化以及应力变化的关系,最后将温度、原始MBN信号的均值和均方根以及各分解系数的均值和均方根作为神经网络的输入,压应力作为神经网络的输出建立神经网络模型。研究表明,该神经网络模型检测应力的准确性更高;在试样的弹性范围内,各尺度高频系数的均值和均方根随温度的升高而减小,低频系数的均值和均方根随温度的升高而增大,但变化率有所不同;各尺度高频系数和低频系数的均值和均方根都随压应力的增大而减小,只是变化率各不相同。

关键词：巴克豪森噪声小波分解 BP神经网络均值均方根应力温度

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于CAD/CAE集成模型的塑料注射模优化设计系统

基于CAD/CAE集成模型的塑料注射模优化设计系统

引用

作者：李庆华中科技大学

学位级别：博士

随着计算机技术在注射模设计领域的应用不断深入，研究将注射模一体化设计技术、数值模拟技术、综合评价技术、优化设计技术与专业的CAD平台进行无缝集成，减少设计和分析过程中模型的转换，降低设计方案评价对技术人员经验的依赖性，... 详细信息

随着计算机技术在注射模设计领域的应用不断深入，研究将注射模一体化设计技术、数值模拟技术、综合评价技术、优化设计技术与专业的CAD平台进行无缝集成，减少设计和分析过程中模型的转换，降低设计方案评价对技术人员经验的依赖性，对促进注射模设计的自动化和智能化具有重要的意义。本文在广东省科技计划工业攻关项目“注射模CAD/CAE系统的开发与应用示范”(2007B010400082)和国家支撑计划项目“先进注塑成形工艺与新型模具结构开发及应用推广”(2011BAF16B00)的资助下，对注射模CAD/CAE集成及优化设计方法进行了深入研究，开发了基于CAD/CAE集成模型的注射模优化设计系统。建立统一的数据模型是实现CAD/CAE集成的关键。本文将有限元模型的定义作为分析特征添加到基于B-Rep结构表达的几何模型中，提出了包含几何造型数据和有限元特征属性数据的参数化注射模CAD/CAE集成模型。并在专业的CAD平台上利用参数化混合造型、有限元网格自动划分、工程属性分派技术实现了有限元模型的自动提取及与集成模型的动态联动。在此基础上，构建了集设计、分析、评价和优化功能为一体的注射模优化设计系统框架。针对目前注射模CAD设计无法兼顾CAE分析等问题，本文从制品、浇注系统、冷却系统、模具结构件四个方面对注射模CAD/CAE一体化建模方法进行了深入研究。同时，将特征识别技术应用于注射模CAD/CAE集成，通过对制品细节特征和冷却系统特征的识别，实现了制品几何模型的理想化以及冷却系统CAE模型的自动重构，为注射模CAD/CAE集成模型的实现提供了有力的技术支持。对注射成形CAE分析结果进行可视化的显示和科学自动的评价，是实现注射模设计方案自动优化的基础。本文提出了一种在CAD平台上实现CAE分析结果数据场的可视化方法。并通过对注射成形设计方案评价目标的分析，建立了面向设计优化的开放式评价指标集，重点对指标集中优化指标的计算以及约束指标的数学判定方法进行了研究。在此基础上提出了基于成形模拟的注射模设计优化流程和设计优化方法。对注射成形过程中模具的受力变形进行分析可以优化模具结构、减少模具重量、降低原材料成本。本文在对注射模结构优化目标、约束条件和设计变量进行详细分析的基础上，提出了基于结构分析的注射模设计优化流程。重点研究了注射模结构分析数值模型的建立方法，通过对注射模具的结构进行了不同形式的简化生成了相应的受力分析模型，将制品CAE充模分析所得的熔体压力场数据与模具网格单元信息进行合理匹配完成了型腔载荷的准确加载，在注射模CAD/CAE集成系统中实现了模具结构分析，并通过实验对比确定了最优的模具结构简化方案。在上述研究成果的基础上，本文开发了基于CAD/CAE集成模型的注射模优化设计原型系统，并通过应用实例对系统功能进行了介绍，证明了系统的有效性和可行性。

关键词：注射模 CAD/CAE集成模型一体化建模特征识别综合评价优化设计结构分析

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

流域梯级大规模水电站群多目标优化调度与多属性决策研究

流域梯级大规模水电站群多目标优化调度与多属性决策研究

引用

作者：卢有麟华中科技大学

学位级别：博士

流域梯级大规模水电站群是一个开放的复杂巨系统,其联合优化运行不是孤立的,而是处在一定的自然环境和社会经济环境之中,受水文过程、用水需求、发电控制等因素影响,是一类高维、时变的大规模复杂决策优化问题,非线性、不确定性、多目... 详细信息

流域梯级大规模水电站群是一个开放的复杂巨系统,其联合优化运行不是孤立的,而是处在一定的自然环境和社会经济环境之中,受水文过程、用水需求、发电控制等因素影响,是一类高维、时变的大规模复杂决策优化问题,非线性、不确定性、多目标、多属性、多层次、多阶段是其根本特征,一直是水利科学与系统科学交叉发展的前沿问题之一。流域梯级电站群不仅担负着流域生活、生产、生态供水等重要任务,而且在防洪减灾、充分利用水能资源发电、流域水量调度以及缓解局部地区生态环境退化中发挥了关键作用,联合调度的潜力与效益巨大。然而,随着梯级水电站群规模的扩大、梯级拓扑结构的日趋复杂化以及调度目标的多元化,梯级电站之间的水力、电力联系日趋复杂,不同调度需求、调度目标之间存在的相互制约与竞争关系日益凸显,传统优化调度的理论与方法已难以适应有效发挥大规模梯级水电站群综合效益的工程需求,因此,亟需研究并发展新的优化理论与方法。本文围绕长江流域水能资源快速开发背景下大规模梯级水电站群的联合优化调度决策问题,以梯级枢纽综合效益的充分发挥为目标,通过引入复杂系统建模理论、群智能优化理论以及Pareto多目标优化与决策技术,对流域梯级大规模水电站群的多目标优化调度与多属性决策问题进行了深入的研究,取得了一些具有理论意义及工程应用价值的研究成果。通过系统集成和实地部署,部分研究成果在三峡梯调中心获得了工程应用。主要研究工作及创新成果如下： (1)围绕流域梯级大规模水电站群联合优化调度的工程需求,建立了长江中上游大规模控制性水电站群联合优化调度模型、金沙江下游梯级与三峡梯级联合蓄水优化调度模型以及区域电网水火电联合优化调度模型,并针对已有理论和模型应用于工程实际时模型求解方法的制约,首先研究了一种改进差分进化优化方法,实现了多重变量耦合和复杂约束优化模型求解技术的突破。该方法在差分进化寻优的理论框架中引入了混沌算子,实现了参数的自适应调整以及二次局部寻优,以此提高了算法的优化能力,有效避免了“早熟收敛”现象的发生。以长江中上游梯级水电能源系统为研究对象进行了实例研究,调度结果以及对比分析表明,该方法无论是在求解效率、求解精度还是处理多重复杂约束的能力等方面与现有方法相比,性能均有显著改善,为梯级水电站群联合优化调度问题的求解提供了一条新途径。 (2)考虑到流域梯级电站群联合优化调度需要综合考虑多个调度目标,从本质上而言是一类复杂的多目标约束优化问题,研究工作通过引入Pareto优化的相关概念,研究并论述了多目标联合调度建模的理论基础,并针对多重约束优化模型的特点,提出了适用于多目标调度问题的智能优化方法。通过对改进差分进化算子的多目标拓展,研究了一种循环更新策略实现多目标非劣外部种群的规模控制,设计了一种基于Pareto向量对比的多目标混沌搜索策略,实现多目标优化问题的高效求解。为测试所提出方法的优化性能,采用一组模态各异的测试函数对其进行了性能测试与对比分析研究,数值仿真结果验证了所提出方法具有优异的多目标并行优化性能。 (3)综合考虑金沙江下游梯级以及三峡梯级多目标运用的工程需求,通过分析梯级水电站群防洪、发电以及生态调度模式下各调度目标间的竞争与冲突关系,建立了流域梯级水电站群联合多目标防洪、发电以及生态调度模型,并运用改进多目标差分进化算法对模型进行了高效求解,快速得到了关于不同目标的非劣调度方案集,在此基础上,对各调度目标间的相互影响规律进行了解析,为调度方案最终的决策会商优选提供了技术支撑与数据支持。 (4)为快速、科学、合理的评价各非劣调度方案,以确定多目标均衡调度的最优实施方案,研究工作将联合调度方案决策会商过程中的主、客观偏好信息纳入决策模型,同时结合Vague集理论对模糊信息的描述能力,研究了一种新的多属性决策方法。该方法通过构建属性重要性差异度矩阵实现了主观偏好的集结,提出一种改进熵权公式,从而准确计算出决策指标的客观权重；此外,通过计算各候选方案相对正、负理想方案综合贴近程度的Vague值,实现各候选方案的优劣排序。以所提出方法为决策评价的数学工具,对流域梯级水电站群的多目标联合防洪、发电以及生态非劣调度方案的评价优选问题进行了研究,实现了不同决策偏好、不同决策情景下各候选方案快速、科学的评价优选。

关键词：流域梯级大规模水电站群防洪调度发电调度蓄水调度生态调度多目标优化差分进化算法多属性决策

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

洪水灾害风险分析与评价方法的研究及改进

洪水灾害风险分析与评价方法的研究及改进

引用

作者：李琼华中科技大学

学位级别：博士

洪水灾害是自然灾害中对人类影响和危害较为严重的一种。20世纪以来,以全球气候变暖为主的自然系统的变异以及以城市化为主的现代人类经济社会活动,对自然灾害系统特别是洪水灾害造成了极大的影响。尽管人类已进入信息时代,科学技术有... 详细信息

洪水灾害是自然灾害中对人类影响和危害较为严重的一种。20世纪以来,以全球气候变暖为主的自然系统的变异以及以城市化为主的现代人类经济社会活动,对自然灾害系统特别是洪水灾害造成了极大的影响。尽管人类已进入信息时代,科学技术有了很大发展,且防洪体系的建设日趋完善,但洪涝灾害仍时有发生,甚至愈演愈烈。人类如何面对全球气候变化下的洪水风险,实现人水和谐发展,是一个关系到人类发展的重大问题,也是一个迫切需要研究和解决的问题。近年来,人类在总结经济发展与洪水灾害相互竞争的历史经验中逐步提出了新的防洪减灾策略,这就是：对洪水灾害进行管理,调整人与水的关系,由原来的“防御洪水”转变为“洪水管理”,实现人与水的协调发展。而在洪水管理中,洪水风险管理是其中一项重要的工作。它是分析、评价、预防和处理洪水灾害的一项复杂的系统工程。天气气候的变化,极端事件频繁的发生、强度的不断加强,这些都对洪水风险管理提出了更高的要求。在我国开展洪灾风险评估和区划研究不仅能够发展和完善我国洪灾风险研究的理论基础,而且可以为我国防洪减灾和风险管理提供理论和技术支持。本文围绕国家“973”重点基础研究发展计划课题“复杂条件下坝堤溃决机理与风险调控理论(2007CB714107)”和国家科技支撑计划课题“三峡及长江上游特大型梯级枢纽群联合调度技术(2008BAB29808)”的研究任务,以大量考察和调研获得的第一手数据资料为基础,建立了一套洪灾风险评估的理论框架和方法,开展了针对小样本情形的洪灾风险评估体系的研究,对促进洪灾风险理论的完善,形成更有效的防洪安全保障体系,达到防洪减灾,促进人与自然的和谐发展,保障社会经济的可持续发展等方面具有一定的科学价值和现实意义。风险分析的传统数学基础是概率论,计算方法是统计方法。本文对这种流行的观点提出了异议,认为由于自然灾害系统具有极端复杂的特点,许多输入输出的关系还无法识别,在现阶段人类认知能力和条件下只能表达为一种模糊性关系。因此,风险分析的数学基础应该是模糊集理论。目前关于自然灾害各环节的研究,已经有了一些较为成熟的方法,现阶段自然灾害风险分析的主要任务是如何把它们有机的结合起来,并对这些研究结果提出改进意见。本文以系统论为科研方法,以模糊数学理论为基本工具,将信息扩散的模糊数学方法引入洪水灾害风险分析领域,在广泛借鉴自然科学、社会科学、环境科学和系统科学等众多分支学科相关理论方法的基础上,针对防洪减灾中的风险评价问题,在理论、模型、方法和应用上进行了较为深入和系统的研究,力求得到稳定并符合实际的风险结果。本文的内容包括以下几个方面： 1.本文系统的介绍了洪水灾害风险分析与风险评价的理论、方法、模型与应用的相关理论体系。在总结国内外先进研究成果和深入研究洪水灾害风险形成机制的基础上,以量化研究为途径,以主成分分析、模糊数学方法、层次分析法、神经网络方法、信息扩散技术等分析技术为手段,构建了风险评估的理论框架、指标体系、方法与模型,并对洪水灾害的风险程度进行了评价与等级划分,借助地理信息系统绘制出相应的风险图系。 2.论述了自然灾害风险评价的基本理论,其中重点讨论了风险本质、风险分析的基本原理、风险评价的概率统计方法和风险分析的模糊系统方法等,并对其中的主成分分析法进行了改进和完善。根据1998年的10个地区的洪灾损失数据的统计资料,对这10个地区的洪灾损失进行了分析、比较和排序,结果显示,用分组和层次分析法建立的改进主成分分析法,得到的洪灾损失的评估结果与实际情况相符,为科学评估洪灾损失和防洪减灾提供了科学依据。改进主成分分析法可以有效的避免主成分分析法的无序问题,与主成分分析法相比,结果更合理可靠。 3.介绍了不完备信息条件下洪水灾害风险评价的理论和模型,详细展示了有关模型的应用研究。在信息分配方法、信息扩散原理和正态信息扩散的理论基础之上提出了改进信息扩散方法。并结合我国国情和历史资料,综合考虑社会、经济、环境与灾害系统的复杂性与多样性,建立了小样本条件下洪水风险综合评价模型与方法体系,综合评价洪水灾害影响程度,对其中的不完备信息进行适当的信息膨胀,可以提高风险评价精度。本文还利用改进的信息扩散方法和可变模糊模型,根据中国某地区1949-2009年洪水的实测资料对洪水灾害风险程度和重现期进行了分析评价和实证研究。本文的研究丰富了洪水风险评价理论的方法和体系,为流域防洪规划提供了科学的决策依据。 4.使用计算机仿真技术对有关模型进行可靠性论证。本文主要采用计算机模拟和先进的数值算法,比较了多种方法进行洪水风险评价的优劣性,并对改进信息扩散方法提出了合适高效的数值计算方法,用实例分析说明了该模型的有效性和实用性。 5.在洪水风险分析和评价的基础上,利用

关键词：洪灾风险主成分分析小样本不完备信息模糊方法信息分配信息扩散可变模糊模型

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

固体氧化物燃料电池发电系统动态建模与控制

固体氧化物燃料电池发电系统动态建模与控制

引用

作者：曹红亮华中科技大学

学位级别：博士

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)发电技术以其环保高效的特性而具有广阔的应用前景和重大的研究意义。SOFC发电系统的热电特性的有效管理与控制是系统安全、长寿命、高效率运行的重要保障。为此，本文以千瓦级纯氢平板... 详细信息

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)发电技术以其环保高效的特性而具有广阔的应用前景和重大的研究意义。SOFC发电系统的热电特性的有效管理与控制是系统安全、长寿命、高效率运行的重要保障。为此，本文以千瓦级纯氢平板式SOFC独立发电系统为研究对象，从热电两方面深入地进行了动态建模与控制研究。在热方面：首先，本文提出了一种结构新颖、易于电堆空间温度管理的SOFC系统结构，并采用模块化的建模方法搭建了面向热管理的系统动态模型。其次，基于系统模型对系统进行了面向控制的稳态分析与优化，探索出了系统效率最优点与最优操作参数之间的内在规律，并优化出了在整个输出功率范围内系统效率最优值和对应的最优操作参数值。优化结果与同行的结果相比，无论是系统效率还是电堆工作温度的安全性均有明显的提高。然后，本文通过开环动态响应分析发现热管理系统具有多变量、强耦合、非线性和大惯性等特性。为了应对这些复杂特性，本文通过相对增益阵选定了最优的控制变量对，并设计了单神经元自适应PID反馈控制器以有效地克服系统的强耦合、非线性和大惯性的特性。同时还针对电堆电流的高频干扰作用基于最优操作参数设置了前馈补偿器，从而设计出具有强鲁棒性且易于工程实现的多变量解耦控制策略。最后，本文以稳态优化结果为最优控制目标，通过仿真研究验证了多变量解耦控制策略的有效性和高效性。在任意输出功率点，热管理控制系统都能使系统温度安全且效率最优，从而为SOFC电特性的控制奠定了坚实的基础。在电方面：本文在电化学阻抗谱实验过程中发现了SOFC三相界面处双电层的分数阶特性，由此大胆地跳出整数阶领域在分数阶领域搭建了SOFC电特性的分数阶动态模型。该分数阶模型较传统的整数阶模型有更高的建模精度，从而为SOFC输出功率的控制设计提供了精确性高的数学模型。但将分数阶模型用于相关控制设计时，其存在数据存储量大、运算时间长、难以工程实现的缺陷。为此，本文提出了一种面向控制的分数阶微分的快速数值计算方法——恒权重记忆法。与经典的短记忆法和变步长记忆法相比，恒权重记忆法数据存储量小、运算时间短且计算精度更高，很好地满足了分数阶控制系统设计与实现的要求。在此基础上，本文针对SOFC输出功率的非线性以及电堆电流变化幅度不能过大的限制，设计了一种很有创意的带约束的自适应广义预测控制策略。与传统PID和单神经元自适应PID控制策略相比，无论是功率跟踪的快速性还是电堆的温度安全性，本文所设计的广义预测控制策略均要更优。总之，本文通过动态建模、稳态优化分析与控制设计实现了SOFC独立发电系统热电特性的有效管控，提高了系统的使用寿命和运行效率。

关键词：固体氧化物燃料电池热管理功率控制电堆空间温度分数阶动态模型稳态优化单神经元自适应PID控制广义预测控制

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

厂网协调模式下流域梯级电站群短期联合优化调度研究

厂网协调模式下流域梯级电站群短期联合优化调度研究

引用

作者：王永强华中科技大学

学位级别：博士

厂网协调模式下的流域梯级电站群短期联合优化调度受水文径流过程、电网负荷需求、机组状态、下游用水需求等多种影响因素制约,是一类非线性、高维度、多约束的复杂水-机-电耦合优化问题,也是水电能源科学与复杂性科学交叉发展的重要研... 详细信息

厂网协调模式下的流域梯级电站群短期联合优化调度受水文径流过程、电网负荷需求、机组状态、下游用水需求等多种影响因素制约,是一类非线性、高维度、多约束的复杂水-机-电耦合优化问题,也是水电能源科学与复杂性科学交叉发展的重要研究领域之一。随着我国大型梯级电站群的相继建成与投运,流域梯级水电能源系统的规模与拓扑结构日趋复杂,流域电站群短期联合优化调度涌现出一系列新问题。水电能源综合利用要求大幅提高,而互联大电网下流域水能资源联合优化调度还缺乏统一有效的管理和协调机制；电力供需矛盾日益突出,易出现负荷峰谷差过大和调峰容量不足的情况；在负荷低谷时段,水电站往往被迫运行于低效率区,导致整个电网经济效益显著降低,因此,亟需协调电网吸纳与电站出力关系,研究并发展新的厂网协调模式下的流域梯级电站群短期联合优化调度理论与方法。本文围绕全国互联大电网背景下流域梯级电站群联合优化运行存在的关键科学问题和技术难题,以水电能源学、系统科学、群智能优化等基础理论为支撑,以三峡梯级电站群为主要研究对象,对厂网协调模式下梯级电站群短期联合优化调度建模和求解方法开展研究,取得了一些有理论意义和工程实用价值的成果。主要研究内容和创新包括： (1)针对水电站机组检修计划、健康状况、运行状态等对机组稳定运行的影响程度,提出水电机组综合运行状态评价指标与评价模型。结合本文所提出的综合运行状态评价指标,对水电机组在当前面临时段发电优化调度中的综合运行状态进行评价,由此确定可参与运行机组的开机或停机优先次序,为优化调度过程时段间负荷变化引起的增加或减少机组台数提供选择依据；通过对机组母线出力限制、机组气蚀振动区限制与机组出力上下限求取交集,精确描述机组稳定出力区域的边界值,为水电站安全、稳定运行提供可靠的数据支撑。 (2)在水电站机组综合运行评价的基础上,提出基于多种群蚁群优化算法的梯级电站实时自动发电控制方法。针对不同时间尺度,以梯级电站耗水量最小为目标,分别建立单时段梯级电站实时发电控制与当前时段至余留期梯级电站自动发电控制的数学优化模型,提出适用解决电站机组组合问题的多种群蚁群优化算法,在收敛过程中以前期最优解集不断替代进化种群,加速模型求解速度,合理分配梯级各电站所需承担的系统负荷,并根据时段负荷需求在各级电站内制定最优开机机组组合与机组间最优负荷分配方案,有效满足电网实时性要求。 (3)综合分析电网中梯级电站日发电计划编制与厂内经济运行在发电过程中的共性与差异性,提出梯级电站日发电计划编制与厂内经济运行循环嵌套模式。针对二者优化目标不同而产生的电站下泄流量可行域冲突问题,将日发电计划编制优化结果作为厂内经济运行优化计算的输入,对发电计划编制方案进行目标反向演算,二者循环嵌套计算直至满足各项约束条件,同时获得梯级电站最优发电计划与厂内经济运行方案,实现二者的一体化运作,为梯级电站调度中心水调部门与电调部门以及电网调度中心的有机协调运行提供保障,且有效降低发电计划与电网实际发电需求的偏差。 (4)结合流域梯级电站群归口管理层级、隶属电网关系、区域分布特征以及电站间的水力、电力补偿关系,提出厂网协调模式流域梯级电站群分层分区分级短期精细化调度方法。对流域梯级电站群短期发电优化调度进行分层分区分级划分,以流域梯级电站群短期发电量最大或效益最优为目标,以中长期优化调度水位消落过程为指导,建立流域梯级电站群短期发电优化调度模型,给出最优发电流量和有功负荷分配方案,制定流域梯级电站群短期联合最优发电计划,提高流域梯级电站群的短期发电效益。 (5)以流域水文过程、电网负荷要求以及不同部门间用水需求的非线性耦合特性作为水火电力系统优化的建模基础,针对水火电能源丰枯、峰谷补偿特性,研究水火电力系统可描述化网络拓扑及其补偿调节机制,建立水火电力系统短期联合优化调度模型,提出基于实数差分量子进化算法的水火电力系统优化方法与启发式约束处理策略,有效处理系统运行约束,实现水火电力系统运行域边界的精确描述,制定水火电力系统短期优化调度方案,为区域电网的安全、稳定、经济运行提供数量基础和理论依据。

关键词：厂网协调梯级电站机组运行状态实时自动发电控制日发电计划编制厂内经济运行水火电力系统短期优化调度群智能优化

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

特征污染物横向扩散系数试验研究

特征污染物横向扩散系数试验研究

引用

2012年环境污染与大众健康学术会议

作者：赵晓冬李肖肖徐雪松王向明南京水利科学研究院河海大学中交第四航务工程勘察设计院有限公司

建立有毒特征污染物硝基苯等泄漏情景事故预报数学模型,需要开展污染物扩散水槽试验,研究其不同水动力条件下横向扩散系数。采用与污染物等容重的盐水作为模拟物,通过水槽试验研究了典型污染物的横向扩散分布特征,建立了不同容重污染物... 详细信息

建立有毒特征污染物硝基苯等泄漏情景事故预报数学模型,需要开展污染物扩散水槽试验,研究其不同水动力条件下横向扩散系数。采用与污染物等容重的盐水作为模拟物,通过水槽试验研究了典型污染物的横向扩散分布特征,建立了不同容重污染物横向扩散系数计算公式,为环境污染事件风险场数学模型的提供了计算参数。

关键词：污染物横向扩散系数,水槽试验

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：