王旭，黃鵬，顧明

工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)

基于臺(tái)風(fēng)“梅花”的近地層湍流積分尺度實(shí)測(cè)分析

王旭，黃鵬，顧明

目的：隨著電子儀器以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，風(fēng)荷載現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)技術(shù)得到了較大的提高。但由于目前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的限制，針對(duì)臺(tái)風(fēng)天氣條件下的湍流積分尺度的分析研究工作還較為匱乏。本文基于10 m、20 m和40 m高度處臺(tái)風(fēng)“梅花”影響下的上海浦東地區(qū)近地風(fēng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了湍流積分尺度隨平均風(fēng)速、觀測(cè)高度及平均時(shí)距等因素的變化規(guī)律。方法：為了采集臺(tái)風(fēng)“梅花”天氣條件下的用于分析湍流積分尺度的基礎(chǔ)風(fēng)速數(shù)據(jù)，在上海浦東近海岸邊建造了一座40 m高的測(cè)風(fēng)塔。測(cè)風(fēng)塔位于北緯：31°11' 46.36''，東經(jīng)：121°47' 8.29''，緊鄰臨海泵站入海口處。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模瑢?RM Young81000型、RM Young85106型超聲波和RM Young05305V型螺旋槳式風(fēng)速儀分別安裝于10 m、20 m、30 m及40 m高度處，用以采集來(lái)流風(fēng)速數(shù)據(jù)。風(fēng)速儀向正南安裝，風(fēng)向角定義北風(fēng)為0°，按俯視順時(shí)針增大。基于10 m、20 m和40 m高度處臺(tái)風(fēng)“梅花”影響下的上海浦東地區(qū)近地風(fēng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用基于Taylor假設(shè)的自相關(guān)函數(shù)積分法進(jìn)行對(duì)湍流積分尺度進(jìn)行計(jì)算，分析了湍流積分尺度隨平均風(fēng)速、觀測(cè)高度及平均時(shí)距等因素的變化規(guī)律。結(jié)果：基于近地層臺(tái)風(fēng)“梅花”實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)湍流積分尺度隨平均風(fēng)速、觀測(cè)高度及平均時(shí)距等因素的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)論：1）湍流積分尺度，和的均值均隨著實(shí)測(cè)高度的增大而增大，并且相同高度處湍流積分尺度均值。湍流積分尺度在各實(shí)測(cè)高度變異系數(shù)的均值為1.07，而和分別只有0.65和0.55。10 m、20 m和40 m高度處，分別為1︰0.54︰0.07、1︰0.65︰0.11和1︰0.73︰0.1。2）各高度處實(shí)測(cè)結(jié)果與美國(guó)規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果相比明顯偏小，與日本和歐洲規(guī)范相比偏大，而與印度規(guī)范最為接近。基于本文的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)湍流積分尺度均值，和隨高度的變化做了形如的擬合，并給出了相應(yīng)的擬合參數(shù)。3）發(fā)現(xiàn)湍流積分尺度比值隨平均時(shí)距的比值T/3600呈線性關(guān)系，通過(guò)線性擬合處理得到了湍流積分尺度均值和隨平均時(shí)距變化的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式。4）為得到特定時(shí)距（0～60 min）和高度處（0～40 m）湍流積分尺度，通過(guò)擬合得到了包括實(shí)測(cè)高度和平均時(shí)距的湍流積分尺度雙參數(shù)經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式。5）湍流積分尺度在不同高度之間（10 m vs 20 m和10 m vs 40 m）的相關(guān)系數(shù)整體上小于和的結(jié)果。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2012, 40(10): 1491-1497

入選年份：2014

再生混凝土框架結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)

王長(zhǎng)青，肖建莊

摘要：目的：以1︰4縮尺的2跨2開(kāi)間的6層再生混凝土空間框架結(jié)構(gòu)模型為研究對(duì)象，通過(guò)模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)再現(xiàn)地震動(dòng)過(guò)程，系統(tǒng)研究再生混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，填補(bǔ)這個(gè)方面的研究空缺。方法：采用結(jié)構(gòu)模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法，再生混凝土框架結(jié)構(gòu)模型幾何相似關(guān)系取為 1/4，模型設(shè)計(jì)成為欠質(zhì)量人工質(zhì)量模型。模型為2跨2開(kāi)間6層的框架結(jié)構(gòu)，模型平面布置尺寸為2175 mm×2550 mm，1～6層層高均為750 mm，柱截面尺寸 100 mm×100 mm，梁截面尺寸 62.5 mm× 125.0 mm和50.0 mm×112.5 mm，板厚30.0 mm。模型中受力鋼筋采用8號(hào)（直徑為4.01 mm）和10號(hào)（直徑為3.53 mm）的鍍鋅鐵絲模擬，箍筋采用14號(hào)（直徑為2.21 mm）鍍鋅鐵絲模擬。選取了2組天然波和1組人工波作為模擬地震振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的輸入波，分別為汶川地震波（WCW）（N-S），El Centro波（ELW）（N-S）和上海人工波（SHW）。結(jié)構(gòu)模型上共布置30個(gè)加速度傳感器、14個(gè)位移傳感器和8個(gè)應(yīng)變傳感器，主要測(cè)試模型的位移、加速度、梁柱節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變以及每個(gè)構(gòu)件的開(kāi)展、塑性鉸發(fā)育情況。試驗(yàn)開(kāi)始前首先對(duì)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行加速度峰值取為0.05 g的白噪聲測(cè)試，然后依次對(duì)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行9個(gè)地震水準(zhǔn)的測(cè)試，分別為0.066 g（7度多遇）、0.130 g（8度多遇）、0.185 g（7度基本）、0.264 g（9度多遇）、0.370 g（8度基本）、0.415（7度罕遇）、0.550 g、0.750 g（8度罕遇）和1.170 g（9度罕遇），每次地震試驗(yàn)后，再進(jìn)行一次白噪聲激勵(lì)，測(cè)試結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性變化。通過(guò)模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，觀測(cè)地震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象；考察再生混凝土框架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性；分析再生混凝土框架結(jié)構(gòu)在不同強(qiáng)度地震動(dòng)激勵(lì)下的力學(xué)性能。通過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析評(píng)估再生混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗地震能力。結(jié)果：0.066 g地震試驗(yàn)中，模型未發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)裂縫，表明結(jié)構(gòu)處在彈性工作階段。0.130 g地震試驗(yàn)中，雖然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)裂縫，但根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析，結(jié)構(gòu)已進(jìn)入非線性工作階段。0.185～0.550 g地震試驗(yàn)中，在1～2層框架梁KL1，KL2，KL5，KL6端部首先出現(xiàn)自下向上和自上向下發(fā)展的細(xì)微彎曲裂縫。0.750 g地震試驗(yàn)中，在1～2層框架梁KL1，KL5右端和框架梁KL2，KL6左端出現(xiàn)垂直裂縫貫通現(xiàn)象，裂縫寬度約1.5 mm；2層框架柱KZ1上端，1～2層框架柱KZ6上、下端首先出現(xiàn)細(xì)微垂直裂縫。試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膞方向1階平動(dòng)自振頻率為3.715 Hz，y方向1階平動(dòng)自振頻率為3.450 Hz。說(shuō)明模型結(jié)構(gòu)在x和y方向布置是非對(duì)稱(chēng)的，x方向的抗側(cè)移剛度大于 y方向的抗側(cè)移剛度。隨著混凝土裂縫的發(fā)展，模型結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度隨之下降，輸入不同地震波時(shí)，結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度的變化不一樣，SHW地震波下結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度退化最明顯。模型結(jié)構(gòu)在不同試驗(yàn)階段的振型主要是平動(dòng)，位移曲線和基本振型曲線形狀比較接近，再生混凝土框架模型在不同試驗(yàn)階段的地震反應(yīng)都受控于第一階振型。隨著輸入地面峰值加速度的提高，框架模型的損傷不斷積累，結(jié)構(gòu)阻尼比隨之變大。在同一工況中，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的加速度放大系數(shù)總體上沿樓層高度方向逐漸增大；隨著地震加速度峰值的提高，結(jié)構(gòu)剛度退化，加速度放大系數(shù)在總的趨勢(shì)上是逐漸降低的。隨著結(jié)構(gòu)破壞的加劇，結(jié)構(gòu)受高階振型的影響也隨之增大，加速度放大系數(shù)分布形式會(huì)發(fā)生變化?？傮w上再生混凝土框架結(jié)構(gòu)其加速度分布特征與普通混凝土結(jié)構(gòu)的類(lèi)似。隨著地震強(qiáng)度不斷加大，模型各樓層相對(duì)位移隨之增大；在地震試驗(yàn)中輸入不同地震波時(shí)，結(jié)構(gòu)的位移變形曲線的形狀大致相同，位移變形值隨地震動(dòng)幅值的增加而變大；總體上，模型樓層位移曲線是很光滑的，位移曲線上沒(méi)有明顯的彎曲點(diǎn)，這表明結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度沿模型高度方向的分布是合理的；從樓層位移曲線形狀可以看出，該框架模型結(jié)構(gòu)變形曲線呈剪切型，這與第一階振型曲線分布特征一致。隨著地震強(qiáng)度的不斷加大，樓層層間最大位移也隨之增大。再生混凝土框架結(jié)構(gòu)在 0.130 g（8度多遇）、0.370 g（8度基本）、0.750 g（8度罕遇）地震試驗(yàn)中2層最大層間位移分別為2.676 mm、9.995 mm和25.945 mm，相應(yīng)的層間位移角分別為1/280、1/75、和1/29。除0.130 g地震模擬試驗(yàn)外，在其他各地震水準(zhǔn)下2層層間位移最大，約占屋頂總位移的20%～40%，其次是1層層間位移。在同一工況中，隨著地震強(qiáng)度的增加，各樓層層間位移的增長(zhǎng)幅度也不相同，模型1層和2層的層間位移增長(zhǎng)幅度較大。試驗(yàn)結(jié)果表明在地震中再生混凝土框架結(jié)構(gòu)的1層和2層為薄弱層，遭受到嚴(yán)重的破壞。根據(jù)對(duì)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷钠茐男螒B(tài)和層間變形可以看出，在0.066 g地震試驗(yàn)中模型的最大層間位移角為1/824，小于1/500，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，模型保持完好。在0.130 g的地震試驗(yàn)中模型的最大層間位移角為1/266，小于1/200，模型發(fā)生很輕微破壞，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段。在 0.370 g的地震試驗(yàn)中模型最大位層間位移角為 1/75，小于 3/200，模型發(fā)生中等破壞。在 0.750 g的地震試驗(yàn)中模型的最大層間位移角為1/29，小于1/20，模型發(fā)生很?chē)?yán)重破壞。結(jié)論：1）結(jié)構(gòu)在進(jìn)入彈塑性狀態(tài)后，梁是主要的耗能構(gòu)件，而柱子基本保持完好，再生混凝土框架結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”這一抗震設(shè)計(jì)的基本原則；2）試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖哉耦l率隨地面峰值加速度的增大而降低，阻尼比隨著結(jié)構(gòu)損傷程度的增大而增大，結(jié)構(gòu)的位移曲線與模型的1階振型接近，變形曲線呈剪切型；3）在同一工況中，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的加速度放大系數(shù)總體上沿樓層高度方向逐漸增大；隨著地震強(qiáng)度的增加，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定程度的破壞后，模型抗側(cè)移剛度退化、結(jié)構(gòu)的阻尼比增大，加速度放大系數(shù)呈逐漸降低的趨勢(shì)；4）在0.130 g的地震試驗(yàn)中模型的最大層間位移角為1/266，小于1/200，模型發(fā)生很輕微破壞，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段。在0.370 g的地震試驗(yàn)中模型最大位層間位移角為 1/75，小于 3/200，模型發(fā)生中等破壞。在0.750 g的地震試驗(yàn)中模型的最大層間位移角為1/29，小于1/20，模型發(fā)生很?chē)?yán)重破壞。經(jīng)過(guò)多次的重復(fù)的地震試驗(yàn)后，盡管再生混凝土框架的破壞較為嚴(yán)重，但在1.170 g地震試驗(yàn)后仍沒(méi)有倒塌，這說(shuō)明再生混凝土框架結(jié)構(gòu)有良好的變形能力和抗震能力。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2012, 40(12):1766-1772

入選年份：2014

MBR-CANON工藝處理生活污水的快速啟動(dòng)及群落變化

張肖靜，李冬，梁瑜海，等

摘要：目的：全程自養(yǎng)脫氮工藝（CANON）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的基于厭氧氨氧化反應(yīng)的一種新型脫氮工藝，該工藝相比傳統(tǒng)脫氮工藝可以節(jié)省63%的曝氣量，被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、高效的脫氮路徑之一。該工藝已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成功應(yīng)用于高溫高氨氮工業(yè)廢水的處理，關(guān)于常溫生活污水的研究未見(jiàn)報(bào)道。為了考察該工藝處理生活污水的可行性、對(duì)生活污水中各污染物的去除能力以及不同階段微生物的種群變化特征，在膜生物反應(yīng)器（MBR）內(nèi)進(jìn)行了CANON工藝的研究。方法：采用內(nèi)置中空纖維膜組件的MBR反應(yīng)器，其中膜孔徑0.1 μm，有效面積0.2 m2。在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)水浴控制反應(yīng)器內(nèi)部溫度為常溫25℃。接種取自城市污水廠的普通活性污泥，首先通過(guò)人工配水快速啟動(dòng)亞硝化工藝：保持進(jìn)水氨氮為80 mg/L左右，DO為0.2 mg/L，采用逐漸縮短水力停留時(shí)間（HRT）進(jìn)而提高進(jìn)水氨氮負(fù)荷（ALR）的策略在限氧條件下快速富集氨氧化菌（AOB）；之后減小曝氣量控制DO為0.1 mg/L，并進(jìn)一步縮短HRT富集厭氧氨氧化菌（Anammox），從而啟動(dòng)CANON工藝。啟動(dòng)成功并穩(wěn)定運(yùn)行之后，將反應(yīng)器用于處理取自某小區(qū)的生活廢水，考察對(duì)廢水中COD，氨氮和SS的同時(shí)去除效果。在反應(yīng)器運(yùn)行的各階段取泥樣，通過(guò)梯度凝膠電泳技術(shù)（DGGE）分析微生物種群的變化，考察進(jìn)水基質(zhì)及反應(yīng)條件的變化對(duì)微生物種群的影響。結(jié)果：MBR反應(yīng)器中的膜組件有利于厭氧微環(huán)境的存在，同時(shí)保證了長(zhǎng)SRT，因而有利于CANON工藝中功能微生物AOB和Anammox的富集。在DO為0.2 mg/L，進(jìn)水氨氮為 80 mg/L左右的條件下，當(dāng) HRT從8 h逐漸降低到3.5 h，ALR增加到0.7 kg·m-3·d-1以上時(shí)，AOB得到成功富集，實(shí)現(xiàn)了亞氮積累，成功啟動(dòng)了亞硝化，啟動(dòng)時(shí)間為32 d；亞硝化啟動(dòng)成功后，進(jìn)一步減小曝氣量為0.2 L/min，同時(shí)進(jìn)一步降低HRT為1.9 h，成功啟動(dòng)了CANON工藝，啟動(dòng)時(shí)間為78 d；CANON啟動(dòng)成功之后，通過(guò)適當(dāng)增加曝氣量及無(wú)機(jī)碳濃度可以分別提高AOB和Anammox的活性，最終均有效提高了總氮去除負(fù)荷（NRR）。在配水階段，總氮去除率最終達(dá)80%，NRR達(dá)0.95 kg·m-3·d-1。從第179天起，將穩(wěn)定運(yùn)行的CANON工藝應(yīng)用于某小區(qū)生活污水的處理，實(shí)現(xiàn)了COD、氨氮和SS的同時(shí)高效去除；NRR達(dá)0.97 kg·m-3·d-1以上，COD去除率達(dá)80%以上，出水濁度小于1 NTU，出水可用于校園草坪及花圃的澆灌等。DGGE結(jié)果表明，微生物種群在反應(yīng)器運(yùn)行的不同階段發(fā)生了較大的變化，穩(wěn)定運(yùn)行的MBR-CANON反應(yīng)器中檢測(cè)到的氨氧化細(xì)菌為亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas），厭氧氨氧化菌與Candidatus Kuenenia stuttgariensis的相似度高達(dá)99%，這兩種微生物共同完成了高效的CANON脫氮。結(jié)論：MBR是適合運(yùn)行CANON工藝的反應(yīng)器，MBR-CANON工藝可以有效應(yīng)用于常溫生活污水的處理，實(shí)現(xiàn) COD、氨氮及SS多種污染物的同時(shí)高效去除。

來(lái)源出版物：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 46(4): 25-30

入選年份：2014

提高鋼筋混凝土剪力墻抗震性能的思想與方法

蔣歡軍，王斌，呂西林

摘要：目的：鋼筋混凝土剪力墻是高層結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件之一。位于高層結(jié)構(gòu)底部的剪力墻往往承受較大的軸力、彎矩和剪力，在強(qiáng)震作用下容易發(fā)生受壓剪切或者壓潰破壞，震后難以修復(fù)。如何改善底部剪力墻的抗震性能，是高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文通過(guò)分析以往地震中剪力墻結(jié)構(gòu)震害的原因和對(duì)剪力墻構(gòu)件的數(shù)值模擬及參數(shù)化分析，提出了提高鋼筋混凝土剪力墻抗震性能的思想和方法。方法：從 2010年智利地震和2011年新西蘭地震中剪力墻的震害現(xiàn)象出發(fā)，分析可能造成鋼筋混凝土剪力墻破壞的主要原因。在對(duì)剪力墻軸向受壓能力和剪力墻抗剪機(jī)制兩方面分析基礎(chǔ)上，提出了改善剪力墻抗震性能的思想與設(shè)計(jì)方法。基于 OpenSees程序，采用循環(huán)軟化膜理論對(duì)內(nèi)置鋼板組合剪力墻進(jìn)行了數(shù)值模擬和參數(shù)化分析。結(jié)果：軸壓比過(guò)大和缺少邊緣構(gòu)造措施，導(dǎo)致剪力墻易發(fā)生混凝土壓潰和鋼筋屈曲破壞，是智利地震和新西蘭地震中剪力墻破壞的主要原因。對(duì)于厚度為1000 mm的普通墻體來(lái)說(shuō)，采用3.5%配鋼率的內(nèi)置鋼板組合剪力墻，可以使軸壓比降低27%。對(duì)于剪力墻的抗剪承載力來(lái)說(shuō)，增加豎向鋼筋或水平鋼筋對(duì)其效果不是很明顯，但是通過(guò)改變墻體的配筋形式，如采用斜向配筋形式，墻體的抗剪力能提高41%。軸壓比是影響組合剪力墻抗震性能的一個(gè)重要參數(shù)。對(duì)于軸壓力較大的構(gòu)件，在加載后期隨著混凝土的壓碎剝落，鋼板分配的剪力逐漸增大。整個(gè)構(gòu)件的后期承載力主要由鋼板承擔(dān)。由于組合剪力墻中鋼板的貢獻(xiàn)，使構(gòu)件保持較高的承載力，能明顯改善超高層結(jié)構(gòu)底部剪力墻的抗震性能。和普通鋼筋混凝土剪力墻相比，內(nèi)置鋼板組合剪力墻可以非常有效地提高構(gòu)件的承載力、延性和滯回耗能能力。配鋼率越大，構(gòu)件承載力和滯回耗能能力則越大。結(jié)論：通過(guò)提高墻體的軸向受壓能力和抗剪承載力可以有效地改善鋼筋混凝土剪力墻的抗震性能。在墻體內(nèi)部配置鋼板可以有效地改善剪力墻構(gòu)件的受壓行為，可以明顯提高構(gòu)件的承載力、延性和耗能能力，能有效地改善鋼筋混凝土剪力墻的抗震性能。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2014, 42(2): 167-174

入選年份：2014

基于自適應(yīng)陷波濾波器的在線機(jī)械諧振抑制

楊明，郝亮，徐殿國(guó)

摘要：目的：針對(duì)不斷拓展的伺服系統(tǒng)帶寬將會(huì)超過(guò)系統(tǒng)固有機(jī)械諧振頻率而引發(fā)機(jī)械諧振，為了提高伺服系統(tǒng)性能，克服原本被忽略的彈性部件的影響，本文通過(guò)FFT法在線實(shí)時(shí)分析電磁轉(zhuǎn)矩電流，快速辨識(shí)機(jī)械諧振特征；并以此辨識(shí)結(jié)果在線整定陷波濾波器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)抑制機(jī)械諧振。方法：本文采用自適應(yīng)陷波濾波器進(jìn)行在線機(jī)械諧振抑制。首先，對(duì)雙慣量彈性負(fù)載模型進(jìn)行理論分析，解釋及驗(yàn)證機(jī)械諧振機(jī)理及現(xiàn)象。其次，在線機(jī)械諧振特征辨識(shí)算法只需通過(guò)FFT蝶形算法原理對(duì)交軸電流進(jìn)行采樣分析，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的頻率特征即為系統(tǒng)機(jī)械諧振頻率特征。最后，采用自適應(yīng)改進(jìn)型雙 T 網(wǎng)絡(luò)陷波濾波器的方式，根據(jù)在線獲取的諧振特征自動(dòng)整定濾波器陷波帶寬及陷波深度參數(shù)，消除系統(tǒng)傳函中的諧振極點(diǎn)。將自適應(yīng)陷波濾波器串入速度環(huán)控制環(huán)路中，對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出的轉(zhuǎn)矩指令進(jìn)行濾波，對(duì)電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生抑制，最終達(dá)到抑制機(jī)械諧振的目的。結(jié)果：從電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩之間的傳遞函數(shù)可以得出，機(jī)械諧振點(diǎn)在傳遞函數(shù)上引入了一對(duì)共軛的零極點(diǎn)，共軛零點(diǎn)為抗諧振頻率點(diǎn)ARF，共軛極點(diǎn)為自然振動(dòng)頻率點(diǎn)NTF。電機(jī)與負(fù)載間的轉(zhuǎn)速差振蕩仿真結(jié)果表明，振蕩頻率明顯分為兩段：當(dāng)速度調(diào)節(jié)器飽和，系統(tǒng)處于速度控制開(kāi)環(huán)階段，此時(shí)電機(jī)和負(fù)載側(cè)都以NTF頻率振蕩；當(dāng)電機(jī)速度達(dá)到給定速度，速度調(diào)節(jié)器退飽和，進(jìn)入速度控制閉環(huán)階段，電機(jī)和負(fù)載速度振蕩頻率為ARF頻率。離散后系統(tǒng)穩(wěn)定裕度減小，離散系統(tǒng)和機(jī)械諧振的共同影響會(huì)使系統(tǒng)在原本穩(wěn)定范圍的 Kp下就會(huì)發(fā)生振蕩現(xiàn)象，無(wú)論暫態(tài)還是穩(wěn)態(tài)都系統(tǒng)將以NTF持續(xù)振蕩；而在線自適應(yīng)濾波器無(wú)需對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行改變，即可滿(mǎn)足系統(tǒng)高剛度控制的同時(shí)抑制諧振。此外，由不同離散化頻率時(shí)的對(duì)轉(zhuǎn)速差的FFT分解結(jié)果可以看出：不同采樣頻率下都會(huì)有NTF的諧振頻率存在，而且附加的頻率為二分之一的采樣頻率。由于數(shù)據(jù)保持原理，實(shí)際系統(tǒng)在采樣后會(huì)有一個(gè)低通濾波器進(jìn)行濾波，采樣頻率成分較容易被濾除，所以在實(shí)際系統(tǒng)中只體現(xiàn)NTF諧振頻率。對(duì)交軸電流選擇1024點(diǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)，從而進(jìn)行 FFT分析得到系統(tǒng)自然諧振頻率值，F(xiàn)FT分析出的161 Hz的諧振頻率與系統(tǒng)速度、交軸電流響應(yīng)的時(shí)域結(jié)果吻合。陷波濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能減小濾波寬度和深度，從而降低相位滯后的影響。無(wú)論速度給定的階躍值大小如何（200 rpm或2000 rpm），只要控制器剛度覆蓋自然諧振頻率，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生持續(xù)振蕩。通過(guò)采樣和FFT分析，自動(dòng)辨識(shí)的數(shù)據(jù)輸入給陷波濾波器，系統(tǒng)開(kāi)啟抑制功能，在線計(jì)算的總時(shí)長(zhǎng)為1087 ms，與實(shí)驗(yàn)波形完全吻合。開(kāi)啟在線自整定濾波器后的抑制效果明顯，系統(tǒng)保持了高剛度控制的同時(shí)，能夠有效地抑制機(jī)械諧振。結(jié)論：本文重點(diǎn)分析了離散系統(tǒng)的諧振狀況，并提出了一種基于自適應(yīng)陷波濾波器的在線機(jī)械諧振抑制方法。在建立帶彈性傳動(dòng)裝置的雙慣量系統(tǒng)模型后，分析系統(tǒng)機(jī)械諧振機(jī)理：暫態(tài)系統(tǒng)諧振頻率為 NTF，連續(xù)系統(tǒng)速度控制閉環(huán)狀態(tài)下的諧振頻率為ARF；離散系統(tǒng)中，如果控制系統(tǒng)的剛度大，由于諧振特性和速度控制器飽和的影響，系統(tǒng)會(huì)以NTF頻率在穩(wěn)態(tài)持續(xù)振蕩。采用FFT技術(shù)在線分析出諧振特征可以不用考慮是何種類(lèi)型的諧振頻率。根據(jù)諧振特征的辨識(shí)結(jié)果在線自動(dòng)整定陷波濾波器參數(shù)。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該在線自適應(yīng)濾波器可保證高剛度控制的同時(shí)自動(dòng)抑制機(jī)械諧振。

來(lái)源出版物：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 46(4): 63-69

入選年份：2014

我國(guó)大規(guī)模地區(qū)開(kāi)發(fā)的演化機(jī)制模型及其推演

汪勁柏

摘要：目的：政府推進(jìn)大規(guī)模地區(qū)開(kāi)發(fā)，一直是我國(guó)地區(qū)發(fā)展的重要方式，但當(dāng)前面臨冷熱共現(xiàn)的“困局”，既有的研究成果尚不足以解釋這類(lèi)開(kāi)發(fā)模式演變的內(nèi)在邏輯，本文致力于通過(guò)對(duì)建國(guó)以來(lái)從大項(xiàng)目主導(dǎo)到政策區(qū)主導(dǎo)地區(qū)開(kāi)發(fā)的演進(jìn)機(jī)制的解析，對(duì)我國(guó)大規(guī)模地區(qū)開(kāi)發(fā)的演化邏輯做出解釋?zhuān)?duì)其前景做出預(yù)期。方法：研究提出一個(gè)研究假設(shè)：建國(guó)以來(lái)從大項(xiàng)目主導(dǎo)到政策區(qū)主導(dǎo)地區(qū)開(kāi)發(fā)的演進(jìn)，實(shí)際上是一種類(lèi)似的發(fā)展思路和發(fā)展邏輯在不同的環(huán)境和階段下的體現(xiàn)，其演化邏輯可以用“集中資源調(diào)配”與“分散資源利用”的消長(zhǎng)關(guān)系來(lái)概括?？赏ㄟ^(guò)兩個(gè)線性函數(shù)和一個(gè)負(fù)相關(guān)曲線函數(shù)的聯(lián)立建構(gòu)其邏輯關(guān)系模型，包括反映“集中資源調(diào)配”的子要素 R（wide resource，廣域資源）和子要素G（government control，集中控制）的線性函數(shù)；反映“分散資源利用”的子要素S（self-interest small group，自利小群體）和子要素C（competitive utilization，競(jìng)爭(zhēng)性利用）的線性函數(shù)；反映G和C之間負(fù)向關(guān)系的曲線函數(shù)，即集中控制越強(qiáng)，競(jìng)爭(zhēng)性利用的程度呈現(xiàn)非等速的降低，反之亦然。三個(gè)方程聯(lián)立形成大規(guī)模地區(qū)開(kāi)發(fā)的核心機(jī)制解釋模型P＝f［J（G,R），F(xiàn)（S,C）］。對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行圖示化呈現(xiàn)，并演繹出從高度集中控制到高度分散利用之間過(guò)渡的 4種情境模型，包括：“集中式資源調(diào)配”占絕對(duì)主導(dǎo)地位時(shí)的情境1；“集中的資源調(diào)配”有所收縮但仍居主導(dǎo)地位、“分散化的資源利用”有所擴(kuò)大但仍居次要地位的情境 2；集中式資源調(diào)配進(jìn)一步縮小到居次要份額、而分散的資源利用進(jìn)一步擴(kuò)大到居主要份額的情境3；集中的資源調(diào)配幾乎不發(fā)揮作用，基本由自利小群體在本地資源基礎(chǔ)上的競(jìng)爭(zhēng)性利用來(lái)完成地區(qū)開(kāi)發(fā)的情境4。將4種情境模型的演進(jìn)關(guān)系與中國(guó)大規(guī)模地區(qū)開(kāi)發(fā)的歷史進(jìn)行比對(duì)擬合，從模型推演的角度對(duì)實(shí)踐的演化做出理論解釋和前瞻預(yù)期。結(jié)果：建國(guó) 60余年以來(lái)大規(guī)模地區(qū)開(kāi)發(fā)的演進(jìn)，實(shí)際上就是從模型情境 1往情境2、3演化的過(guò)程，其中集中控制和調(diào)動(dòng)廣域資源的程度逐次降低，而自利小群體與資源的競(jìng)爭(zhēng)性利用程度逐級(jí)提高。或者說(shuō)，是地區(qū)開(kāi)發(fā)從中央政府為代表的大一統(tǒng)群體主導(dǎo)，向地方政府和企業(yè)為代表的小群體競(jìng)爭(zhēng)性利用過(guò)渡。這種過(guò)渡有其客觀必然性。結(jié)論：我國(guó)大規(guī)模地區(qū)開(kāi)發(fā)的核心機(jī)制是“集中資源調(diào)配”與“分散市場(chǎng)化開(kāi)發(fā)”的結(jié)合作用，其演化是從集中大一統(tǒng)體制向分散化小群體競(jìng)爭(zhēng)體制的必然過(guò)渡，其前景不宜走向絕對(duì)的分散化體制，而應(yīng)是集中與分散體制在特定環(huán)境下的某種組合?；诖祟?lèi)開(kāi)發(fā)模式對(duì)中國(guó)城鄉(xiāng)發(fā)展的重要意義，推進(jìn)了關(guān)于城鄉(xiāng)發(fā)展模式與城鎮(zhèn)化機(jī)制轉(zhuǎn)型的討論，對(duì)未來(lái)的區(qū)域開(kāi)發(fā)實(shí)踐也有指導(dǎo)意義。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2014, 42(1): 1-8

入選年份：2014

考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行

吳雄，王秀麗，崔強(qiáng)

摘要：目的：隨著整個(gè)電力系統(tǒng)向智能電網(wǎng)的演變，微網(wǎng)作為一種新型的供電模式得到了廣泛的關(guān)注。微網(wǎng)的負(fù)荷水平在幾十千瓦到幾兆瓦，具有很好的參與需求側(cè)管理的潛力，但當(dāng)前研究卻鮮有關(guān)注。本文建立了微網(wǎng)需求側(cè)可控負(fù)荷的管理模型，提出了考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行模型，研究了微網(wǎng)負(fù)荷側(cè)的管理和分布式電源的協(xié)調(diào)運(yùn)行。方法：考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)是：在滿(mǎn)足各分布式電源正常運(yùn)行以及負(fù)荷側(cè)的消納約束條件下，通過(guò)合理安排各可控單元的發(fā)電計(jì)劃以及負(fù)荷調(diào)整，使微網(wǎng)的總運(yùn)行費(fèi)用最少。對(duì)于可再生能源機(jī)組，由于其利用光照、風(fēng)能等自然資源發(fā)電，發(fā)電成本很小，可以忽略不計(jì)。微型燃?xì)廨啓C(jī)與燃料電池的發(fā)電成本包括燃料成本、啟動(dòng)成本和維護(hù)成本。微網(wǎng)作為一個(gè)整體與外部電網(wǎng)并網(wǎng)，當(dāng)內(nèi)部電源不足或自行滿(mǎn)足內(nèi)部負(fù)荷已不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可以從外部電網(wǎng)購(gòu)電，因此微網(wǎng)運(yùn)行的總費(fèi)用中還包括購(gòu)電費(fèi)用，此外需求側(cè)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移需要一定的補(bǔ)償費(fèi)用。以上費(fèi)用總和的最小化構(gòu)成模型的目標(biāo)函數(shù)。模型的約束條件包括系統(tǒng)約束、分布式發(fā)電機(jī)組約束、儲(chǔ)能設(shè)備約束、負(fù)荷側(cè)約束等。負(fù)荷側(cè)分為固定負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷，其中可轉(zhuǎn)移負(fù)荷具有可調(diào)控特性，本文用約束條件刻畫(huà)了其可調(diào)控特性。建立的優(yōu)化問(wèn)題為混合整數(shù)非線性問(wèn)題。對(duì)模型中的非線性因素進(jìn)行線性化處理，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題，然后采用成熟的混合整數(shù)規(guī)劃軟件IBM ILOG CPLEX求解。結(jié)果：采用CPLEX軟件進(jìn)行編程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果繪制在圖中。從結(jié)果可以看出，微型燃?xì)廨啓C(jī)在電價(jià)峰時(shí)段時(shí)，其按額定功率運(yùn)行的發(fā)電成本比電價(jià)低，微型燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)發(fā)電滿(mǎn)足部分負(fù)荷需求，而在其他時(shí)段其發(fā)電成本較高，則停機(jī)。蓄電池在整個(gè)運(yùn)行周期中在電階峰時(shí)段放電，在谷時(shí)段充電，充分利用峰谷電價(jià)差減少系統(tǒng)運(yùn)行的費(fèi)用，在其他時(shí)段則不出力，以減少充放電的損耗。從微網(wǎng)負(fù)荷的變化情況可以看出，大部分可控負(fù)荷從峰時(shí)段轉(zhuǎn)入到谷時(shí)段，且總轉(zhuǎn)移量不超過(guò)設(shè)定的值，為微網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)提供了具體的轉(zhuǎn)移指令。從計(jì)算得出的負(fù)荷優(yōu)化結(jié)果可以看出，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷從電價(jià)高的時(shí)段轉(zhuǎn)入電價(jià)較低的時(shí)段，實(shí)現(xiàn)了微網(wǎng)側(cè)負(fù)荷管理的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)高峰時(shí)段的負(fù)荷也得到了很好的削減。為了說(shuō)明微網(wǎng)分布式電源和需求側(cè)負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，本文計(jì)算了3種情況下的總運(yùn)行費(fèi)用。情況1為負(fù)荷側(cè)不可調(diào)節(jié)，總費(fèi)用為879.20元。情況2為微網(wǎng)分布式電源和負(fù)荷側(cè)分別獨(dú)立管理，總費(fèi)用為860.38元，其負(fù)荷側(cè)的優(yōu)化管理減少了總的電費(fèi)，相比情況1的總費(fèi)用減少了2.14%。情況3為微網(wǎng)分布式電源和負(fù)荷聯(lián)合管理，其運(yùn)行費(fèi)用最少為845.50元，相對(duì)于負(fù)荷側(cè)不可調(diào)節(jié)的情況的總費(fèi)用減少了 3.83%。結(jié)果：表明，當(dāng)負(fù)荷側(cè)經(jīng)過(guò)優(yōu)化管理后，其系統(tǒng)費(fèi)用有所降低，當(dāng)微網(wǎng)分布式電源與負(fù)荷側(cè)管理協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益更顯著。結(jié)論：建立了考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型。將微網(wǎng)的電力負(fù)荷分為3個(gè)部分：固定負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷，其中可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的管理是需求側(cè)管理的主要內(nèi)容，也是微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行的重要目標(biāo)。在分時(shí)電價(jià)的環(huán)境下，建立了微網(wǎng)中分布式電源與需求側(cè)負(fù)荷優(yōu)化管理的協(xié)調(diào)運(yùn)行模型。通過(guò)函數(shù)線性化將該優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，采用專(zhuān)業(yè)混合整數(shù)規(guī)劃軟件求解。仿真結(jié)果表明，考慮需求側(cè)管理的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行相比不考慮時(shí)的總費(fèi)用減少了3.83%，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

來(lái)源出版物：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 47(6): 90-97

入選年份：2014

利用蟻群優(yōu)化的非均勻分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法

張榮博，曹建福

摘要：目的：由于傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)的能量和運(yùn)算能力的限制、以及野外部署和長(zhǎng)時(shí)間工作的使用場(chǎng)景需求，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法要求同時(shí)具備可自組網(wǎng)、穩(wěn)定可靠和較高能量效率的特點(diǎn)，以達(dá)到無(wú)線組網(wǎng)可以在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持工作，并且保證通訊質(zhì)量。能量有效非均勻分簇算法（EEUC）是一種能量有效非均勻分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法，其采用非均勻分簇的方式考慮了簇內(nèi)和簇首間的能量均衡問(wèn)題，具有較好的生命周期和自組網(wǎng)特性，但EEUC需要周期性隨機(jī)競(jìng)選，且沒(méi)有考慮鏈路可靠性和實(shí)時(shí)性問(wèn)題，本文采用基于定向擴(kuò)散的蟻群優(yōu)化算法（ARAWSN）中的蟻群算法對(duì)EEUC進(jìn)行優(yōu)化，并且修改了EEUC的簇首選舉策略和路由選擇算法，以進(jìn)一步延長(zhǎng)非均勻分簇算法的生命周期的同時(shí)，提高通信的可靠性和實(shí)時(shí)性，進(jìn)而提出一種新的非均勻分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法ACOUC（ant colony optimizationfor energy efficient uneven clustering）。方法：ACOUC繼承了EEUC的非均勻分簇結(jié)構(gòu)，但是通過(guò)蟻群優(yōu)化改變了非均勻分簇算法的周期性簇首選舉方式、路徑搜索方式、數(shù)據(jù)傳輸、簇內(nèi)調(diào)整和路由更新方法。ACOUC只在第一輪執(zhí)行簇首選舉和路徑搜索，其他輪次采用簇內(nèi)調(diào)整和路由更新方法。簇首選舉采用競(jìng)選法，所有節(jié)點(diǎn)參與競(jìng)選，并且將節(jié)點(diǎn)剩余能量和節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)的距離共同作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以保證簇內(nèi)能量效率最高的節(jié)點(diǎn)成為簇首，負(fù)責(zé)簇內(nèi)通信和簇間消息轉(zhuǎn)發(fā)；路徑搜索采用蟻群算法進(jìn)行，由匯聚節(jié)點(diǎn)以其為中心向四周分別釋放前往各個(gè)簇首的路徑搜索螞蟻，螞蟻通過(guò)相鄰簇首節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，螞蟻記錄所經(jīng)路徑上的簇首節(jié)點(diǎn)能耗、通信質(zhì)量等信息，直到到達(dá)目的簇首，建立從匯聚節(jié)點(diǎn)到各個(gè)簇首的初始路徑；數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中通過(guò)記錄在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中的通信延時(shí)和通信質(zhì)量來(lái)更新路由的蟻群信息揮發(fā)因子，重新計(jì)算下一跳路由概率；簇內(nèi)調(diào)整和路由更新在每一輪結(jié)束時(shí)執(zhí)行，簇首重新評(píng)估簇內(nèi)最優(yōu)簇首節(jié)點(diǎn)，選擇最優(yōu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行簇內(nèi)調(diào)整、并且通知鄰居簇首，更新路由，如果最優(yōu)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有變化，則本簇不做相應(yīng)更新。結(jié)果：仿真分析表明，ACOUC的網(wǎng)絡(luò)存活時(shí)間比LEACH和EEUC都有顯著提高；誤碼率和丟包率雖然比LEACH差，但是比EEUC具有更好的可靠性。算法消息復(fù)雜度方面，AOUC的消息復(fù)雜度較高，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時(shí)，ACOUC每輪的消息數(shù)目和EEUC差不多，網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)相當(dāng)。結(jié)論：可見(jiàn)ACOUC算法改變了傳統(tǒng)EEUC方法的簇首選擇方法，有效減少了簇首選舉和路由維護(hù)的開(kāi)銷(xiāo)，通過(guò)簇內(nèi)調(diào)整和路由更新能實(shí)時(shí)尋找性能更好的路由，在能耗和鏈路可靠性方面比EEUC算法的性能更好，即在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)具有更多的存活節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)丟包率更小，有更好的通信質(zhì)量。

來(lái)源出版物：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 44(6): 33-38

入選年份：2015

兩擋電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)

秦大同，周保華，胡明輝，等

摘要：目的：目前小型電動(dòng)汽車(chē)多采用固定速比的一擋減速器，對(duì)牽引電機(jī)提出了高轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)矩的要求。同時(shí)，采用固定速比的一擋減速器存在電機(jī)利用效率較低的問(wèn)題，進(jìn)而浪費(fèi)了部分電池能量從而使續(xù)駛里程減小。本文基于國(guó)內(nèi)某公司提出的電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)增加變速箱檔位，優(yōu)化速比和換擋控制策略，對(duì)采用兩檔變速箱的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行了降低牽引電機(jī)設(shè)計(jì)要求，提高電池能量利用效率從而增加電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程的研究。方法：按照汽車(chē)基礎(chǔ)理論，借鑒傳統(tǒng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的確定方式，對(duì)電機(jī)的額定功率、峰值功率和最大轉(zhuǎn)矩參數(shù)通過(guò)計(jì)算和試選的方法進(jìn)行設(shè)定。確定電機(jī)的基本參數(shù)之后，對(duì)兩檔自動(dòng)變速器的速比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系的速比優(yōu)化是一個(gè)多目標(biāo)、多變量的優(yōu)化問(wèn)題，其中優(yōu)化目標(biāo)包括動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。鑒于本文的研究目的，將兩擋自動(dòng)變速器傳動(dòng)比的優(yōu)化處理為一個(gè)多不等式約束的非線性單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，在滿(mǎn)足整車(chē)動(dòng)力性要求的前提下，優(yōu)選電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系速比，使整車(chē)的能耗經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)，并采用基于ECE循環(huán)工況的Simulink模型進(jìn)行優(yōu)化，以完成整個(gè)ECE循環(huán)工況所消耗的電池能量最少為優(yōu)化目標(biāo)值。此外，為使采用兩檔變速箱的電動(dòng)汽車(chē)充分發(fā)揮其能耗經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)勢(shì)，對(duì)電動(dòng)汽兩擋變速器的換擋控制策略進(jìn)行了研究，以提高能耗經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，制定了整車(chē)經(jīng)濟(jì)性換擋控制策略。結(jié)果：采用兩擋自動(dòng)變速器后，新匹配的驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率降低了 8.57%，最大轉(zhuǎn)矩降低了 8.50%。在原車(chē)型改進(jìn)后整車(chē)的動(dòng)力性滿(mǎn)足的原車(chē)型設(shè)計(jì)要求，且0～50 km·h-1起步加速時(shí)間減少了0.26 s，最高車(chē)速提高了22.84 km·h-1。而在經(jīng)濟(jì)性上，采用兩擋自動(dòng)變速器使整車(chē)的能耗降低了6.6%，續(xù)駛里程延長(zhǎng)了7.1%。采用兩擋自動(dòng)變速器，可以使電機(jī)更多地工作在高效區(qū)域內(nèi)，其原因是采用兩擋變速器時(shí)，電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩比采用固定擋減速器小得多，這樣就減小了電機(jī)的工作電流，降低了電機(jī)的繞組損耗，提高了電機(jī)的工作效率。結(jié)論：1）采用兩擋自動(dòng)變速器的電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)，可以降低對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求，使電機(jī)的峰值功率和最大轉(zhuǎn)矩均有明顯降低。2）從提高電機(jī)工作效率的角度，通過(guò)對(duì)兩擋自動(dòng)變速器速比進(jìn)行優(yōu)化，以整車(chē)ECE循環(huán)工況所消耗的能量為指標(biāo)，在滿(mǎn)足整車(chē)動(dòng)力性的前提下優(yōu)選出了可使整車(chē)能耗經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的兩擋變速器速比。與采用固定擋減速器的電動(dòng)車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)能耗經(jīng)濟(jì)性及續(xù)駛里程均有明顯提高。針對(duì)兩檔自動(dòng)變速箱，本文以車(chē)速和油門(mén)開(kāi)度作為換擋參數(shù)，為了降低整車(chē)能耗，以電機(jī)效率作為換擋依據(jù)，制定出了最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律，保證汽車(chē)總是以使電機(jī)工作在最高效率的擋位行駛，從而降低蓄電池能耗，使整車(chē)有更大的續(xù)駛里程。

來(lái)源出版物：重慶大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 34(1): 42741

入選年份：2015

風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬婧華，湯寶平，韓延

摘要：目的：風(fēng)電機(jī)組通常安裝在野外幾十米的高空中，在變風(fēng)載、大溫差等惡劣工況下，風(fēng)電機(jī)組的主軸、齒輪箱等傳動(dòng)部件很容易出現(xiàn)故障。較之其它故障，風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)，且安裝維護(hù)困難，維護(hù)費(fèi)用高，嚴(yán)重?fù)p害風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)早期故障進(jìn)行有效診斷的問(wèn)題，結(jié)合流形學(xué)習(xí)、信息融合、模式識(shí)別等方法，研發(fā)了一套基于B/S和C/S混合架構(gòu)的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。方法：首先本文根據(jù)用戶(hù)類(lèi)型、使用需求以及風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于B/S和C/S混合架構(gòu)的系統(tǒng)整體框架。當(dāng)需要遠(yuǎn)程訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)采用具有良好系統(tǒng)開(kāi)放性和通用性的B/S架構(gòu)；當(dāng)需要現(xiàn)場(chǎng)處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)則采用安全性高、交互性強(qiáng)的C/S架構(gòu)。再結(jié)合數(shù)據(jù)采集設(shè)備，研發(fā)了一套基于。net和 SQL Server平臺(tái)的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，包含網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等模塊。其中網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)有線以太網(wǎng)、3G無(wú)線網(wǎng)或GPRS網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器或監(jiān)測(cè)分析診斷模塊。信號(hào)分析模塊包括信號(hào)預(yù)處理、圖譜分析、時(shí)頻分析等子模塊，能夠有效剔除原始信號(hào)中的干擾，直觀形象地描述信號(hào)中蘊(yùn)含的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)信息，為后續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷提供有效輸入。遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊主要通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)狀態(tài)特征量設(shè)置預(yù)警閾值和告警閾值實(shí)現(xiàn)閾值分析，并通過(guò)判別測(cè)量點(diǎn)幅值曲線的斜率實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)分析。故障診斷是本系統(tǒng)的核心功能，系統(tǒng)通過(guò)特征提取、流形學(xué)習(xí)降維，以及K最近鄰分類(lèi)器和支持向量機(jī)等多種模式識(shí)別方法，對(duì)所提取的特征進(jìn)行識(shí)別以實(shí)現(xiàn)早期故障診斷。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器模塊存儲(chǔ)并管理所有有關(guān)風(fēng)電機(jī)組及其零部件的信息、傳感器及其測(cè)點(diǎn)信息、各種參數(shù)、原始信號(hào)、分析結(jié)果、報(bào)警數(shù)據(jù)以及故障樣本數(shù)據(jù)等等。結(jié)果：1）選取2013年4月23日所測(cè)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱低速軸X方向（徑向水平）的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，自譜分析得到的有效值幅值譜圖和功率譜圖所示?？梢钥闯觯β首V比有效值幅值譜更能突出主要頻率成分。在分析了多組風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)數(shù)據(jù)之后，發(fā)現(xiàn)各測(cè)點(diǎn)的頻譜中，普遍存在高速軸軸承故障頻率的倍頻成分和高速軸轉(zhuǎn)頻的倍頻成分，且幅值較大。說(shuō)明此高速軸在風(fēng)電機(jī)組中振動(dòng)最激烈，其振動(dòng)幅值此時(shí)高于其他零部件的振動(dòng)幅值，并且可以通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)激起整個(gè)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)，它們引起的振動(dòng)幅值大，頻率廣，對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組各個(gè)零部件的振動(dòng)貢獻(xiàn)也最大。倒譜分析圖中可以看到以為時(shí)間間隔的諧波成分，而在有效值幅值譜圖中，該邊頻成分18.964 Hz被其他頻率成分掩蓋，難以辨識(shí)，經(jīng)過(guò)倒譜分析可以降低傳遞路徑對(duì)信號(hào)的影響，有效提取邊頻成分。2）對(duì)某測(cè)點(diǎn)的 4個(gè)壽命階段的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行特征提取和狀態(tài)識(shí)別，其中齒輪箱高速軸軸承徑向T3階段測(cè)試樣本識(shí)別率達(dá)為92.5%，其他不同壽命階段的平均識(shí)別率在80%以上，對(duì)于不易區(qū)分的風(fēng)電機(jī)組早期壽命階段，該結(jié)果令人滿(mǎn)意。結(jié)論：本文所提出的基于B/S和C/S混合架構(gòu)的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，成功地應(yīng)用于某風(fēng)場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷?？蓪?duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、閾值報(bào)警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和早期故障診斷。目前研發(fā)的系統(tǒng)是基于振動(dòng)的監(jiān)測(cè)與診斷，下一階段將考慮融合多源信息，如機(jī)組運(yùn)行參數(shù)（溫度，風(fēng)速等）和機(jī)端電氣參數(shù)（電流、電壓、功率等），進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的智能維護(hù)系統(tǒng)的研究。

來(lái)源出版物：重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2015, 38(1): 37-44

入選年份：2015

強(qiáng)混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)模式切換扭矩協(xié)調(diào)控制策略

楊陽(yáng)，楊文輝，秦大同，等

摘要：隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)迅猛發(fā)展和汽車(chē)保有量的快速增加，我國(guó)的能源和環(huán)境面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。由于混合動(dòng)力汽車(chē)能滿(mǎn)足整車(chē)低排放和低油耗的綜合要求，因此開(kāi)發(fā)以重度混合動(dòng)力汽車(chē)為代表的新能源汽車(chē)已成為汽車(chē)工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和節(jié)能減排的主要方向?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)有多種工作模式，可以實(shí)現(xiàn)怠速起停、純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、功率輔助、再生制動(dòng)等車(chē)輛運(yùn)行工況，工作模式切換過(guò)程十分復(fù)雜。在車(chē)輛行駛過(guò)程中，需根據(jù)整車(chē)行駛狀況進(jìn)行工作模式切換，而切換過(guò)程中涉及到混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)態(tài)過(guò)程控制，如果控制不好可能造成傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力中斷或者轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，影響整車(chē)的動(dòng)力性和平順性。論文以強(qiáng)混合動(dòng)力系統(tǒng)為研究對(duì)象，以行駛平順性為目標(biāo)，通過(guò)分析模式切換過(guò)程參數(shù)變化規(guī)律，確定系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)模式切換過(guò)程中的控制策略和扭矩協(xié)調(diào)控制算法，通過(guò)建模和仿真分析，驗(yàn)證控制策略的有效性，可為混合汽車(chē)整車(chē)控制優(yōu)化優(yōu)化提供依據(jù)。論文分析不同工作模式及其系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀態(tài)及其參數(shù)變化，利用虛擬杠桿原理，建立了混合動(dòng)力汽車(chē)不同模式下的行星齒輪動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速關(guān)系，為模式切換過(guò)程的系統(tǒng)狀態(tài)分析奠定了基礎(chǔ)。論文根據(jù)驅(qū)動(dòng)模式切換過(guò)程扭矩波動(dòng)的嚴(yán)重程度及扭矩協(xié)調(diào)控制方法的相似性，將模式切換過(guò)程分為3類(lèi)典型的模式切換過(guò)程，即：純電動(dòng)→發(fā)動(dòng)機(jī)參與工作的運(yùn)行模式（發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、行車(chē)充電、混合驅(qū)動(dòng)）；有離合器分離過(guò)程模式切換過(guò)程：發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)→純電動(dòng)和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（離合器接合）→聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（離合器分離）；有發(fā)動(dòng)機(jī)參與的工作模式之間的切換（發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、聯(lián)合驅(qū)動(dòng)、行車(chē)充電），為驅(qū)動(dòng)工作模式切換扭矩協(xié)調(diào)控制策略提供了依據(jù)。論文確定了整車(chē)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)工作模式切換扭矩協(xié)調(diào)控制策略，給出了模式切換過(guò)程品質(zhì)的評(píng)價(jià)函數(shù)，制定了混合動(dòng)力系統(tǒng)扭矩管理策略，設(shè)計(jì)了動(dòng)力源協(xié)調(diào)控制方法，設(shè)計(jì)了濕式多片離合器接合過(guò)程模糊控制器，制定了典型驅(qū)動(dòng)模式切換過(guò)程的扭矩協(xié)調(diào)控制策略建立基于 Matlab/Simulink傳動(dòng)系統(tǒng)仿真模型、整車(chē)系統(tǒng)仿真模型，控制策略仿真模型，對(duì)強(qiáng)混合動(dòng)力汽車(chē)模式切換過(guò)程進(jìn)行了仿真研究，通過(guò)無(wú)協(xié)調(diào)控制和有協(xié)調(diào)控制的仿真結(jié)果對(duì)比，分析典型模式切換過(guò)程的切換品質(zhì)。仿真結(jié)果表明，利用合理的控制手段，可及時(shí)平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)電機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠有效的降低驅(qū)動(dòng)模式切換過(guò)程的扭矩波動(dòng)，降低系統(tǒng)沖擊度，提高模式切換的品質(zhì)。

來(lái)源出版物：重慶大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 34(2): 74-81

入選年份：2015

編輯：張寧寧