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人机认知协同的复杂装备概念设计:挑战、进展和展望

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机械工程学报 2024年第11期60卷 2-19页

作者：娄山河冯毅雄胡炳涛洪兆溪谭建荣浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027

传统的计算机辅助设计以几何特征为主导、以定量表征为依据、以经验试错为手段,难以有效支持设计信息残缺且设计认知混沌的概念设计阶段。我国正步入“十四五”发展的新时期,认知科学和人工智能的高度融合为复杂装备概念设计带来了全新... 详细信息

传统的计算机辅助设计以几何特征为主导、以定量表征为依据、以经验试错为手段,难以有效支持设计信息残缺且设计认知混沌的概念设计阶段。我国正步入“十四五”发展的新时期,认知科学和人工智能的高度融合为复杂装备概念设计带来了全新的机遇与挑战。人机认知协同的概念设计将设计对象和设计主体有机结合,从经验试错推理发展到设计规律外显认知,揭示设计对象递归迭代与设计主体认知演化的内在联系,实现概念设计抽象认知过程的计算机可理解和可计算。阐述侧重设计对象和侧重设计主体的复杂装备概念设计研究现状,分析客户需求语义认知辨识、思维认知规律神经成像、功构映射智能认知推理和概念方案协同认知决策等人机认知协同的概念设计关键技术。在分析现有计算机辅助概念设计局限性的基础上,对新一代基于人机认知协同的计算机辅助概念设计进行了展望。

关键词：概念设计设计认知人机协同计算机辅助设计

基于深度强化学习算法的氢耦合电热综合能源系统优化调度

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电力自动化设备 2024年

作者：梁涛柴露露谭建鑫井延伟吕梁年河北工业大学人工智能与数据科学学院河北建投新能源有限公司金风科技股份有限公司

为促进氢能与综合能源系统中其他能源耦合，提高能源利用灵活性、减少系统碳排放，提出了一种氢耦合电-热综合能源系统(hydrogen coupled electrothermal integrated energy system,HCEH-IES)运行优化方法。首先，对HCEH-IES的各个设备... 详细信息

为促进氢能与综合能源系统中其他能源耦合，提高能源利用灵活性、减少系统碳排放，提出了一种氢耦合电-热综合能源系统(hydrogen coupled electrothermal integrated energy system,HCEH-IES)运行优化方法。首先，对HCEH-IES的各个设备进行数学建模并深入阐述深度强化学习基本原理及双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradient, TD3)算法流程，其次，将HCEH-IES的不确定性优化调度问题转化为马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)，并采用TD3算法将优化目标以及约束条件转换为奖惩函数进行连续状态空间和动作空间下的动态调度决策，形成合理的能源分配管理方案。最后，采用历史数据对智能体进行训练，并对比DQN和DDPG算法获得的调度策略。结果表明，基于TD3算法的较其他两种方法获得更好的经济性，更接近于CPLEX日前优化调度方法的经济成本且更适合解决综合能源系统动态优化调度问题，有效实现能源灵活利用，提高综合能源系统的经济性和低碳性。

关键词：可再生能源深度强化学习 HCEH-IES 双延迟深度确定性策略梯度能量优化管理

深潜器钛合金耐压壳蠕变屈曲强度评估方法研究

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中国造船 2024年第2期65卷 25-36页

作者：郭育豪刘刚大连理工大学船舶工程学院大连116024 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

深潜器钛合金耐压壳存在室温蠕变现象,会减弱耐压壳结构的屈曲极限强度,发生蠕变屈曲破坏。论文以钛合金圆柱形耐压壳为研究对象,考虑结构初始缺陷幅值、蠕变载荷和蠕变时间的影响,通过数值模拟研究蠕变变形对耐压壳非线性屈曲强度的影... 详细信息

深潜器钛合金耐压壳存在室温蠕变现象,会减弱耐压壳结构的屈曲极限强度,发生蠕变屈曲破坏。论文以钛合金圆柱形耐压壳为研究对象,考虑结构初始缺陷幅值、蠕变载荷和蠕变时间的影响,通过数值模拟研究蠕变变形对耐压壳非线性屈曲强度的影响。研究表明:蠕变变形会加剧结构初始缺陷的幅值,减弱耐压壳结构的非线性屈曲强度。另外,钛合金耐压壳存在蠕变屈曲现象,蠕变屈曲的临界时间对结构初始缺陷幅值极为敏感。建立了钛合金耐压壳室温蠕变屈曲临界时间与蠕变载荷之间指数关系的模型,可以快速评估深潜器在指定作业时间下的最大下潜深度。对于不同临界时间下的蠕变载荷,该模型拟合结果与数值计算结果的相对误差均在±2%以内。

关键词：钛合金耐压壳室温蠕变蠕变屈曲极限强度数值模拟

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瞬态振荡加热条件下沸腾气泡运动特性

化工进展 2024年

作者：李昊阳李洪伟谭建宇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨工业大学(威海)新能源学院东北电力大学能源与动力工程学院常熟理工学院汽车工程学院苏州精衡科技有限公司

核态沸腾过程中气泡持续扰动流体域增强换热效率，但在周期性热振荡条件下沸腾气泡的运动规律对沸腾传热的影响仍需进一步明确。利用可视化实验验证格子Boltzmann沸腾仿真模拟的准确性。基于多松弛因子格子Boltzmann模型研究不同脉冲条... 详细信息

核态沸腾过程中气泡持续扰动流体域增强换热效率，但在周期性热振荡条件下沸腾气泡的运动规律对沸腾传热的影响仍需进一步明确。利用可视化实验验证格子Boltzmann沸腾仿真模拟的准确性。基于多松弛因子格子Boltzmann模型研究不同脉冲条件下沸腾气泡内部流场对成核、生长和脱离过程的影响，对比恒定加热与脉冲加热条件的气泡运动差异，讨论不同脉冲周期、脉冲振幅对气泡内部温度场的影响。结果表明，随着脉冲周期和振幅的增大，气泡内部出现与生长拉伸方向相反的逆向涡流，稳定生长阶段和颈缩脱离阶段逐渐提前。脉冲加热条件下气泡内外热交换量升高，气泡生长速度加快。本文得到的结论可以为研究沸腾气泡运动特性及气泡调控提供理论基础。

关键词：气泡两相流数值模拟沸腾传热方波脉冲加热

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应用适体传感器检测食品中大田软海绵酸

中国食品卫生杂志 2024年第3期36卷 355-359页

作者：陈盼李迎杨丽霞谭建锡长沙县综合检测中心湖南长沙少410010 长沙海关技术中心湖南长沙410004 长沙市食品药品检验所湖南长沙410036

大田软海绵酸(OA)在海产品中分布广泛,对食品安全造成极大威胁。因OA具有高毒性、小尺寸和低分子量的特性,使得其抗体的获得面临诸多困难。核酸适体SELEX筛选技术可针对小分子获得高亲和性、单一适体序列,在贝类生物毒素的检测中具备极... 详细信息

大田软海绵酸(OA)在海产品中分布广泛,对食品安全造成极大威胁。因OA具有高毒性、小尺寸和低分子量的特性,使得其抗体的获得面临诸多困难。核酸适体SELEX筛选技术可针对小分子获得高亲和性、单一适体序列,在贝类生物毒素的检测中具备极大优势。本文对基于OA适体构建的生物传感器,如比色传感器、荧光传感器、电化学传感器等在OA快速检测中的应用进行了综述,并总结归纳了该类传感器的性能和应用潜力,讨论了适体传感器未来的发展方向,以期更好地促进其开发和应用。

关键词：大田软海绵酸核酸适体 SELEX技术生物传感器贝类毒素

集流体对平板型固体氧化物燃料电池性能的影响机制

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 19-29页

作者：张纪豪权蒙豪孙凯华韩敏芳中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 徐州华清京昆能源有限公司江苏徐州221005 清华大学能源与动力工程系北京100084

工业尺寸固体氧化物燃料电池面积大、且存在翘曲,可靠集电是SOFC高效输出的重要保障。以长条形阳极支撑半电池为基体,分割阴极制备成4个面积2.0 cm×2.1 cm的绝缘阴极区域,每个区域覆盖不同面积银网构成差异性集电。在各绝缘区域分别开... 详细信息

工业尺寸固体氧化物燃料电池面积大、且存在翘曲,可靠集电是SOFC高效输出的重要保障。以长条形阳极支撑半电池为基体,分割阴极制备成4个面积2.0 cm×2.1 cm的绝缘阴极区域,每个区域覆盖不同面积银网构成差异性集电。在各绝缘区域分别开展电化学阻抗谱测试和电流-电压特性曲线扫描,结果表明:开路下25%银网覆盖区域阻抗实部显著高于其他区域,拉载时同等输出电压下电池电流密度随银网面积的减少而单调递减。测量同类电池阴阳极电导率,并表征微观构造。相关参数代入模型,得出沿流道方向电流与电压分布:无银网覆盖阴极存在累积的水平电流,造成总输出电流减小及电流密度分布不均,影响电极极化过程,恶化电池输出性能。

关键词：固体氧化物燃料电池集流体接触电阻分割电池水平电流

基于数据融合与知识推理的机器人装配单元数字孪生建模方法研究

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机械工程学报 2024年第5期60卷 36-50页

作者：刘达新王科刘振宇许嘉通谭建荣浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室杭州310027 设计工程及数字孪生浙江省工程研究中心杭州310027

目前机器人作业任务规划通常依赖于人为手动示教与离线编程,这往往需要操作人员花费大量的时间精力对机器人的操作流程进行定义与程序编写。为了进一步提高机器人装配作业任务规划的自主性和高效性,提出一种基于数据融合与知识推理的机... 详细信息

目前机器人作业任务规划通常依赖于人为手动示教与离线编程,这往往需要操作人员花费大量的时间精力对机器人的操作流程进行定义与程序编写。为了进一步提高机器人装配作业任务规划的自主性和高效性,提出一种基于数据融合与知识推理的机器人装配单元数字孪生建模方法,研究机器人装配单元从物理空间到虚拟空间的高保真映射,为后续机器人在数字孪生环境下的自主动态装配作业奠定基础。将机器人装配单元数字孪生模型分为机器人与工艺工装、产品以及机器人装配过程三个部分,并分别提出了基于虚实映射的机器人与工艺工装数字孪生建模方法、融合多源异构数据的产品数字孪生建模方法以及基于知识推理的机器人装配作业过程数字孪生建模方法,在此基础上实现机器人装配作业任务的快速规划和仿真验证。最后将所提方法应用在某款步进电机的机器人装配作业任务规划中,验证了提出的方法在实际应用场景下的有效性。

关键词：数字孪生工业机器人装配建模任务规划

水泥分解炉SNCR脱硝系统的深度强化学习多目标优化控制研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4815-4825,I0017页

作者：刘定平吴泽豪广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心(华南理工大学) 广东省广州市510640

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的工艺参数优化可以有效减少水泥分解炉NO_(x)排放和脱硝运行成本。以某水泥分解炉为研究对象,建立基于LightGBM的NO_(x)浓度预测模型,以脱硝成本和NO_(x)浓度最小化... 详细信息

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的工艺参数优化可以有效减少水泥分解炉NO_(x)排放和脱硝运行成本。以某水泥分解炉为研究对象,建立基于LightGBM的NO_(x)浓度预测模型,以脱硝成本和NO_(x)浓度最小化为优化目标,采用深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法对水泥分解炉掺烧污泥协同SNCR脱硝过程的相关工艺参数进行优化控制建模。结果表明,NO_(x)浓度预测模型均方根误差(root mean squared error,RMSE)为6.8,平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为3.48%;采用DDPG算法可以对相关工艺参数进行优化,喷氨量和污泥掺烧量分别为427.87 L/h和9.78 t/h时,NO_(x)排放浓度为225.99 mg/(Nm^(3)),脱硝运行成本为1 747.8元/h。该优化结果与其他优化算法结果和常规工况对比,NO_(x)排放浓度和脱硝运行成本均呈现不同程度下降;对模型进行仿真及效果验证可知,所建立模型能输出合理的喷氨量和污泥掺烧量组合,减少SNCR出口NO_(x)浓度波动,有效降低NO_(x)排放浓度和脱硝成本,可实现对SNCR脱硝系统的多目标优化控制。该结果可为基于智能算法的水泥分解炉SNCR脱硝的多目标优化控制设计提供一定参考。

关键词：喷氨污泥掺烧选择性非催化还原优化控制 LightGBM 强化学习深度确定性策略梯度

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非饱和边坡中锚托板锚固尺寸的新算法

岩土力学 2024年第4期45卷 1003-1013,1025页

作者：彭俊国黄宇豪兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

锚托板支护结构因为其安全稳定、经济和安装简便等优点在填方加固边坡中得到推广应用。然而目前在锚托板支护结构设计过程中,锚托板尺寸仍没有成熟的计算方法,设计过于保守。利用对数螺旋线滑移面结合极限平衡法计算得到非饱和土的主动... 详细信息

锚托板支护结构因为其安全稳定、经济和安装简便等优点在填方加固边坡中得到推广应用。然而目前在锚托板支护结构设计过程中,锚托板尺寸仍没有成熟的计算方法,设计过于保守。利用对数螺旋线滑移面结合极限平衡法计算得到非饱和土的主动土压力。根据土体内部平衡求出每层锚托板所需承担的拉力,得到了锚托板尺寸的计算方法,根据滑移面的位置得到了锚托板自由段拉杆的最小设计长度。将主动土压力计算结果与现有的经典文献进行了对比分析,发现主动土压力系数变化趋势与现有结论一致。分析了降雨工况和地震工况对锚托板尺寸的影响,结果表明,在降雨强度较小时对锚托板锚固尺寸的影响可以忽略,但在同时考虑强降雨和地震时,会显著增加所需的锚托板锚固尺寸,最大增大幅度可达136.71%。分析结果可为锚托板锚固尺寸的设计提供参考。

关键词：锚托板非饱和土主动土压力降雨地震