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基于SH367309锂电池组均衡管理系统研究与设计

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基于SH367309锂电池组均衡管理系统研究与设计

作者：邓前重庆理工大学

学位级别：硕士

随着能源危机与环境问题日益突出,锂电池在新能源行业需求剧增,由于其具有能量密度高、循环寿命长、稳定性好等优势性能,在低速电动车市场得到了广泛应用。单体锂电池容量小、电压低,为了满足实际应用中对电压等级、容量的需求,通常需... 详细信息

随着能源危机与环境问题日益突出,锂电池在新能源行业需求剧增,由于其具有能量密度高、循环寿命长、稳定性好等优势性能,在低速电动车市场得到了广泛应用。单体锂电池容量小、电压低,为了满足实际应用中对电压等级、容量的需求,通常需要将多节单体锂电池进行串并联组合使用。由于不同单体电池间性能存在不一致性,使得锂电池组在使用中存在可用容量降低的问题。针对此问题展开研究。首先,针对传统被动均衡技术难以解决电池组内单体电池端压不一致问题,提出了一种均衡充电电流与耗散电流相配匹的无过充间歇式被动均衡技术方案。该方案通过SH367309采集单体电池端压信息,当单体电池端压达到均衡电压阈值时将充电回路由正常充电回路切换为均衡充电电路,并开启与相应单体电池并联的耗散单元,均衡充电电路调节均衡充电电流与耗散电流相匹配,充电过程无冲击电流出现,因此在均衡充电过程中单体电池不会出现过充故障,同时,均衡充电电流与耗散电流均采用脉冲方式控制,使得均衡充电结束单体电池能量更加饱和。其次,在提出的无过充间歇式被动均衡技术的基础上,设计了一套硬软件功能完整的SH367309锂电池组均衡管理系统。硬件设计方面,对主控及供电电路、均衡充电电路与耗散单元、锂电池数字前端管理芯片及外围电路和辅助单元电路进行了原理分析与主要元器件选型。程序设计方面,设计并编写了系统主程序、数据采集程序、充放电管理程序、均衡控制程序、SOC估算程序和通信程序。最后,研制了一套带有无过充间歇式被动均衡技术的SH367309锂电池组均衡管理系统试验样机。利用该实验样机对19串15Ah磷酸铁锂电池组进行了均衡充电实验,均衡充电结束后锂电池组最大端压差从无均衡功能充电结束的200m V降至10m V以内,单体电池端压趋于一致,同时在充电过程无过充故障产生,均衡充电结束后单体电池端压与均衡阈值电压仅相差21m V。验证了无过充间歇式被动均衡技术的正确性与可行性。

关键词：锂电池被动均衡间歇式均衡无过充均衡管理系统

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通信高效的个性化联邦学习研究

通信高效的个性化联邦学习研究

作者：李祥前曲阜师范大学

学位级别：硕士

联邦学习作为一种分布式机器学习范例,允许客户端在无需将本地数据传输至中央服务器的情况下共同训练全局共享模型,能够有效地避免隐私泄漏。在实际应用中,客户端的数据往往呈现非独立同分布的特点,这种数据统计异构性严重制约了全局共... 详细信息

联邦学习作为一种分布式机器学习范例,允许客户端在无需将本地数据传输至中央服务器的情况下共同训练全局共享模型,能够有效地避免隐私泄漏。在实际应用中,客户端的数据往往呈现非独立同分布的特点,这种数据统计异构性严重制约了全局共享模型的性能。个性化联邦学习为每个客户端训练一个专有模型,准确地捕捉客户端本地数据的统计特征,使客户端在数据非独立同分布时仍能训练高性能的模型。个性化联邦学习问题得到了广泛研究和应用,但目前的研究结果存在明显的局限性。首先,数据分布相似的客户端之间未加强协作,而且未考虑模型的不同层的参数特征;其次,未充分考虑客户端向中央服务器上传模型参数时通信资源消耗问题,通信效率仍有待提高。本文的主要研究目标是设计通信高效的个性化联邦学习算法,以应对上述挑战。本文的主要研究内容和创新点归纳如下。(1)针对异构数据影响全局模型性能问题,本文分别在客户端-服务器两层架构和客户端-边缘服务器-云服务器三层架构上提出了基于相似性聚合的个性化联邦学习算法。在前者架构中,中央服务器引入相似性模型聚合,为每个客户端聚合一个个性化模型,根据模型之间的相似性设置聚合权重,促进数据分布相似的客户端之间的协作。进一步,为了充分考虑本地模型的不同层的参数特征,同时考虑本地模型的聚合速度,中央服务器仅对本地模型的较深层进行相似性聚合,而较浅层则采用平均聚合,不仅提升了全局模型的泛化能力,而且提高了算法性能。在后者架构中,边缘服务器维护一个本地模型和一个全局模型。边缘服务器协助客户端完成本地训练并聚合客户端上传的模型参数。云服务器使用相似性聚合方法再次聚合边缘服务器上传的全局模型。边缘服务器使用可学习的混合参数混合边缘服务器的本地模型和云服务器的全局模型,体现模型个性化。另外,为了进一步提升个性化模型的性能,客户端引入两个可学习的数据标准化参数,对数据进行标准化,减小数据的异构性。(2)针对客户端上传完整本地模型参数的通信效率低下的问题,本文提出了一种基于梯度压缩和误差补偿的通信高效的个性化联邦学习算法,不仅降低客户端的通信成本,而且能够降低客户端的存储成本。首先,每个客户端设置一个梯度上传的阈值,只有当更新梯度的L2范数大于预设阈值时,客户端才将该梯度上传至中央服务器,以减少上传梯度的数量。然后,客户端采用Top-k稀疏化方法对上传的梯度进行压缩,进一步降低通信成本。梯度压缩产生的误差影响聚合模型的精度和收敛速度,为了解决这一问题,本文引入误差补偿过程,把梯度压缩误差保存在客户端的本地内存中,在下一轮训练中用梯度压缩误差补偿更新梯度。客户端直接保存误差需要耗费大量内存资源,本文再次采用Top-k稀疏化压缩误差,能够降低客户端的内存成本。本文在MNIST、FMNIST、CIFAR10等公开数据集上进行实验,与最新的研究成果进行比较,实验结果表明,本文提出的算法不仅能够提高模型的测试精度,而且能够降低客户端的通信成本和内存成本。

关键词：联邦学习个性化高效通信梯度压缩

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基于共享储能的台区多元负荷协同控制策略

电力自动化设备 2024年第1期44卷 32-39页

作者：吕斌黄丹丁宏吕朋朋国网安徽省电力有限公司安徽合肥230022 国网安徽省电力有限公司营销服务中心安徽合肥230088 国网电力科学研究院江苏南京211106

大规模不确定可再生能源的接入,对台区电网负荷的灵活性调整提出了更高的要求。基于共享储能的商业模式,考虑各类电器设备的用电及功能特性,提出了台区多元负荷协同控制策略。提出了基于共享储能的台区多元负荷协同优化框架,并详细阐述... 详细信息

大规模不确定可再生能源的接入,对台区电网负荷的灵活性调整提出了更高的要求。基于共享储能的商业模式,考虑各类电器设备的用电及功能特性,提出了台区多元负荷协同控制策略。提出了基于共享储能的台区多元负荷协同优化框架,并详细阐述了多元负荷的协同控制过程;根据负荷的可调特性,对用户负荷进行分类,建立负荷功率模型和舒适度成本模型;建立了以用电综合成本最低为目标的用户层优化模型和以调峰为目标的台区层优化模型。基于实际数据进行仿真验证,结果表明所提控制策略可以有效保证新能源的消纳,降低峰值负荷,并协助用户参与电力辅助服务市场。

关键词：共享储能可再生能源消纳多元负荷需求响应调峰辅助服务协同控制

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元代黄河流域气候剧变与植棉业推广

河南大学学报(社会科学版) 2024年第05期64卷 38-40+153页

作者：孙朋朋河南大学黄河文明与可持续发展研究中心

黄河流域是中华文明的主要发祥地,所孕育的农耕文明深远地影响了中国古代经济、政治和文化,而作为农业生产主要资源的气候,无疑又是基础要素之一。这就使生长在黄河岸边的我们对历史时期黄河流域气候变化与农耕文明演变高度关注,乃至充... 详细信息

黄河流域是中华文明的主要发祥地,所孕育的农耕文明深远地影响了中国古代经济、政治和文化,而作为农业生产主要资源的气候,无疑又是基础要素之一。这就使生长在黄河岸边的我们对历史时期黄河流域气候变化与农耕文明演变高度关注,乃至充满感情。这既是历史观照,是地理审视,是现实关怀,恐怕更深层的还是个人生命体验。2012年拙作《北宋开封气象编年史》出版后,据中国科学院自然科学史研究所研究员韩毅先生告知,有关院士很重视,并指出如果在时间上贯穿就更有价值了。而今,我们做的就是这个初步工作,希冀学界更多地关注。本次笔谈论文以古代史下半段为研究时段。张仲胤《天时与人谋:魏晋气候变迁与黄河流域农业生产》提出,气候变迁作为影响农业生产的重要因素,其影响机制是复杂的。魏晋时期的寒冷干旱气候等不仅严重冲击了黄河流域的农业生产,还促进了农田水利设施兴建与农业技术提升;由于后者,魏晋时期的粮食产量突破“冷抑暖扬”规律而反超两汉。李杰文《唐代黄河流域气候变化下的甜瓜种植》认为唐前期黄河流域气候温暖湿润,中后期渐趋寒冷干旱,气候变迁导致甜瓜种植及消费情况发生变化,甜瓜在唐代经历了从珍稀到常见、再从常见到珍稀的过程,文士则赋予其文化意蕴。惠冬《气候、社会与10-13世纪黄河中下游稻作区的演变》指出,作为对气候敏感度较高的传统农业中的重要作物的水稻,对研究历史时期气候变迁与农耕演进具有显著的指标意义,而随着温暖-寒冷周期的变化等,10-13世纪的黄河中下游地区的稻作区由扩张趋向收缩,稻作区的演变是天人共塑的一种历史农业景观。孙朋朋《元代黄河流域气候剧变与植棉业推广》发现,黄河流域气候在元朝前期至中后期发生了由温暖适宜骤然入冷的变化,导致喜温经济作物的生产效益显著降低,经济作物种植结构亦产生相应调整,棉花作为新兴经济作物遂在黄河流域得到广泛种植。宋先杰《气候变迁、社会选择与明清黄河中下游柳树的兴盛》选择具有耐寒、易成活、生长快等特点的柳树,考察在小冰期影响下的明清时期黄河中下游地区植被的适应、生存,柳树得以成为黄河中下游的主要植被景观。

关键词：黄河流域气候变化农耕文明

厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床脱氮效能及微生物群落结构空间响应

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厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床脱氮效能及微生物群落结构空间响应

作者：石浩前南京信息工程大学

学位级别：硕士

F/O阴离子取代调控ZnGa_(2)O_(4):Cr^(3+)近红外发光

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发光学报 2024年第6期45卷 923-931页

作者：伍宇博于世杰黄前兴邵起越东南大学材料科学与工程学院江苏南京210089

采用高温固相法制备了一系列ZnGa_(2)O_(4):xCr^(3+),yMgF_(2)荧光粉,并研究其物相结构和发光性能。结果表明,MgF_(2)掺杂起主导作用的是F离子,F/O阴离子取代形成局域环境不同的[CrO_(6)]和[Cr(O,F)_(6)]发光中心,使ZnGa_(2)O_(4):Cr^(3+)发光谱显著宽化。进而通过增加Cr^(3+)浓度使发射谱不断红移,实现了峰值波长689~900nm波段可调发光;稳/瞬态光谱学分析表明谱峰大幅红移来自于不同Cr^(3+)发光中心间的能量传递。优化样品ZnGa_(2)O_(4):0.1Cr^(3+),0.2MgF_(2)(ZMGOF∶0.1Cr^(3+))表现出较好的综合性能,蓝光激发下宽带近红外发射覆盖700~1200nm波段,峰值波长885nm、半高宽215nm;且具有较为优异的发光效率和热稳定性,内、外量子效率分别为92.3%和48.1%,100℃强度保持率约89.6%。采用ZMGOF:0.1Cr^(3+)荧光粉封装制成的LED器件在100mA电流驱动下近红外光输出功率约34.5mW,能量转换效率约12.3%。

关键词：荧光粉 LED 近红外 Cr^(3+)激活阴离子取代

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基于故障敏感度学习和集成学习的可诊断性设计方法

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兵工学报 2024年第7期45卷 2451-2462页

作者：吕佳朋史贤俊王元鑫海军航空大学山东烟台264001 海军航空大学青岛校区山东青岛266041

对系统进行可诊断性设计,能优化诊断方案、提升诊断方案与系统的契合程度,对于准确检测或隔离系统故障具有重大意义。为此提出一种基于故障敏感度学习和集成学习的可诊断性设计方法。对于采集到的不同状态下的系统测试点信号进行特征提... 详细信息

对系统进行可诊断性设计,能优化诊断方案、提升诊断方案与系统的契合程度,对于准确检测或隔离系统故障具有重大意义。为此提出一种基于故障敏感度学习和集成学习的可诊断性设计方法。对于采集到的不同状态下的系统测试点信号进行特征提取,结合系统的可诊断性评价结果,提出特征贡献度量化算法,对信号中不同特征对故障诊断的贡献度进行评估,使用改进的D-S证据理论算法对不同信号的特征进行融合,确定适用于故障检测与隔离的故障敏感特征集合;采用集成学习方法对基分类器的诊断效果进行加强,最终获得对当前系统的诊断方案。仿真实验结果表明,采用新的可诊断性设计方法设计出来的针对系统的诊断方案,可以对系统故障进行良好的诊断,其中与未进行故障敏感度学习环节相比,故障诊断的错误率由5.33%下降到2.66%,与未进行集成学习环节相比,故障诊断的错误率由16.22%(基诊断器的平均值)下降到2.66%。在与其他诊断方案的对比实验中,新方法的故障诊断错误率相较于对比方法的平均值下降了3.34%。

关键词：可诊断性设计故障敏感度集成学习自适应提升

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基于聚四氢呋喃与聚乙交酯共聚物的制备及聚氨酯化研究

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基于聚四氢呋喃与聚乙交酯共聚物的制备及聚氨酯化研究

作者：李伟前北京化工大学

学位级别：硕士

随着环保形势的日益严峻,可降解材料的应用必将越来越广,作为新兴的生物基材料,聚乙交酯(PGA)具有高结晶性,高强度,高阻隔性,快降解等优点,其在生物医疗,包装等领域具有巨大的应用潜力。但由于PGA韧性差,难加工等问题导致其应用受限。此... 详细信息

随着环保形势的日益严峻,可降解材料的应用必将越来越广,作为新兴的生物基材料,聚乙交酯(PGA)具有高结晶性,高强度,高阻隔性,快降解等优点,其在生物医疗,包装等领域具有巨大的应用潜力。但由于PGA韧性差,难加工等问题导致其应用受限。此外,目前只有少数公司具备生产高纯度乙交酯的能力,从原料上提升了医用PGA的成本。最后,当前对PGA材料缺乏系统性的研究,尤其是涉及PGA共聚物合成方面,与聚乳酸,聚己内酯的共聚以外的新型共聚物少有报道,相应的功能化材料也较少。本研究首先探索了高纯度乙交酯的制备方法,并利用聚四氢呋喃(PTMG)与PGA合成嵌段聚合物,在此基础上制备聚氨酯来改善其韧性并进行功能化,合成了具有形状记忆性能的聚氨酯材料。相关研究工作如下:(1)探索了乙交酯单体的裂解制备方法,将商品化的粗低分子量的聚乙交酯进行裂解反应,采用高温高真空且为无溶剂的熔融体系进行裂解,并使用乙酸乙酯对产物进行重结晶处理,通过与市售的商品级乙交酯对比,证明产物为乙交酯,且体系中杂质含量较低。(2)成功合成了不同分子量的聚乙交酯-嵌段-聚四氢呋喃-嵌段-聚乙交酯(PGA-PTMG-PGA)的三嵌段共聚物,对特定样品的PTMG结晶过程导致球晶正负性发生变化的有趣现象进行分析表征,提出了该过程的发生是由于PTMG结晶受到前期PGA晶体影响所导致。(3)将上述嵌段共聚物与PTMG均聚物结合制备了具有形状记忆性能的聚氨酯材料,研究了其结晶性能,并据此确定了聚氨酯的形状记忆温度等参数,对材料的形状记忆能力进行了测试,提出了该形状记忆材料的潜在应用方向。

关键词：聚乙交酯聚四氢呋喃二醇聚氨酯结晶形状记忆

基于分布式光纤传感技术的海洋环境下钢管桩腐蚀监测研究

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基于分布式光纤传感技术的海洋环境下钢管桩腐蚀监测研究

作者：庞前广西大学

学位级别：硕士