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基于神经网络预测超快光纤激光器中超短脉冲非线性动力学

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基于神经网络预测超快光纤激光器中超短脉冲非线性动力学

作者：朱博威浙江农林大学

学位级别：硕士

随着超快光纤激光器向着更高的功率输出、更窄的脉冲宽度等目标的不断迈进,这类非线性光学系统出现了解析方法求解困难、数值方法的计算成本高的严重瓶颈,因此需要引入新方法来研究超快光纤激光器。本论文使用神经网络方法预测了超快光... 详细信息

随着超快光纤激光器向着更高的功率输出、更窄的脉冲宽度等目标的不断迈进,这类非线性光学系统出现了解析方法求解困难、数值方法的计算成本高的严重瓶颈,因此需要引入新方法来研究超快光纤激光器。本论文使用神经网络方法预测了超快光纤激光器中超短脉冲的非线性动力学行为,分析了光孤子的形成机制以及动力学特性。该工作为神经网络方法深入研究超短光脉冲传输的非线性动力学提供了借鉴,同时也为超快光纤激光器的实验设计与优化提供理论支撑。主要研究内容如下:1.针对传统物理信息神经网络中不同损失函数项之间的收敛速度存在显著差异的基本缺陷,本文提出了一种加权损失函数策略的优化方案。运用该新方法研究发现自陡峭效应和拉曼效应会导致双折射光纤中超短脉冲向相反的方向偏移,当两种效应强度相同,它们带来的脉冲偏移会相互抵消,从而实现光脉冲的稳定传输。此外,本文还预测了多种孤子的非线性动力学并逆向预测了控制方程的物理系数,预测误差大多在1%左右,具有很高的精度。这提供了一种研究超短光脉冲动力学行为的新的分析方法,对非线性动力学的研究具有重要意义。2.本文将学习率衰减策略引入到物理信息神经网络结构中,并将其应用于具有宇称-时间对称势的自散焦饱和非线性薛定谔方程的对称、不对称以及反对称孤子动力学的预测。结果表明,与传统物理信息神经网络相比,学习率衰减策略能够将损失函数的收敛程度从10提高到10,同时加快损失函数的收敛速度,从而使孤子动力学的预测距离提高接近一个数量级。在抗干扰性分析中,边界条件的波动对预测精度的影响最小,初始条件次之,控制方程条件最大。势函数中,折射率波动带来的干扰大于增益损耗近似计算带来的干扰。3.针对前馈神经网络信息传输方向单一的不足,本文运用长短时记忆网络对超快光纤激光器中的多种矢量倍周期脉动孤子的动力学进行研究。结果表明,无论从演化图还是周期性或者是脉冲强度角度看,长短时记忆网络的预测结果与仿真模拟结果具有很高的一致性。因此,神经网络方法可以为超短脉冲非线性动力学的研究提供更强大的工具和更丰富的思路。

关键词：超快光纤激光器光孤子神经网络

开关变换器磁性元器件场路耦合仿真及其优化设计

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开关变换器磁性元器件场路耦合仿真及其优化设计

作者：朱博威北京交通大学

学位级别：硕士

随着现代社会的发展,对开关变换器中磁性元器件要求越来越高,对其进一步优化迫在眉睫。而对磁性元器件本身分析和优化的时候,采用有限元仿真软件是有效的手段。但是在研究磁性元器件与电路之间相互影响以及分析激励复杂的开关变换器磁... 详细信息

随着现代社会的发展,对开关变换器中磁性元器件要求越来越高,对其进一步优化迫在眉睫。而对磁性元器件本身分析和优化的时候,采用有限元仿真软件是有效的手段。但是在研究磁性元器件与电路之间相互影响以及分析激励复杂的开关变换器磁性元器件问题的时候,只用有限元电磁场仿真无法准确模拟实际磁性元器件运行特性,而采用场路耦合仿真既可以考虑磁性元器件本身特性如磁路饱和、集肤效应、损耗等,又可考虑磁性元器件给电路带来的影响,如开关管的电压、电流尖峰等。论文首先介绍了场路耦合仿真方法及注意事项。然后针对变压器,详细分析比较了现有的几种变压器绕法的漏感、分布电容和绕组损耗;在交叉绕法的基础上,以进一步减小变压器漏感为出发点,提出了一种新型降低变压器漏感的绕法;然后在漏感、寄生电容、损耗三个方面对新型绕法和传统交叉绕法进行了理论分析和对比,并使用有限元仿真软件进行了相应的仿真验证;接着将新型变压器应用在了对漏感较为敏感的反激变换器中,对其进行了仿真分析,对比了采用传统交叉绕法和新型绕法变压器的反激变换器开关管漏源电压尖峰、开通电流尖峰,并进行了实验验证。仿真和实验结果都表明,论文提出的绕组在降低开关管电压应力和电路损耗方面具有优势。论文除了对变压器研究以外,还对电感器的气隙磁通效应和不同绕法下的寄生电容进行了分析。文章指出采用多气隙结构磁芯或者安排绕组避开气隙可以降低气隙扩散磁通造成的绕组损耗,并进行了仿真验证。最后利用场路耦合仿真的方法研究了混沌控制下的电感磁芯损耗问题。

关键词：磁性元器件场路耦合有限元仿真高频变压器交叉换位气隙扩散磁通绕组损耗

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宇航电源脉宽调制器单粒子效应试验研究

航天器环境工程 2020年第6期37卷 596-601页

作者：张倩倩朱博威马涛赵闯王儒北京卫星制造厂有限公司北京100190 北京市空间电源变换与控制工程技术研究中心北京100080

对分别采用UC1825L和UC1825AL的宇航电源模块试验装置进行重离子辐照试验,验证2款脉宽调制器的单粒子效应阈值。试验结果表明,UC1825L的抗单粒子效应能力优于UC1825AL——UC1825AL如发生单粒子效应,会导致电源模块输出电压出现短时间(40... 详细信息

对分别采用UC1825L和UC1825AL的宇航电源模块试验装置进行重离子辐照试验,验证2款脉宽调制器的单粒子效应阈值。试验结果表明,UC1825L的抗单粒子效应能力优于UC1825AL——UC1825AL如发生单粒子效应,会导致电源模块输出电压出现短时间(40~50 ms)下跌;而UC1825L如发生单粒子效应,对电源模块正常供电无影响。分析脉宽调制器受单粒子效应影响的机理,对比内部结构框图发现,UC1825AL比UC1825L多一个重启延时锁存器和一个故障锁存器,导致其对单粒子效应更敏感。研究结果可为宇航电源控制芯片的选用提供参考。

关键词：宇航电源脉宽调制器单粒子效应试验研究

一种基于金属薄膜柔性电极的海藻糖定量检测方法研究

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传感技术学报 2020年第10期33卷 1386-1390页

作者：方旭东宁景苑梅正昊张飞翔朱博威阮肖镕郜园园易晓梅惠国华浙江农林大学信息工程学院林业感知技术与智能装备国家林业局重点实验室浙江省林业智能监测重点实验室浙江杭州311300

本文采用柔性金属薄膜作为工作电极,Ag/AgCl(饱和KCl)电极作为参比电极,铂片电极作为对电极,采用伏安循环法(CV)和电流-时间法(i-t)检测了不同浓度海藻糖的电化学响应,并通过对数据的具体计算分析进行定量检测。结果证明所建立的检测方... 详细信息

本文采用柔性金属薄膜作为工作电极,Ag/AgCl(饱和KCl)电极作为参比电极,铂片电极作为对电极,采用伏安循环法(CV)和电流-时间法(i-t)检测了不同浓度海藻糖的电化学响应,并通过对数据的具体计算分析进行定量检测。结果证明所建立的检测方法灵敏度达0.1917 mA·cm^-2·mmol·L^-1,检测限达2.8244×10^-4 mmol·L^-1(S/N=3)。本传感器具有特异性好、灵敏度高、检测限低、响应速度快、检测方便等优点。柔性金属材料的使用为结构紧凑、可穿戴式微型电化学检测装备研发提供了一种新的思路。

关键词：电化学定量检测柔性材料金属薄膜海藻糖

基于多传感器信息融合的白芨霉变快速检测方法研究

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传感技术学报 2020年第5期33卷 650-654页

作者：宁景苑张飞翔陈佳琪刘怡朱博威毛欣怡项斌郜园园易晓梅惠国华周厚奎李剑浙江农林大学信息工程学院林业感知技术与智能装备国家林业局重点实验室浙江省林业智能监测重点实验室杭州311300

探索了一种基于多传感器融合感知的白芨霉变快速检测系统,采用多个气体传感器构建检测阵列,并建立了适用于白芨霉变快速检测的非线性信号分析模型,探索多传感器检测特征信息之间的耦合机制,采用构建检测系统实验检测了不同霉变程度的白... 详细信息

探索了一种基于多传感器融合感知的白芨霉变快速检测系统,采用多个气体传感器构建检测阵列,并建立了适用于白芨霉变快速检测的非线性信号分析模型,探索多传感器检测特征信息之间的耦合机制,采用构建检测系统实验检测了不同霉变程度的白芨样品,建立起白芨霉变快速检测模型,拟合参数表明该模型具有较好的拟合精度。验证实验证明本研究所建立的白芨霉变快速感知模型可以满足白芨霉变快速检测的需要。

关键词：多传感器白芨快速无损检测感知融合

CCS相较储能何时拥有成本优势?从中国电力系统低碳转型出发

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系统工程理论与实践 2025年第1期45.0卷 109-126页

作者：林伯强刘智威厦门大学管理学院中国能源政策研究院

在低碳转型的背景下,中国的电力系统需要尽快完成由以煤电为主转向以风光等可再生能源为主的低碳转型.随着风光发电在电力供给侧的占比逐渐增加,由风光发电带来的波动性和不稳定性等问题会给电网带来越来越大的运行压力,同时中国的电力... 详细信息

在低碳转型的背景下,中国的电力系统需要尽快完成由以煤电为主转向以风光等可再生能源为主的低碳转型.随着风光发电在电力供给侧的占比逐渐增加,由风光发电带来的波动性和不稳定性等问题会给电网带来越来越大的运行压力,同时中国的电力需求也依然保持较快的增长速度,面对需求侧的增长和供给侧的结构转变,电网需要配置更多的灵活性电源来保证自身安全稳定运行.“储能+风光”和“CCS (carbon capture and storage,碳捕获及封存)+煤电”是两种可行的低碳稳定的灵活电源方案,本研究基于小时级电力负荷,通过构建仿真模型平衡电力供需,考虑碳排放,电力需求,可再生发展目标等因素,评估并对比“储能+风光”和“CCS+煤电”两种方案.结果显示风光发电占比较低时,“储能+风光”成本更低;风光发电占比较高时,“CCS+煤电”成本更低.可以预见,未来“储能+风光”和“CCS+煤电”都有其发展的必要性.政府应当并重布局发展CCS和储能,保证在“CCS+煤电”成本优势点到来时已经形成完整成熟的产业链和市场环境.

关键词：碳捕获与封存储能煤电电力系统低碳转型

霉变小麦的电子鼻区分及其传感器阵列选择优化

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传感技术学报 2019年第5期32卷 688-692,710页

作者：郑豪男周志鑫施佩影朱博威张飞翔毛欣怡阮肖镕屠佳云郜园园易晓梅惠国华李剑浙江农林大学信息工程学院林业感知技术与智能装备国家林业局重点实验室浙江省林业智能监测重点实验室杭州311300 浙江北极品水产有限公司杭州311215

采用电子鼻区分不同霉变程度的扬麦23号样品,连续检测不同霉变程度小麦样品,并记录检测数据。将检测数据耦合到双稳态随机共振系统,调解系统参数诱发产生共振,依据系统输出信噪比特征值建立小麦霉变程度预测模型。为了提高电子鼻对霉变... 详细信息

采用电子鼻区分不同霉变程度的扬麦23号样品,连续检测不同霉变程度小麦样品,并记录检测数据。将检测数据耦合到双稳态随机共振系统,调解系统参数诱发产生共振,依据系统输出信噪比特征值建立小麦霉变程度预测模型。为了提高电子鼻对霉变小麦样品区分效果,进行了电子鼻传感器负荷加载分析,对电子鼻传感器阵列进行了优化研究,结果表明传感器阵列优化可有效提高电子鼻检测小麦霉变程度的准确度。采用华麦6号样品构建验证实验,结果证明所建立的方法具有较好的应用意义,并具有普遍意义上的适用性。

关键词：小麦霉变电子鼻传感器阵列优化随机共振

高压大容量介电储能脉冲电容器电热耦合仿真分析与原位测试

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电工技术学报 2025年第1期40卷 217-225页

作者：朱博峰张晓张冠祥王鑫鲁军勇海军工程大学电磁能技术全国重点实验室武汉430033

连发温升是导致电磁发射用脉冲电容器储能特性劣化甚至失效的重要因素,以往的薄膜电容器温度分布研究方法和结论缺乏对于极端应用工况等效性和测量结果进行全面、准确及实时性的考量。该文结合理论分析、有限元仿真以及原位测试等手段... 详细信息

连发温升是导致电磁发射用脉冲电容器储能特性劣化甚至失效的重要因素,以往的薄膜电容器温度分布研究方法和结论缺乏对于极端应用工况等效性和测量结果进行全面、准确及实时性的考量。该文结合理论分析、有限元仿真以及原位测试等手段系统地研究了一种高压大容量脉冲电容器在连续浪涌电流冲击工况下的内部温升问题。研究结果表明,在完成连续的50次脉冲放电后,仅由电容器内部电流焦耳热和自愈生热导致的温升约为0.7~0.9℃,但在并联汇流排热传导的作用下,电容器单体端部温升最高可达21℃,可见影响脉冲电容器内部芯子最大温升和应用安全的主要因素是芯子外部的热传导。该文的研究方法和结论对于改进电磁发射用脉冲电容器散热工艺,进而提高其在极端应用工况下的工作可靠性具有积极意义和参考价值。

关键词：介电储能脉冲电容器电热耦合原位测试

再生耐火材料的物理化学特性及其影响因素研究

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山西冶金 2025年第01期 77-79+82页

作者：朱博湖南湘钢瑞泰科技有限公司

再生耐火材料凭借其自身出色的耐高温表现和资源节约优势，于冶金、陶瓷以及化工等领域备受瞩目。伴随环保观念的日益强化，针对其物理化学特质及影响要素展开研究显得极为关键。首先对再生耐火材料进行分类，明确其主要涵盖工业废料再... 详细信息

再生耐火材料凭借其自身出色的耐高温表现和资源节约优势，于冶金、陶瓷以及化工等领域备受瞩目。伴随环保观念的日益强化，针对其物理化学特质及影响要素展开研究显得极为关键。首先对再生耐火材料进行分类，明确其主要涵盖工业废料再生耐火材料与自然矿物再生耐火材料；随后探究了该材料的密度、导热性能和吸水比例等物理特性，以及如耐酸碱性等化学特性和化学成分对于材料性能产生的作用；最终剖析了制备流程和环境条件对再生耐火材料稳定性与耐火性能的整体影响，为其应用和开发提供了理论支撑与实践引导。

关键词：再生耐火材料物理化学特性分类影响因素耐火性能