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砂土中吸力筒基础抗拔数值模拟研究:系泊深度效应

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岩土力学 2024年第7期45卷 2187-2194页

作者：季慧彭宇吴则祥涂冬媚中国人民解放军32576部队广东广州510110 香港理工大学土木与环境工程学院中国香港999077 温州大学建筑工程学院浙江温州325000 温州理工学院建筑与土木工程学院浙江温州325000

针对锚线斜拉作用下吸力筒与砂土相互作用的微观特征仍不清楚这一问题,采用离散元(discrete element method,简称DEM)-有限元(finite element method,简称FEM)耦合数值方法,从宏观到微观角度分析系泊点深度对吸力筒基础抗拔性能的影响... 详细信息

针对锚线斜拉作用下吸力筒与砂土相互作用的微观特征仍不清楚这一问题,采用离散元(discrete element method,简称DEM)-有限元(finite element method,简称FEM)耦合数值方法,从宏观到微观角度分析系泊点深度对吸力筒基础抗拔性能的影响。在建模中,采用FEM中有限元网格来模拟吸力筒,采用DEM中颗粒来模拟吸力筒周围砂土,并通过控制滚轴运动来模拟锚线的拉作用。结果表明:吸力筒的拉力-位移曲线存在峰值拉力,且与不同系泊点深度下吸力筒运动模式有密切关系;吸力筒旋转方向、拔出位移的反转临界系泊深度点位于吸力筒从顶部往下h=66.7%深度附近(即吸力筒深度的2/3处,h为系泊深度)。此外,从颗粒尺度分析了土体变形及破坏行为,最终确定了吸力筒-颗粒土相互作用的破坏模式。研究结果表明,忽略锚线的系泊点深度将会导致误判吸力筒的承载能力及与土体的破坏模式。

关键词：吸力筒抗拔 DEM-FEM耦合深度效应土体变形

考虑频差分区的储能辅助火电机组调频控制策略研究

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华北电力大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 126-133,142页

作者：刘磊刘鑫屏华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

为了解决大规模新能源发电并网带来火电机组调频不足的问题,利用储能电池快速响应的特性,提出了一种储能辅助火电机组维持电网频率稳定的优化控制策略。通过对储能死区和火电机组死区的分析,以这两种死区为边界,将频率偏差分为三个区域... 详细信息

为了解决大规模新能源发电并网带来火电机组调频不足的问题,利用储能电池快速响应的特性,提出了一种储能辅助火电机组维持电网频率稳定的优化控制策略。通过对储能死区和火电机组死区的分析,以这两种死区为边界,将频率偏差分为三个区域,根据各个区域的调频需求以及虚拟下垂控制、虚拟惯性控制的优点,采取不同的策略,最大程度抑制频率偏差及其变化率的恶化。考虑到储能容量这个因素,采用优化后的logistic函数调节单位功率系数(即下垂和惯性系数),防止荷电状态过快的达到越限区域。最后通过Matlab/Simulink对阶跃负荷扰动和连续负荷扰动两种工况下进行仿真,结果表明该控制策略不仅可以降低火电机组的输出功率,还可以显著抑制频率偏差的恶化速度,减少频率恢复稳定的时间,提高了系统的稳定性。

关键词：一次调频虚拟下垂控制虚拟惯性控制荷电状态储能系统

切缸运行工况下低压缸次末级温度增益分类识别

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华北电力大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 126-133页

作者：姚珺刘鑫屏华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

供热机组低压缸切缸运行下,低压缸次末级温度对低压缸进汽流量实际对象存在强非线性问题,其增益随进汽流量大小及正负变化。根据低压缸次末级温度对进汽流量增益进行分类,把研究可解决对象强非线性问题的方法转换为已经研究成熟的多模... 详细信息

供热机组低压缸切缸运行下,低压缸次末级温度对低压缸进汽流量实际对象存在强非线性问题,其增益随进汽流量大小及正负变化。根据低压缸次末级温度对进汽流量增益进行分类,把研究可解决对象强非线性问题的方法转换为已经研究成熟的多模型控制方法。提出一种低压缸次末级温度对进汽流量增益进行分类识别的方法:将次末级温度及进汽流量作为特征变量,使用模糊C均值聚类算法将实际对象增益分为4类,通过D-S证据理论对待判别数据的两个特征变量进行数据融合,最大隶属度对应类别即为判别结果。以某电厂实际对象为例,利用D-S证据理论能将各待判别的数据依据聚类中心进行判别,判别结果相较于普通欧氏距离判别更加准确可靠。

关键词：切缸运行强非线性模糊C均值聚类算法 D-S证据理论

基于混合算法下RBF神经网络的执行机构非线性特性在线辨识与补偿

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动力工程学报 2024年第5期44卷 792-801页

作者：刘鑫屏陈艺文董子健华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

针对控制系统中执行机构非线性特性在线辨识及补偿问题,研究了一种基于变步长核最小均方(SVSKLMS)和遗传算法结合的混合径向基(VHRBF)神经网络。利用径向基(RBF)神经网络不依赖于精确的数学模型即可得到被控对象信息的特点,建立了控制... 详细信息

针对控制系统中执行机构非线性特性在线辨识及补偿问题,研究了一种基于变步长核最小均方(SVSKLMS)和遗传算法结合的混合径向基(VHRBF)神经网络。利用径向基(RBF)神经网络不依赖于精确的数学模型即可得到被控对象信息的特点,建立了控制系统执行机构的非线性特性模型;为解决传统RBF神经网络辨识性能差的问题,使用遗传算法(GA)对神经网络的中心向量和方差进行优化,利用SVSKLMS算法对RBF神经网络模型中的权重进行优化,进而得到最佳的RBF神经网络。基于VHRBF神经网络及其逆模型补偿器对执行机构非线性特性进行在线辨识及补偿。仿真结果表明:与其他算法训练下的RBF神经网络相比,所提出的VHRBF神经网络能够精确辨识并补偿执行机构的非线性特性,并且具有更快的收敛速度、更优的收敛性能。

关键词： RBF神经网络在线辨识与补偿执行机构非线性特性

基于半监督竞争聚类和改进Apriori算法的大型火电机组燃烧优化

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华北电力大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 133-142页

作者：刘鑫屏李波华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

为消纳大规模新能源并网,火电机组通过数据挖掘进行燃烧优化时需处理更高维度、更大存量的数据,现有无监督聚类/Apriori算法挖掘效率低不适应机组高灵活性运行要求。针对此问题,在无监督聚类算法中引入约束惩罚因子使之转为半监督聚类... 详细信息

为消纳大规模新能源并网,火电机组通过数据挖掘进行燃烧优化时需处理更高维度、更大存量的数据,现有无监督聚类/Apriori算法挖掘效率低不适应机组高灵活性运行要求。针对此问题,在无监督聚类算法中引入约束惩罚因子使之转为半监督聚类以提高聚类效率,并基于划分思想对Apriori算法进行改进以避免冗余规则的产生,提高挖掘效率,形成基于半监督竞争聚类与划分关联规则挖掘结合的新数据挖掘算法。以某电厂660 MW机组为例,用新算法进行数据挖掘,得到各运行参数优化值,建立典型样本库实施燃烧优化,并与改进前算法做对比。结果表明:新算法提高了挖掘效率与存储空间利用率,对于大型火电机组的燃烧优化有一定的实际应用价值。

关键词：燃烧优化数据挖掘典型样本库模糊聚类关联规则大数据

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基于大概念的小学语文单元整体作业设计研究

基于大概念的小学语文单元整体作业设计研究

作者：涂爽长江大学

学位级别：硕士

面向复杂场景基于深度学习的图像语义分割算法研究

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面向复杂场景基于深度学习的图像语义分割算法研究

作者：涂章洋南昌大学

学位级别：硕士

语义分割对于自动驾驶、视觉语义SLAM、自主导航以及医学影像辅助等应用领域来说具有举足轻重的作用。在实际应用中,许多分割场景都面临着背景复杂和图像成像时产生的光源干扰等挑战。这些问题往往导致传统的语义分割算法在关键区域无... 详细信息

语义分割对于自动驾驶、视觉语义SLAM、自主导航以及医学影像辅助等应用领域来说具有举足轻重的作用。在实际应用中,许多分割场景都面临着背景复杂和图像成像时产生的光源干扰等挑战。这些问题往往导致传统的语义分割算法在关键区域无法达到理想的分割效果。为了应对这些挑战,本文在复杂场景的道路数据集下进行基于深度学习的语义分割算法研究,主要工作如下:(1)为了提升基础网络的特征提取能力,展开研究融合多尺度特征提取的语义分割方法。本文首先基于CNN和Transformer的编码-解码器网络结构进行了语义分割实验,挑选出了性能更为优秀的Link Net与本文设计的多尺度特征提取模块(MFE模块)进行融合,该模块结合了多尺度空洞卷积和全局池化技术来提取特征。融合后的MFE-Link Net模型在CHN6-CUG道路数据集上的分割性能指标和可视化结果上均优于多个经典的多尺度特征提取网络,Io U指标和F1指标相较于Link Net分别提升了1.4%和0.9%。(2)针对编码器-解码器结构中跳跃连接可能对上采样特征产生干扰的问题,本文提出了一种新颖的混合位置选择卷积核注意力模块,该注意力模块能够在自适应地关注不同卷积核分支中的位置信息,从而传递更为有效的特征。实验结果表明,该注意力模块与MFE-Link Net融合的模型在CHN6-CUG道路数据集上的综合性能指标和可视化结果上均优于其他注意力模块与MFELink Net融合的模型。得到的最优模型在Io U指标和F1指标上相较于Link Net分别提升了3.4%和2.1%。并且在Deep Globe道路数据集上也得到了最优的综合性能指标和可视化结果,相较于Link Net分别提升了2.6%和1.6%,充分验证了本文所提方法的有效性。

关键词：语义分割深度学习特征提取注意力机制

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杭州西湖滨水植物调查与景观评价研究

杭州西湖滨水植物调查与景观评价研究

作者：涂延娟浙江农林大学

学位级别：硕士

杭州西湖植物景观是中国园林美学的杰出代表,目前关于西湖植物景观的研究主要聚焦于西湖周边公园,而对西湖滨水植物资源调查和景观评价的专题研究文献较少。本研究以西湖滨水植物为对象,在全面踏勘基础上,采用随机样方、样线法进行植物... 详细信息

杭州西湖植物景观是中国园林美学的杰出代表,目前关于西湖植物景观的研究主要聚焦于西湖周边公园,而对西湖滨水植物资源调查和景观评价的专题研究文献较少。本研究以西湖滨水植物为对象,在全面踏勘基础上,采用随机样方、样线法进行植物种类、群落类型调查,结合SBE-AHP法对选取的典型滨水植物景观现状进行评价,探讨西湖滨水植物资源和景观营造的优化策略。研究结果如下:(1)经调查,西湖滨水植物有271种,隶属96科188属,其中,蕨类植物3科4属4种,裸子植物6科8属11种,双子叶植物69科136属197种,单子叶植物18科40属59种。种类以蔷薇科最多,其次是菊科,植物区系地理组成具有明显的泛热带和北温带特征。乡土和外来植物比例为1.40:1.00,乡土植物应用率不高,外来入侵植物占滨水植物总数的13.65%。滨水乔灌草的比例为1.00:0.89:1.69,灌木数量略显不足。四季植物景观明显,其中夏季景观最为丰富、冬季景观相对单一。(2)115个随机西湖滨水植物群落调查结果显示,岸上和驳岸植物群落以乔-灌-草为主,水杉、垂柳、桂花、香樟等应用频度和重要值居前;水生植物群落以单层挺水型为主,荷花、再力花、芦竹、花菖蒲等应用频度和重要值居前。群落Margalef物种丰富度指数平均为1.17,Simpson优势度指数平均为0.62,Shannon-Wiener多样性指数平均为0.91,Pielou均匀度指数平均为0.54。群落多样性指数分层计算可知:表现为草本层>乔木层>灌木层。(3)对50个典型滨水植物景观综合评价显示,西湖滨水植物景观处于中等偏上水平,仍有一定提升空间。其中,Ⅰ级群落数量相对较少(3个),Ⅱ级(27个)和Ⅲ级(16个)群落构成了主要的滨水景观组成。西湖滨水植物景观评价体系中生态功能(0.3653)>美学功能(0.2451)>社会功能(0.2262)。将SBE法与AHP法评价结果进行Kendall's W协调系数检验,其结果为W=0.987,说明两种评价方法评价所得到的排名结果具有良好的一致性。(4)实地调研和综合评价表明,目前西湖滨水植物景观主要存在乡土植物种类不够丰富、地域特色彰显不足、存在外来入侵植物侵害等问题。未来可以通过适度增加乡土植物、构建特色植物群落、丰富观赏植物种类等优化措施,以期更好地提升西湖滨水景观效果。

关键词：滨水植物植物群落景观评价杭州西湖

串联式油电混动多旋翼无人机飞控系统硬件在环研究

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串联式油电混动多旋翼无人机飞控系统硬件在环研究

作者：涂钏重庆交通大学

学位级别：硕士

纯电无人机受锂电池的能量密度限制等因素,飞行续航能力难以大幅提升,这推动了新型动力结构的发展。其中,串联式油电混动系统是重要的发展方向,此结构通过提高能源的利用效率,有效延长了无人机的飞行航时。但串联式油电混动无人机结构... 详细信息

纯电无人机受锂电池的能量密度限制等因素,飞行续航能力难以大幅提升,这推动了新型动力结构的发展。其中,串联式油电混动系统是重要的发展方向,此结构通过提高能源的利用效率,有效延长了无人机的飞行航时。但串联式油电混动无人机结构复杂、量级较大,在其飞控系统的研究过程中,实际飞行测试的成本较高,且效率低下。故本文以一款“串联式油电混动六旋翼无人机”为研究对象,对其进行飞控系统硬件在环平台研究,主要内容如下:(1)建立混动六旋翼机体模型。本文利用Matlab/Simulink软件对整机机体动力学-运动学建模,对每一个机体部件进行力学及运动学分析;在确定了整体起飞重量和安全起飞油门之后,对螺旋桨、电机和电调等部件进行选型,并确定驱动部件选型为:Carbon 2885螺旋桨、T-MOTOR电机及Platinum 60A V4电调,以此来完善机体Simulink仿真模型的常参数,例如单桨综合拉力系数、电机曲线系数等。并进行功率仿真测试,结果显示,起飞质量为18kg的无人机,巡航时功率为1.7kw。(2)建立串联式油电混动系统实验模型。为实现模型的可观性,本文先通过EDA软件对整个系统的硬件原理图进行设计;然后通过仿真软件Matlab/Simul ink依次对重要部件发动机、发电机和散热风扇进行试验建模,主要采用的Table模块插入试验数据的方式,建立仿真模型。为完善Table模块中的试验数据,以“某型二冲程活塞发动机、某型永磁同步发电机、散热风扇”为研究对象搭建特性试验台架,并进行了发动机特性试验、发电机特性试验和散热风扇的特性试验测试。(3)设计油电混动六旋翼无人机控制策略。设计前根据硬件在环平台需求对飞行控制器进行选型,最终,本文确定以Pixhawk搭载PX4的飞行控制器为设计对象;设计了一款结合能量管理的模糊串级PID飞行控制算法。通过软件在环测试,证明了能量管理策略对飞行工况改变时的有效性。(4)设计和测试硬件在环平台。该平台主要包括三个重要部分:上机位/自主控制、飞行控制器(硬件)、下机位/环境仿真;需要对主要部分模块进行通讯连接,利用Siold Works软件对混动六旋翼无人机建立三维模型,并结合目前主流游戏引擎UE4为飞行有更直观的显示。最终,本文通过实验测试,验证了仿真模型的有效性以及设计算法的优越性。

关键词：多旋翼无人机飞控系统硬件在环串联式油电混动