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基于最小二乘法参数辨识的精简矩阵变换器模型预测控制

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基于最小二乘法参数辨识的精简矩阵变换器模型预测控制

作者：李佳耿西安理工大学

学位级别：硕士

精简矩阵变换器(RMC)作为一种单级式隔离型双向AC-DC变换器,具有优良输入输出性能、转换级数少、无大容量储能元件、能量可双向流动等优点,而具有广泛应用前景。模型预测控制(MPC)方法因其原理简单且无需调制过程成为研究热点,但传统MP... 详细信息

精简矩阵变换器(RMC)作为一种单级式隔离型双向AC-DC变换器,具有优良输入输出性能、转换级数少、无大容量储能元件、能量可双向流动等优点,而具有广泛应用前景。模型预测控制(MPC)方法因其原理简单且无需调制过程成为研究热点,但传统MPC依赖模型参数存在参数敏感的问题。RMC实际工作时模型参数受运行时间、外界温度等影响会出现参数扰动,如输入滤波器参数变化等。如果继续沿用标称下的模型参数来构建系统模型会造成系统运行性能下降,甚至导致系统失稳。因此,开展基于参数辨识的RMC模型预测控制研究,具有重要的理论和实际意义。具体工作如下:首先,分析了 RMC的拓扑结构和工作原理,从数学建模、模型离散化、功率预测计算、代价函数四个方面构建了RMC的模型预测功率控制。其次,针对参数失配问题,研究了参数失配对模型预测的影响,及导致的预测误差,采用最小二乘法参数辨识方法,通过此在线参数辨识方法辨识系统实际参数,实验结果表明实现了精准模型参数的模型预测功率控制;另外,针对递推最小二乘法存在辨识结果饱和的问题,采用了带遗忘因子的最小二乘法,通过遗忘因子来降低历史数据的比重,从而提高新数据的占比,实验结果表明了此方法提高了实时辨识速度并解决了参数饱和问题,实现了模型参数实时准确更新,进一步优化了模型预测功率控制参数辨识性能。搭建了以DSP+CPLD为架构的实验样机,且在样机上对所研究的控制方法进行实验,结果表明:在系统发生参数失配时,未加在线参数辨识的模型预测功率控制的有功和无功会出现明显脉动和偏移,且引入在线参数辨识的模型预测功率控制的有功和无功并无脉动和偏移,控制性能良好;两种参数辨识方法中,带遗忘因子最小二乘法的辨识更为准确且速度更快,且无数据饱和现象;基于在线参数辨识的RMC模型预测功率控制具有良好的输入输出性能。

关键词：精简矩阵变换器模型预测控制参数辨识最小二乘法遗忘因子

基于环境等值线法的非饱和土边坡稳定可靠性评估

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基于环境等值线法的非饱和土边坡稳定可靠性评估

作者：耿小虎河北大学

学位级别：硕士

鉴于土体的自然空间变异性,不确定分析方法在边坡稳定性评估中的应用日益受到关注。不确定性算法的有效阐释将有助于可靠性研究在实际工程中的应用。传统的环境等值线算法和几何可靠性算法通过直观展示二元或三元空间中可靠指标的求解过... 详细信息

鉴于土体的自然空间变异性,不确定分析方法在边坡稳定性评估中的应用日益受到关注。不确定性算法的有效阐释将有助于可靠性研究在实际工程中的应用。传统的环境等值线算法和几何可靠性算法通过直观展示二元或三元空间中可靠指标的求解过程,有效提升了可靠性研究的实用性,同时在原始空间中维持了随机变量的物理意义。然而,当面临多元变量的可靠性分析时,这两种算法仍显不足。因此,构建适当的联合分布模型,用以分析由多元观测值构成的数据集,仍然是一个具有挑战性的任务。本文采用Pair-Copula模型构建技术来建立多元随机变量的联合分布模型。该方法是将多元Copula密度函数表达分解为多个二元Pair-Copula密度函数的连续乘积,并使用C-Vine Copula模型构建多元变量环境等值构型。进而,将可靠指标的求解过程转化为一个非线性约束优化问题,设置可靠指标的最小值作为优化目标,环境等值构型上存在满足结构极限状态方程的点作为约束条件。这种算法被称为基于C-Vine Copula环境等值线可靠性评估算法,或简称环境等值线法。该算法结合Vine Copula模型在建立多元变量联合分布模型时的灵活性,克服了传统环境等值线算法在多元变量可靠性分析中的困难,为多元变量的可靠性研究提供了一种更为实用的方法。首先,以降雨条件下非饱和土边坡稳定性分析为案例,采用Green-Ampt边坡渗透模型,评估降雨工况下边坡的稳定性。考虑水力参数(水力模型参数a和n),土体抗剪强度参数(有效粘聚力c'和有效内摩擦角?')等几个环境变量作为随机变量,构建了多元随机变量的环境等值构型。通过构建边坡极限状态函数,基于环境等值构型采用非线性约束优化算法求出可靠指标。其次,基于国内外两个非饱和土边坡场地SWCC拟合水力参数数据集,对特定边坡进行详细的可靠性分析,并展示多元变量情况下的环境等值构型。本研究构建了二元和三元的极限状态环境等值构型,为边坡的可靠性分析提供技术支撑。最后,为验证在多元计算中所提出技术的有效性,将各案例中计算得到的可靠指标与已有的随机抽样方法(CBSM)得到的结果进行比较。研究结果表明所提出技术的合理性,并给出极限状态环境等值构型和设计点,该算法可替换常用的随机抽样方法。

关键词：环境等值线法 C-Vine Copula 非饱和土边坡可靠指标降雨入渗

辛烯基琥珀酸淀粉酯/大豆蛋白/茶多酚复合物的构建及其对亚麻酸乳液的稳定机制研究

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辛烯基琥珀酸淀粉酯/大豆蛋白/茶多酚复合物的构建及其对亚麻酸乳...

作者：耿腾龙齐鲁工业大学

学位级别：硕士

α-亚麻酸是食品常用营养强化因子,但易于氧化降解。O/W乳液是α-亚麻酸在食品中的主要存在形式之一。利用具有亲水亲油特性的食品配料(如蛋白质、淀粉)与天然抗氧化剂制备的食品级复合物可以避免乳液中α-亚麻酸氧化,对食品营养强化具... 详细信息

α-亚麻酸是食品常用营养强化因子,但易于氧化降解。O/W乳液是α-亚麻酸在食品中的主要存在形式之一。利用具有亲水亲油特性的食品配料(如蛋白质、淀粉)与天然抗氧化剂制备的食品级复合物可以避免乳液中α-亚麻酸氧化,对食品营养强化具有重要意义。本研究选择辛烯基琥珀酸淀粉酯(Octenyl succiniate anhydratestarch,OSAS)、大豆蛋白(Soyprotein,SP)、表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin-3-gallate,EGCG)为原料,制备不同结构和特性的OSAS/SP/EGCG复合物,探讨复合物的生成机理和界面特性,研究复合物稳定的α-亚麻酸乳液的宏观性质和稳定性,评价模拟胃肠道环境下乳液的氧化稳定性。本文主要的研究内容与结果如下:(1)OSAS/SP/EGCG非共价复合物的构建及其对α-亚麻酸乳液的稳定作用。本部分基于OSAS与SP/EGCG复合物间的非共价相互作用构建了 OSAS/SP/EGCG非共价复合物。实验结果表明,复合物形成时的主导作用力为氢键和静电相互作用。当OSAS与SP/EGCG复合物混合比例为1:2时,复合物具有最高的接触角(59.7±1.9°),显示出最强的乳液稳定能力。复合物稳定的α-亚麻酸乳液(油相体积分数为10%和20%)显示出良好的物理稳定性和氧化稳定性。特别是利用OSAS与SP/EGCG混合比例为1:2的复合物稳定的乳液表现出优异的氧化稳定性,储存14天后其初级氧化产物和次级氧化产物含量分别降低至0.71 mmol/L和13.68 nmol/mL。(2)OSAS/SP/EGCG共价复合物的制备及界面性质表征。采用过氧化氢/抗坏血酸氧化还原对方法制备了共价OSAS/SP/EGCG复合物。自由基接枝机理来自羟基自由基攻击淀粉中羟基,形成淀粉自由基,然后与多酚反应获得共价复合物。实验结果表明,共价复合物具有更高的抗氧化活性和更稳定的结构。与OSAS相比,复合物的三相接触角增大,其中1:4的接触角为87.6±0.2°,说明其具有良好的表面疏水性,可在油水界面高效吸附。随着复合物中OSAS含量的减小(4:1～1:4,w/w),复合物的界面张力逐渐减小,复合物在油-水界面处的吸附性增强,且能够更快地吸附在油-水界面。石英晶体微天平分析表明,复合物的饱和f位移和饱和D位移显著增大。这主要是因为复合物携带更多的疏水结合位点,能够快速的吸附在界面处形成厚且稳定的吸附膜。(3)模拟胃肠道环境下OSAS/SP/EGCG共价复合物对α-亚麻酸乳液氧化稳定性的影响。本部分首先构建了复合物稳定的α-亚麻酸乳液并表征了乳液的宏观特性,实验结果表明经复合物稳定的乳液具有更加致密的界面层和网络结构。1:4E的初级氧化产物和次级氧化产物含量分别显著降低至0.31 mmol/L和12.11 nmol/ml。因此,OSAS/SP/EGCG共价复合物可显著提升乳液的稳定性和氧化稳定性。然后,探讨了 α-亚麻酸乳液在模拟胃肠道环境下的氧化稳定性。结果表明,由于复合物界面活性和抗氧化活性的双重作用,复合物能有效抑制模拟胃肠道环境下乳液中α-亚麻酸的氧化。在肠道环境中,1:4E脂质氢过氧化物和丙二醛含量分别低于0.35 mmol/L 和 20.52 nmol/mL。

关键词：辛烯基琥珀酸淀粉酯大豆蛋白表没食子儿茶素没食子酸酯亚麻酸乳液稳定性

基于协作机器人的嵌入式三维仿真系统及其焊接应用研究

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基于协作机器人的嵌入式三维仿真系统及其焊接应用研究

作者：耿桦太原科技大学

学位级别：硕士

为响应中国高端装备制造业2025产业规划,提高焊接应用在制造业领域的自动化水平。本文设计一种面向焊接应用的协作机器人嵌入式仿真系统。从仿真系统的自主可控性和经济性角度出发,此设计在保证算法性能要求的前提下,显著提高了协作机... 详细信息

为响应中国高端装备制造业2025产业规划,提高焊接应用在制造业领域的自动化水平。本文设计一种面向焊接应用的协作机器人嵌入式仿真系统。从仿真系统的自主可控性和经济性角度出发,此设计在保证算法性能要求的前提下,显著提高了协作机器人在焊接应用的便捷性和生产效率。首先,系统硬件模块集成了基于ARM架构的嵌入式主控芯片So C、引入三维模型图像渲染标准Open GL ES 3.1+、以及Linux操作系统和三维几何引擎OpenCasCade。可根据芯片手册设计PCB电路板和修改寄存器配置,仿真系统应通过设备树（Device Tree）接口配置基于ARM架构的硬件设备驱动和Linux内核,这个关键步骤搭建了作为软件运行环境的基础硬件平台。紧接着,在根文件系统中通过chroot模式更新第三方依赖库,在此基础上才能验证窗体系统x Fce4能否被随后LCD模块被正确加载,此方法保证了X11窗体属性通过QGLWidget与Aspect＿Window交互。这时,本文构建了一个可以运行三维仿真系统的ARM Linux环境。通过完成上述窗体模块的验证,还需编译基于ARM架构的Qt Open Source和几何引擎OpenCasCade源码。其次,软件模块还需整合上文所提及的图形学库,在ARM架构下将OCCT窗体A spect＿Window映射到Qt Creator中的QGLWidget窗体中,这样就将Qt丰富的窗体操作和OpenCasCade算法紧密的结合在一起,随后即可使用Open GL中Pixel Local Storage和3D渲染算法去验证渲染效果,也可根据需求使用OCCT中的样条曲面和样条曲线模拟焊接轨迹,这为下一步协作机器人焊接轨迹规划奠定了数据基础,极大的方便了焊接机器人的轨迹模拟。随后,该设计需要使用Solid Works或Free CAD建立焊接协作机器人的机械模型,但需要充分利用Free CAD Compound功能校准由Solid Works装配生成的机械臂和加工件STEP模型文件,主要原因是当OpenCasCade和Para Solid设定STEP文件里面的坐标系信息时,会依赖自定义开发标准,生成特定方向的坐标系,虽然依赖的还是右手定则,但其Z轴方向却完全不同,这是非常关键的一点,因为坐标系参数是机械臂后期运动模拟的重要参数。通过DH参数法建立机械臂运动学数学模型,可直观地求解机械臂末端执行器的运动学方程。在此期间,利用三维几何引擎OpenCasCade的功能加载机器人标准STEP模型文件,然后利用Qt QGLWidget对机器人模型和复杂曲线进行查看。最后,算法模块通过仿真实例去验证以Linux Kernel 4.x为基础进行裁剪和编译地硬件驱动程序,这些驱动通过在设备树中添加外设节点,可以动态调整挂载在I2C总线上设备驱动,对比旧版本的Linux Kernel 3.x,将硬件地址和寄存器地址信息保存在独立DTS文件中设计模式极大地简化了硬件驱动和设备信息的耦合度。常用外部设备例如串口、网卡、USB、LCD、UVC等模块,可以通过共享驱动代码去简化内核的配置。以上的模块是保障协作机器人的轨迹规划算法基于ARM架构的先决条件,这样可通过仿真结果检验前期的设计目标,为协作机器人轨迹规划和焊接应用的研究提供可行性方案。

关键词：焊接协作机器人三维几何引擎OpenCasCade ARM设备驱动 ARM嵌入式仿真系统

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一种基于双路径锁相环的展频时钟发生器

微电子学 2024年

作者：朱武耿锦霞孟煦合肥工业大学微电子设计研究所教育部IC设计网上合作研发中心(合肥)

提出了一种双路径锁相环（DP-PLL）结合Hershey-Kiss波形作为调制信号的展频时钟发生器（SSCG）。基于和差调制器（DSM）实现的SSCG中，锁相环的带宽需要在调制线性度和量化噪声抑制之间进行折衷，较低的环路带宽引入了较大的环路滤波... 详细信息

提出了一种双路径锁相环（DP-PLL）结合Hershey-Kiss波形作为调制信号的展频时钟发生器（SSCG）。基于和差调制器（DSM）实现的SSCG中，锁相环的带宽需要在调制线性度和量化噪声抑制之间进行折衷，较低的环路带宽引入了较大的环路滤波器电容，使得难以集成片上。采用双路径锁相环实现的电容倍增技术节省芯片面积，同时，Hershey-Kiss波形作为调制信号获得更高的EMI降低效果。基于SMIC 180nm CMOS工艺下完成电路设计，仿真结果表明，展频时钟发生器工作在750 MHz情况下，实现了0.25%～0.5%展频深度可调节，展频深度开启0.5%的情况下，峰值能量降低最高可达17.52 dB。芯片整体面积为0.51×0.48 mm2，整体功耗为23.5 mW。

关键词：展频时钟发生器双路径锁相环电磁干扰 Hershey-Kiss调制

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碳纤维复合材料高温界面性能研究进展

高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 163-171页

作者：王静李闯耿闻何相明周杰沈阳航空航天大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110136

碳纤维复合材料以其强度高、耐腐蚀、质量轻、抗疲劳等优良特性被广泛应用于航空航天及国防军工领域。然而,航空航天用复合材料结构部件在高温、湿热环境中会发生界面损伤和失效。上浆剂是碳纤维复合材料界面相的重要组成部分,研制可以... 详细信息

碳纤维复合材料以其强度高、耐腐蚀、质量轻、抗疲劳等优良特性被广泛应用于航空航天及国防军工领域。然而,航空航天用复合材料结构部件在高温、湿热环境中会发生界面损伤和失效。上浆剂是碳纤维复合材料界面相的重要组成部分,研制可以增强界面强度和耐高温的上浆剂对提高复合材料的热力学性能具有重要意义。文中从碳纤维表面上浆剂的角度出发,重点介绍了碳纤维复合材料界面特性、上浆剂的作用机理以及高温下复合材料界面的破坏机制。最后,针对环氧上浆剂耐热性差的缺点,阐述了碳纤维耐高温涂层改性和纳米粒子改性,重点介绍了聚酰亚胺、聚醚醚酮、生物活性多巴胺及氧化石墨烯、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)纳米粒子等类型改性上浆剂的研究进展。指出发展环境友好型上浆剂和POSS纳米粒子改性将是下一步工作的重点。

关键词：上浆剂碳纤维复合材料界面性能高温

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城市建设用地集约利用对碳排放效率的影响机制与减排策略研究

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城市建设用地集约利用对碳排放效率的影响机制与减排策略研究

作者：耿灿江西财经大学

学位级别：硕士

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组合缓冲约束下的多目标混合流水线节能调度

郑州大学学报(工学版) 2024年

作者：轩华耿祝新李冰郑州大学管理学院

为解决生产阶段间带有无限缓冲和阻塞两种中间缓冲约束的混合流水线节能调度问题,考虑不相关并行机和多时间约束建立数学模型,结合问题特征提出一种改进多目标模因算法以同时最小化最大完工时间和机器总能耗。采用基于不相关机器分配的... 详细信息

为解决生产阶段间带有无限缓冲和阻塞两种中间缓冲约束的混合流水线节能调度问题,考虑不相关并行机和多时间约束建立数学模型,结合问题特征提出一种改进多目标模因算法以同时最小化最大完工时间和机器总能耗。采用基于不相关机器分配的矩阵编码方案,利用基于Tent混沌映射的混合初始化策略生成初始元胞数组,全局优化算子应用基于参数的自适应遗传策略改进的非支配排序遗传算法,局部增强搜索算子应用一种融合自适应选择邻域搜索和多目标模拟退火的搜索策略以提高算法搜索能力。通过24种不同规模问题的算例实验,验证了所提算法求解该问题的有效性和优越性。实验结果表明:改进多目标模因算法在平均运行时间241.26 s内得到的平均IGD值为47.89,平均SP值为857.25,均低于其他3种对比算法。改进多目标模因算法所求解集具有较好的收敛性、多样性和分布性。

关键词：混合流水线改进多目标模因算法混合缓冲约束不相关并行机多目标优化节能调度

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恩格斯辩证法思想的哲学内蕴与价值重估

内蒙古社会科学 2024年第5期045卷 109-116页

作者：刘凯亚郑州航空工业管理学院自动化学院

恩格斯辩证法思想是在推动“哲学现实化”、批判思辨唯心主义的“观念拜物教”并对黑格尔“思辨哲学”进行改造的过程中，在人类改造自然、从事社会历史实践活动并指导人类实践活动的过程中形成的，恩格斯辩证法思维具有很强的实践特性... 详细信息

恩格斯辩证法思想是在推动“哲学现实化”、批判思辨唯心主义的“观念拜物教”并对黑格尔“思辨哲学”进行改造的过程中，在人类改造自然、从事社会历史实践活动并指导人类实践活动的过程中形成的，恩格斯辩证法思维具有很强的实践特性。恩格斯的辩证法不但扬弃了唯心主义辩证法，实现了辩证法理论范式的革命，还立足于有机整体的大历史观和人类史观，帮助人们认清人类社会运动的发展规律，引领现象学与存在主义哲学对现代科学的反思批判。

关键词：唯物主义辩证法唯心主义辩证法实践特性方法论价值