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并联式混合动力汽车能量管理的马尔可夫决策

西南交通大学学报 2012年第6期47卷 982-988页

作者：肖仁鑫李涛秦颖邹敢昆明理工大学机电工程学院云南昆明650093 昆明船舶设备集团有限公司云南昆明650051

为研究同轴并联式混合动力汽车的能量管理策略,建立了同轴并联式动力系统动态方程,分析了转矩需求无后效性的马尔可夫特性.在维持电池容量不变的条件下,以燃油消耗最小为优化目标,采用马尔可夫决策实施能量管理策略,并采用策略迭代方法... 详细信息

为研究同轴并联式混合动力汽车的能量管理策略,建立了同轴并联式动力系统动态方程,分析了转矩需求无后效性的马尔可夫特性.在维持电池容量不变的条件下,以燃油消耗最小为优化目标,采用马尔可夫决策实施能量管理策略,并采用策略迭代方法求解了马尔可夫能量管理的转矩决策过程,在J1015工况和昆明工况进行了仿真,实现了能量管理的在线实施.结果表明,与基于动态规划的能量管理策略相比,马尔可夫决策的能量管理策略能在线实施,且电池容量变化更为平稳;在燃料消耗方面是全局次优的,在J1015行驶工况下100 km燃油消耗增加了1.32 L,在昆明行驶工况下100 km燃油消耗增加了1.59 L.

关键词：能量管理马尔可夫决策动态规划并联式混合动力汽车

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不同海拔下国六柴油机性能试验研究

汽车工程 2022年第12期44卷 1926-1935页

作者：肖仁鑫梁大平陈贵升刘爽昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500 中汽研汽车检验中心(常州)有限公司常州213100

基于高原环境模拟试验台架,研究了不同海拔下国六柴油机全负荷和40%负荷工况下的动力性、经济性及排放特性,同时探讨了4 000 m海拔下发动机持续运行在低转速大负荷工况柴油机颗粒物捕集器(DPF)堵塞的可能性。结果表明:全负荷和40%负荷... 详细信息

基于高原环境模拟试验台架,研究了不同海拔下国六柴油机全负荷和40%负荷工况下的动力性、经济性及排放特性,同时探讨了4 000 m海拔下发动机持续运行在低转速大负荷工况柴油机颗粒物捕集器(DPF)堵塞的可能性。结果表明:全负荷和40%负荷工况下随着海拔的上升,发动机的进气流量、空燃比、有效热效率,排气氧浓度、排气压力呈非线性减小,有效燃油消耗率、排气温度、NO排放呈不同幅度增加;动力性、经济性下降明显,排放性能恶化;全负荷工况对海拔的变化更加敏感,特别是低转速和高转速的性能降幅较大;国六柴油机在4 000 m海拔下持续运行在低转速大负荷工况,DPF内大量颗粒物沉积但再生困难,较短时间内被堵塞。

关键词：不同大气压力国六柴油机柴油机颗粒物捕集器性能

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煤矿安全预测的研究与集成

煤矿安全预测的研究与集成

作者：肖仁鑫昆明理工大学

学位级别：硕士

安全生产是煤炭工业“走新型工业化道路”、实现可持续发展的前提条件。我国大多数煤矿地质条件复杂,导致自然灾害多,容易引发重大事故,给安全生产造成极大的困难,煤矿事故类型当中,瓦斯和顶板事故最为严重。煤矿安全综合监控系统对于... 详细信息

安全生产是煤炭工业“走新型工业化道路”、实现可持续发展的前提条件。我国大多数煤矿地质条件复杂,导致自然灾害多,容易引发重大事故,给安全生产造成极大的困难,煤矿事故类型当中,瓦斯和顶板事故最为严重。煤矿安全综合监控系统对于整个煤矿的安全至关重要,监控系统是工业企业信息管理的基础设施。本论文结合陆东煤矿讨论了煤矿安全监控系统的现状、发展以及陆东煤矿井下安全综合监控系统的逻辑和物理结构,并结合iFⅨ讨论了煤矿安全综合监控系统。煤矿井下是一个由人—机—环境构成的空间极其复杂的生产系统,在煤矿生产环境中存在大量的事故和灾害源,这些事故和灾害源造成的危害程度不尽相同,根据煤矿井下灾害系统的结构特点,寻求并建立科学合理的煤矿重大危险源评价、鉴别和分级模型并与实际生产相结合是煤矿安全预测的一个重要方面。煤矿安全预测学科是多学科交叉的学科,目前,有大量的理论和方法等在煤矿安全预测中已经展开了研究并有部分研究得到了运用。在本论文的研究中,运用模糊数学、层次分析法相结合的多级综合模糊方法评价瓦斯事故危险源和冒顶事故危险源,研究煤矿安全预测信息模型。煤矿安全生产形式异常严峻,其中重要的原因之一是企业安全生产信息手段落后。煤矿安全预警信息系统将综合集成计算机技术、综合传感技术、数据采集技术、网络通信技术,根据安全预测模型,设计事故安全趋势预警系统,建立集事故监测、信息传输、分析预报为一体的煤矿安全预警信息平台。本论文首先研究了煤矿安全监控系统,接着以瓦斯事故和冒顶事故为重点对煤矿安全危险源进行了辨识,在此基础上,采用多级综合模糊评定的方法,探讨了煤矿安全信息模型,设计了集安全预测和报警为一体的安全预警信息平台,并提出了下一步研究的方向。

关键词：煤矿安全多级综合模糊评价安全预测安全预警

插电式混合动力汽车能量管理优化及辅助动力单元控制研究

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插电式混合动力汽车能量管理优化及辅助动力单元控制研究

作者：肖仁鑫昆明理工大学

学位级别：硕士

受动力电池发展水平的限制,插电式混合动力汽车电量消耗模式下续驶里程有限,在动力电池电量不足时,其通常工作在电量维持—混合驱动模式下,降低其此时的燃油消耗对插电式混合动力汽车的推广有非常重要的意义。影响插电式混合动力汽车电... 详细信息

受动力电池发展水平的限制,插电式混合动力汽车电量消耗模式下续驶里程有限,在动力电池电量不足时,其通常工作在电量维持—混合驱动模式下,降低其此时的燃油消耗对插电式混合动力汽车的推广有非常重要的意义。影响插电式混合动力汽车电量维持—混合驱动模式下的燃油消耗的因素有很多,其中,动力控制系统的能量管理单元和辅助动力单元控制对燃油消耗影响很大。能量管理单元根据行驶工况和驾驶员的驾驶意图,将负载需求合理地分配到下层执行机构,使动力系统各单元工作在高效区,提高动力系统的工作效率;辅助动力单元是实现能量管理策略的一个重要的下层执行机构,其控制性能的好坏直接决定了最终的燃油消耗,为了使辅助动力单元能够快速跟随负载需求、稳定地工作在上层能量管理单元分配的工作点上,需要对辅助控制单元进行快速、准确、稳定地控制。为了降低插电式混合动力汽车在电量维持—混合驱动模式下的燃油消耗,本文对能量管理优化和辅助动力单元控制进行研究,论文的主要内容如下： 1)动力系统合理的参数匹配可以提高动力源对行驶工况的适应,扩大动力源在高效区的工况范围,为能量管理提供可合理优化的高效区域。针对常规的以性能需求的最大功率为参数的匹配方法,提出了根据动力性能需求过程中转矩、功率动态变化进行匹配的方法。采用数值计算的方法求解加速、爬坡过程中转矩、功率动态变化,结合发动机和电机各自的性能特点,运用混合度设计的方法对功率需求进行分配,进而根据行驶工况中功率分布的统计特性来确定主驱动电机的额定点,同时考虑发动机效率特性,选择一体化启动／发电机的额定功率及额定转速。通过动力系统参数的合理匹配,使发动机和电机在各行驶车速下能工作在高效工作区间。 2)建立动力系统前向模型,为能量管理优化提供验证和评估环境。采用实验建模和理论建模相结合方法建立了发动机、电机和动力电池等关键部件的模型,采用PI控制器模拟了驾驶员模型,在昆明工况下对动力系统前向模型进行了仿真,通过速度跟踪误差验证了模型的精度。 3)为了使动力系统各个部件工作在高效区,提高动力系统的工作效率,对能量管理策略进行了优化。由于基于逻辑规则的能量管理策容易实施,实时性好,在工程中得到了大量的运用,首先对基于逻辑规则的能量管理策略的控制参数进行优化,针对遗传算法进化速度慢、进化算子和参数多的缺点,采用粒子群优化算法对其控制参数进行了优化。由于基于逻辑规则的能量管理策略不能在整个行驶工况取得性能指标的全局最优,采用动态规划算法求解能量管理策略的全局最优,为基于逻辑规则的能量管理管理策略提供参考比较,并可指导逻辑规则的提取。针对基于动态规划的能量管理策略在状态边界处的不足,采用边界线拟合的方法对其改进,由于能量管理策略的动态规划求解过程需要预先知道整个行驶工况,因而不能在线实施,进一步研究了行驶工况和驾驶员操作的马尔可夫特性,建立了功率需求的马尔可夫链模型,使用随机动态规划离线确定各个状态转移的最佳控制策略,由实时嵌入式系统以表格或曲线拟合的形式在线实施。 4)为了使辅助动力单元能够快速跟踪负载变化,稳定地工作在能量管理单元分配的工作点上,需要对辅助控制单元进行快速、准确、稳定地控制。提出了辅助动力单元功率跟随的转速—转矩控制模型,在此模型的基础上,对传统PID控制,采用粒子群优化算法对PID控制参数进行了离线优化,由于离线优化后的PID控制参数不能在线调节,结合BP神经网络可在线自学习的优点,与传统PID控制相结合,实现辅助动力单元控制的自适应控制。为提高控制器的实时性和嵌入式可实施性,采用结构简单、计算量小的单神经元PID控制,从而有利于在嵌入式CPU中实现。对以上三种控制器实现的辅助动力单元控制系统在负载的跟踪性能和抗干扰性能进行了比较。根据发动机的工作特性,确定辅助动力单元在串联模式下工作在恒转速—变转矩功率跟随的模式,有利于降低发动机动态调整过程的燃油消耗,提高母线电压的稳定性。为了对优化的能量管理策略和辅助动力单元控制进行试验验证,设计了整车控制器,通过道路试验表明能量管理优化策略及APU控制的可行性和正确性。

关键词：插电式混合动力汽车能量管理辅助动力单元控制参数匹配动力系统建模

基于量子化学的排气NO在Pt(111)面上的氧化机理

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内燃机学报 2017年第1期35卷 60-66页

作者：陈朝辉肖仁鑫张韦陈贵升吴伟朱明昆明理工大学云南省内燃机重点实验室云南昆明650500

基于量子化学原理的密度泛函理论(DFT),构建了Pt(111)面3×3×3的周期平板模型,研究NO、O_2及二者的共吸附机理,并运用电子运动的分态密度,解释了原子间的成键原理.计算结果表明:NO吸附在Pt(111)面的面心立方位(fcc)、体心立方位(hcp)... 详细信息

基于量子化学原理的密度泛函理论(DFT),构建了Pt(111)面3×3×3的周期平板模型,研究NO、O_2及二者的共吸附机理,并运用电子运动的分态密度,解释了原子间的成键原理.计算结果表明:NO吸附在Pt(111)面的面心立方位(fcc)、体心立方位(hcp)、桥位(bridge)与顶位(top)活性位时,在fcc位的吸附构型最稳定,吸附态NO(ads)的N—O键长为0.121,nm,吸附能为179.79,k J/mol.水平吸附在TBT(top-bridge-top)位的O_2,在解离为O*的过程中,O—O键长由气相0.139,nm拉伸到过渡态时的0.192,nm.O—O分子键断裂后,两个O原子分别滑移到2个相邻fcc位形成活性O*.NO与O_2共吸附生成NO_2和O*时,络合过渡态OONO*的O—ONO键长为0.227,nm,O—ONO键断裂后,ONO构型转化为NO_2,另一个O则滑移到fcc位产生O*.当排气温度大于600,K后,由于NO氧化的逆向反应速率系数急剧增大,这将导致NO_2浓度逐渐降低.基于DFT计算的反应动力学参数,开展Pt催化氧化排气NO的化学反应动力学计算,计算结果能与试验数据较好吻合.

关键词：柴油机密度泛函理论一氧化氮氧化 Pt(111)面

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永磁同步电机全速域无位置传感器复合控制

组合机床与自动化加工技术 2022年第11期 79-83页

作者：肖仁鑫沈培航昆明理工大学交通工程学院昆明650500

针对传统滑模观测器在低速段估算误差大以及脉振高频电压信号注入法造成定子电流谐波含量增大的问题,提出一种适合电机全速域运行的复合控制策略。在零、低速阶段,采用估算精度较高的脉振高频电压信号注入法;在中高速阶段,虽然基于电机... 详细信息

针对传统滑模观测器在低速段估算误差大以及脉振高频电压信号注入法造成定子电流谐波含量增大的问题,提出一种适合电机全速域运行的复合控制策略。在零、低速阶段,采用估算精度较高的脉振高频电压信号注入法;在中高速阶段,虽然基于电机反电动势进行位置估算的传统滑模观测器具有强鲁棒性,但是符号函数增大了系统抖振和电流谐波,为此通过引入饱和函数对其进行改进。同时,采用加权平均函数实现两种控制策略的平滑切换。研究结果表明,该复合控制策略在低速段弥补了滑模观测器难以提取反电动势的天然缺陷,在中高速段定子电流的总谐波失真得到有效抑制,且在全速范围都具有较好的动态响应性能和估算精度。

关键词：永磁同步电机脉振高频电压信号注入改进滑模观测器无位置传感器控制

预喷策略耦合EGR对DN双燃料发动机工作过程的影响

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汽车工程 2021年第8期43卷 1143-1151页

作者：陈贵升魏峰肖仁鑫张敬贤王震江张涵昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500

基于三维流体力学软件,模拟研究了不同预喷策略耦合EGR对柴油/天然气(DN)双燃料发动机燃烧和排放特性的影响,研究表明:柴油预喷射量(FDIR)固定,预喷时刻(FDIT)提前至-10(°)CA ATDC以前时,燃烧质心(CA 50)更加靠近上止点,有利于降低CH_... 详细信息

基于三维流体力学软件,模拟研究了不同预喷策略耦合EGR对柴油/天然气(DN)双燃料发动机燃烧和排放特性的影响,研究表明:柴油预喷射量(FDIR)固定,预喷时刻(FDIT)提前至-10(°)CA ATDC以前时,燃烧质心(CA 50)更加靠近上止点,有利于降低CH_(4)、HC、CO和Soot排放,但NO_(x)排放大于单次喷射且在-20(°)CA ATDC时达到峰值;FDIT提前至-10(°)CA ATDC时,FDIR的增加对排放影响不大,FDIT提前至-10(°)CA ATDC以前时,较大的FDIR使CH_(4)、HC、CO和Soot排放保持在较低水平;随EGR率增加,不同预喷策略下CH_(4)、HC、Soot、CO排放总体呈上升趋势;当EGR率达到15%、FDIT提前至-20(°)CA ATDC、FDIR为30%时各项排放值均低于单次喷射;当EGR率达到25%时,缸内燃烧变差,不同预喷策略下NOx排放均降至最低,CO、Soot排放都超过了单次喷射。

关键词：柴油天然气预喷策略 EGR 排放特性

基于短期充电数据和增强鲸鱼优化算法的锂离子电池容量预测

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储能科学与技术 2024年

作者：陈峥彭月胡竞元申江卫肖仁鑫夏雪磊昆明理工大学交通工程学院

为解决采用数据驱动的方法对锂离子电池容量进行预测时，难以获取完整充电数据、数据采样精度低和特征因子提取质量不佳等问题，本文提出了一种基于短期充电数据和增强鲸鱼优化算法的锂离子电池容量预测方法。首先，为提升数据精度，利... 详细信息

为解决采用数据驱动的方法对锂离子电池容量进行预测时，难以获取完整充电数据、数据采样精度低和特征因子提取质量不佳等问题，本文提出了一种基于短期充电数据和增强鲸鱼优化算法的锂离子电池容量预测方法。首先，为提升数据精度，利用三次样条插值对充电数据进行补充。其次，通过挖掘充电电压曲线与容量衰退之间的规律，确定特征因子为某充电时间区间的电压增量，并利用增强鲸鱼算法，从短期充电数据中实现了老化特征的有效提取。随后，构建了高斯过程回归容量预测模型，在确定训练数据量后，对比了不同算法的预测结果，验证了所构建模型的有效性。最后，将该方法在不同电池上进行测试，验证了预测精度和泛化能力。结果表明：对于实验室数据集，将前15%老化特征作为训练集时，可将该类电池最大误差控制在2.49%以内，且97%的预测误差控制在1.5%内；对于公开数据集，仅12组训练数据就能将该类电池最大误差在1%以内，实现了利用低精度和短期充电数据对电池容量的准确预测。

关键词：锂离子电池短期充电数据容量预测改进鲸鱼优化算法高斯过程回归

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粒子群算法优化神经网络的异步电机转速估计

太原理工大学学报 2012年第2期43卷 158-162页

作者：邹敢李涛肖仁鑫昆明理工大学机电工程学院昆明650093

在异步电机的矢量控制系统中,电机的转速检测是必不可少的,并且转速检测的精度直接影响磁场定向的准确性。讨论了各种无传感器速度辨识方法的特点,利用BP神经网络对异步电机转子转速进行辨识,通过粒子群算法优化使BP神经网络获得更好的... 详细信息

在异步电机的矢量控制系统中,电机的转速检测是必不可少的,并且转速检测的精度直接影响磁场定向的准确性。讨论了各种无传感器速度辨识方法的特点,利用BP神经网络对异步电机转子转速进行辨识,通过粒子群算法优化使BP神经网络获得更好的网络初始权值和阀值,在此基础上利用Matlab/Simulink建立一个异步电机矢量控制系统,仿真结果表明这种方法能较好地辨识异步电机转子转速,系统具有良好的动态性能,对系统参数变化具有较强的鲁棒性。

关键词： BP神经网络粒子群算法矢量控制电机转速估计