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基于CNN-GRU神经网络的锂电池SOH估计与RUL预测

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上海节能 2024年第5期 819-826页

作者：辛付宇邢丽坤刘笑安徽理工大学电气与信息工程学院

随着近几年新能源汽车市场的蓬勃发展,消费者对锂电池的电池性能和储能系统的整体要求逐步提升。锂电池作为新能源汽车的重要组成部分,对新能源汽车品牌的经济性能具有重要影响。针对锂电池健康状态(State Of Health,SOH)估计与剩余有... 详细信息

随着近几年新能源汽车市场的蓬勃发展,消费者对锂电池的电池性能和储能系统的整体要求逐步提升。锂电池作为新能源汽车的重要组成部分,对新能源汽车品牌的经济性能具有重要影响。针对锂电池健康状态(State Of Health,SOH)估计与剩余有效工作时间(Remaining Useful Life,RUL)预测无法直接测量,为了攻克在线准确测量的难题,提出基于卷积神经网络-门控循环单元(Convolutional Neural Network-Gated Recurrent Unit,CNN-GRU)的锂电池SOH估计与RUL预测方法。运用Python编程语言在TensorFlow框架下搭建CNN-GRU神经网络,利用GRU长时间记忆能力与CNN避免了对数据的复杂前期预处理,采用NASA开放实验数据测试,经过实验结果对比,基于CNN-GRU神经网络的估算模型相对于BP、CNN、GRU单独神经网络模型拥有更高的计算精度,以及更稳定的预测结果。

关键词：锂电池卷积神经网络门控循环单元健康状态剩余有效工作时间

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艉轴大跨距轴系校中计算

船舶力学 2024年第3期28卷 435-441页

作者：谷志明付宇李珍杨蓬勃广州船舶及海洋工程设计研究院广州510250

中、小型船舶吃水较浅,其螺旋桨转速快、直径小、重量轻,一旦艉管前后轴承跨距较大,艉管后轴承支点位置就将超出标准给定的范围。本文基于有限元法,将轴系简化为Timoshenko梁单元建立有限元模型,考虑船舶轴系实际安装间隙和基于赫兹接... 详细信息

中、小型船舶吃水较浅,其螺旋桨转速快、直径小、重量轻,一旦艉管前后轴承跨距较大,艉管后轴承支点位置就将超出标准给定的范围。本文基于有限元法,将轴系简化为Timoshenko梁单元建立有限元模型,考虑船舶轴系实际安装间隙和基于赫兹接触理论计算的载荷-刚度曲线,使用不同支撑位置和多种支撑模型对艉轴大跨距轴系进行校中计算对比。研究发现,对于艉轴大跨距的轴系,CB/Z 338-2005中对艉管后轴承支点位置的取值已不适合。如果轴承支点选取准确,则单点刚性支承、单点弹性支承、多点非线性弹性支承的轴承负荷计算结果相近。

关键词：轴系校中艉轴大跨距赫兹接触轴承刚度

基于LSTM-Transformer模型的海表温度预测分析

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基于LSTM-Transformer模型的海表温度预测分析

作者：付宇大连海洋大学

学位级别：硕士

海洋环境是地球生命系统的重要组成部分,海洋表面温度(Sea Surface Temperature SST)在海洋和大气之间的能量交换中起着至关重要的作用。海洋表面温度的波动对于海洋生态系统乃至全球气候都会产生深远的影响。因此,精确预测海表温度对... 详细信息

海洋环境是地球生命系统的重要组成部分,海洋表面温度(Sea Surface Temperature SST)在海洋和大气之间的能量交换中起着至关重要的作用。海洋表面温度的波动对于海洋生态系统乃至全球气候都会产生深远的影响。因此,精确预测海表温度对于深入掌握海洋的气候特性、变化规律及其发展趋势至关重要。本研究结合了LSTM(长短期记忆网络Long Short-Term Memory)模型的长时间序列预测优势和Transformer模型的并行预测优势,构建了LSTM-Transformer多变量预测模型,并在中国近海不同特征海域包括黄海中部,南海中部等海域进行了海温预测的应用。本文综合对比分析了LSTM模型,Transformer模型,LSTM-Transformer复合模型在SST预测时的性能。在进行预测后发现,三种模型预测准确度随着输入时间的增加而增加,但二者没有明显的正相关,预测准确率还与选取位置有关。同时,模型的预测性能随着预测长度的增加而下降,两者之间存在明显的负相关。当预测长度为1天时预测效果最好,随后逐渐变差。在长期预测方面,LSTM-Transformer模型表现优于单独的LSTM或Transformer模型。通过与线性回归(LR)模型的对比验证了LSTM-Transformer模型的有效性。在模型泛化能力方面,LSTM-Transformer模型介于LSTM和Transformer模型之间,展示了较强的数据变异性解释能力,并保持了与单一模型的竞争力。在分析模型对季节变化的预测能力时,发现所有模型在夏季和冬季的表现较弱,而在春季和秋季的预测更为准确。此外,模型的预测能力也受到预测地点等因素的影响,在进行具体地点的海温预测时需考虑诸如纬度依赖性、边界效应及数据特征差异等因素。总体而言,复合模型在预测海表温度方面展现出了出色的性能,在捕捉长期依赖和处理复杂时序数据方面展现出了显著的优势,预示着其在未来气候变化研究和海洋科学领域作为一个重要预测工具的潜力。

关键词：海温预测神经网络 LSTM-Transformer LSTM Transformer

多孔碳基复合材料的可控制备及其超级电容器性能研究

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多孔碳基复合材料的可控制备及其超级电容器性能研究

作者：付宇凡重庆交通大学

学位级别：硕士

多孔碳材料作为优秀的负极材料,被广泛应用于储能、催化等各种领域。本研究专注于多孔碳基复合材料的精确制备及其在超级电容器中的应用,目的在于通过结构和组成的优化,显著提升超级电容器的能量存储效率。研究的初步阶段,以三聚氰胺和... 详细信息

多孔碳材料作为优秀的负极材料,被广泛应用于储能、催化等各种领域。本研究专注于多孔碳基复合材料的精确制备及其在超级电容器中的应用,目的在于通过结构和组成的优化,显著提升超级电容器的能量存储效率。研究的初步阶段,以三聚氰胺和甲醛为原料,合成了三聚氰胺-甲醛（MF）树脂低聚物。利用Pluronic F-127作为介观导向剂,1,3,5-三甲苯（TMB）作为扩孔剂,采用水乳液聚合自组装法,成功合成了MF复合介孔碳球前驱体。该前驱体随后与石墨烯（GO）复合,制备出MF-GO复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和比表面积及孔隙度分析（BET）的测试结果表明,介孔碳球的加入有效改善了r GO的团聚现象,并在复合材料中创造出大量大孔结构,这些结构不仅减轻了材料的质量,而且为电解质中的离子提供了快速移动的通道。电化学性能测试显示,当介孔碳球掺杂量达到40 mg时,复合材料展现出最佳的电化学性能,比电容达到38.14 F/g（3 m V/s）,倍率充放电测试显示最大能量密度与最大功率密度分别为2.54 Wh/kg（0.5 A/g）、1754.68W/kg（5 A/g）。进一步的研究中,采用六亚甲基四胺（HMTA）和间氨基苯酚为原料,制备了酚醛树脂,旨在通过在石墨烯表面形成酚醛树脂层或球状结构来减缓石墨烯的团聚现象。此外,通过引入氮化碳来调控石墨烯的层间距,进一步提高了材料的孔隙率。SEM、TEM和BET测试结果显示,氮化碳的加入在不改变原有介孔结构的基础上,在GOC复合材料中增加了大量大孔结构,为离子的移动提供了更多便利。电化学测试结果表明,当氮化碳掺杂量达到20 mg时,复合材料的电化学性能达到最佳,比电容为109.95 F/g（3 m V/s）。倍率循环充放电测试显示其最大能量密度与最大功率密度分别为7.56 Wh/kg（0.5 A/g）、1756.98 W/kg（5 A/g）。为了进一步提升MF-GO和GOC复合材料的电化学性能,本研究将它们的最佳样品与Ni（OH）2-r GO材料组装成非对称体系。这种组装方式显著拓宽了二者材料的电压区间。MF-GO-40/Ni（OH）2-r GO的非对称体系通过倍率循环GCD曲线计算可得,能量密度最大为36.1 Wh/kg（0.5A/g）,功率密度最大为3533W/kg（5 A/g）。GOC-20/Ni（OH）2-r GO的非对称系统经过测试可得能量密度最大为92.3 Wh/kg（0.5 A/g）,功率密度最大为8542.5 W/kg（10 A/g）。本研究通过精确控制多孔碳基复合材料的制备及其在超级电容器中的应用,显著提升了超级电容器的能量存储性能。这些成果不仅为多孔碳基复合材料的设计与制备提供了新的思路,也为超级电容器的性能优化和未来能源存储技术的发展贡献了重要的理论与实践价值。

关键词：多孔碳基复合材料形貌调控超级电容器

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股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态研究进展

中国修复重建外科杂志 2024年第3期38卷 363-367页

作者：张雅淳付宇捷吴斗山西医科大学第三医院(山西白求恩医院山西医学科学院同济山西医院)骨科太原030032

目的对股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态相关研究进展进行综述,为临床提供参考。方法查阅近年来国内外股骨转子间骨折外侧壁相关研究文献,从形态学、冠状面骨折线、骨密度等方面进行总结分析。结果外侧壁薄弱状态评估对股骨转子间骨折治... 详细信息

目的对股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态相关研究进展进行综述,为临床提供参考。方法查阅近年来国内外股骨转子间骨折外侧壁相关研究文献,从形态学、冠状面骨折线、骨密度等方面进行总结分析。结果外侧壁薄弱状态评估对股骨转子间骨折治疗尤为重要。外侧壁厚度是评估外侧壁薄弱状态的主要方式,但仍存在问题。国内外学者从外侧壁宽度、高度、前皮质长度等多个方面展开研究,但目前尚缺乏综合评估方式。冠状面骨折会影响外侧壁形态,并且在X线片上难以发现,临床需要警惕。骨密度与外侧壁薄弱状态相关性亦有待进一步研究。小转子骨折块与外侧壁相互影响,小转子骨折会加重薄弱状态。外侧壁周围软组织也会影响薄弱状态,因此术中操作须重视对软组织的保护。结论外侧壁薄弱状态评估方法较多,但未形成统一标准。目前研究大多从单一角度评估薄弱状态,缺乏对影响因素的综合性评估研究。对于外侧壁部分骨折后残余外侧壁功能的评估研究较少,也需要进一步完善。

关键词：股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态

基于计算热点转移的5G车联网能量实时协同管理策略

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电工技术学报 2024年

作者：陈恺付宇孙毅李跃杨泓玥华北电力大学电气与电子工程学院贵州电网有限责任公司电力科学研究院

5G基站与电动汽车规模持续增长，开展能量管理有利于减碳降本，缓解电网压力。但车联网的信息与能量高度耦合，使得基站独立管理能量易恶化车主通信质量，且基站空调热负荷内部转移能力有限，电动汽车的车载算力调度潜力亟待发掘。对此... 详细信息

5G基站与电动汽车规模持续增长，开展能量管理有利于减碳降本，缓解电网压力。但车联网的信息与能量高度耦合，使得基站独立管理能量易恶化车主通信质量，且基站空调热负荷内部转移能力有限，电动汽车的车载算力调度潜力亟待发掘。对此，首先提出联合电动汽车充放电、5G网络与空调负荷和储能调度的能量管理模型，构建车联网时间平均用能成本最小化目标函数；然后，考虑网络状态不确定性，利用改进Lyapunov优化将随机优化问题转化为确定性问题。其次，利用车载计算零热点特性，提出基于主从博弈的计算热点转移策略。此外，考虑电网通信安全需求，提出融合启发式与连续凸近似的求解方法。最后，仿真表明，所提方法相比现有实时能量管理方法，有效削减车联网整体用能成本。

关键词： 5G边缘计算电动汽车能量管理 Lyapunov优化热点转移主从博弈

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多配送中心半开放式冷链物流配送路径优化

复杂系统与复杂性科学 2024年第2期21卷 137-146页

作者：江雨燕尹莉王付宇安徽工业大学管理科学与工程学院安徽马鞍山243002

为了解决冷链物流服务的成本、质量以及运输产生的碳排放等问题,构建多中心半开放式冷链物流路径优化模型,并将各种动态变化融入该模型中。设计一种改进的NSGA-II算法并利用标准测试函数证实该算法具有较好的收敛性与多样性。通过算例实... 详细信息

为了解决冷链物流服务的成本、质量以及运输产生的碳排放等问题,构建多中心半开放式冷链物流路径优化模型,并将各种动态变化融入该模型中。设计一种改进的NSGA-II算法并利用标准测试函数证实该算法具有较好的收敛性与多样性。通过算例实验,结果表明:与不考虑碳排放方案相比,考虑碳排放方案的配送成本增加了19.00%,运输距离减少了5.16%,碳排放成本降低了13.03%;与初始配送方案相比,实时优化方案的配送成本下降了29.78%,碳排放成本下降了23.19%,客户满意度增幅14.49%;与单配送中心模式相比,多配送中心模式的配送成本降低了27.30%,碳排放成本降低了48.89%,客户满意度提高了13.11%,从而为冷链物流企业带来一定的管理启示。

关键词：冷链物流多配送中心动态路径优化改进的NSGA-II算法

面向健康管理的民航发动机气路基准模型建立与验证

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推进技术 2024年

作者：郭庆孙正日樊俊峰付宇左洪福中国民航大学航空工程学院南航工程技术分公司动力装置部南京航空航天大学民航学院

针对民航发动机健康管理领域中，对气路性能诊断与预测的需求，提出了一种以通用模型为基础，结合试车数据修正的基准性能建模方法。使用大修后试车数据构建稳态性能模型，并通过Newton-Raphson算法求解发动机非线性方程组，以准确计算... 详细信息

针对民航发动机健康管理领域中，对气路性能诊断与预测的需求，提出了一种以通用模型为基础，结合试车数据修正的基准性能建模方法。使用大修后试车数据构建稳态性能模型，并通过Newton-Raphson算法求解发动机非线性方程组，以准确计算不同工况下的特性参数。为提升模型精度，引入了一种基于折合转速的二次修正因子函数，将传统的线性修正改进为多工况点的非线性修正，确保了目标发动机特性图的精确性。利用CFM56-7B型发动机的ACARS系统报文数据，验证了所建模型的准确性。结果表明，该方法在精度上优于传统的多元非线性回归发动机基线模型。

关键词：民航发动机健康管理气路分析基准建模部件特性修正

政策协调、不确定性与大型技术系统创新——中国核电技术赶超的案例研究

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公共行政评论 2024年第3期17卷 1-23,195页

作者：陈玲孙君付宇航清华大学公共管理学院

后发国家技术赶超需要实现“市场规模”和“技术自主”的双重目标,但现实中这一进程普遍面临技术依赖的“追赶者陷阱”的问题。论文采用个案内过程追踪的研究方法和“政策子系统”的分析视角,基于中国核电50年的技术赶超历程,解释了后... 详细信息

后发国家技术赶超需要实现“市场规模”和“技术自主”的双重目标,但现实中这一进程普遍面临技术依赖的“追赶者陷阱”的问题。论文采用个案内过程追踪的研究方法和“政策子系统”的分析视角,基于中国核电50年的技术赶超历程,解释了后发国家如何通过政策协调实现大型技术系统的技术赶超。研究发现,大型技术系统的创新绩效与其所在政策子系统的特性密切相关,核电政策子系统具有碎片化的结构和行为目标,需要同步进行政府部门间协调和政府对市场协调,协调机制主要包括国家意志、行政指令、共识信号和市场竞争等。政策协调通过降低大型技术系统中产业主体面临的供需不确定性,解决产业主体专用化投资不足的激励困境。跳出“追赶者陷阱”的关键在于建立国产化率目标硬约束与多种协调机制。研究进一步深化了对技术赶超中政府角色的认识,弥补了已有文献对于大型技术系统产业管理体制研究不足的理论缺口,对新型举国体制下提高系统创新能力有一定的启示。

关键词：政策协调大型技术系统赶超核电技术政策子系统新型举国体制

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