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生物电化学协助厌氧发酵餐厨垃圾高效产氢调控机制研究

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生物电化学协助厌氧发酵餐厨垃圾高效产氢调控机制研究

作者：吕耀威齐鲁工业大学

学位级别：硕士

近年来,化石能源短缺和餐厨垃圾等有机废物不断增加的排放量给人类社会和工业的发展带来了更大的挑战。与此同时,厌氧消化（Anaerobic digestion,AD）技术因可以将有机废弃物转化为更高价值的清洁能源而被用以应对这一挑战。然而,餐厨... 详细信息

近年来,化石能源短缺和餐厨垃圾等有机废物不断增加的排放量给人类社会和工业的发展带来了更大的挑战。与此同时,厌氧消化（Anaerobic digestion,AD）技术因可以将有机废弃物转化为更高价值的清洁能源而被用以应对这一挑战。然而,餐厨垃圾高油、高盐等性质特征极大的限制了AD生物气转化的性能。为解决上述问题,本研究拟用生物电化学协助厌氧发酵系统提高餐厨垃圾产氢性能,同时探究生物电化学厌氧发酵系统中产氢机制,并优化系统产氢参数条件,为后续餐厨垃圾高效产氢系统的应用提供理论支撑。研究内容及结果如下:（1）探究了餐厨垃圾中油、盐等特征组分对于传统暗发酵（Dark fermentation,DF）产氢系统和生物电化学辅助下的DF产氢系统的影响以及产氢潜力,同时验证了生物电化学系统辅助餐厨垃圾DF产氢的可行性。结果表明,对于有无生物电化学系统辅助下的餐厨垃圾DF产氢过程,餐厨垃圾的高油、高盐等特性均表现出对于产氢过程的抑制。其中,在添加同类型餐厨垃圾的条件下,生物电化学暗发酵（Bioelectrochemical dark fermentation,BEDF）实验组相对于传统DF对照组氢气产量从308.5 m L提高至378.8 m L,产氢潜力显著提升。电化学分析表明,BEDF相对于DF表现出更小的电子转移障碍,生物电化学系统改善了餐厨垃圾产氢系统内的电化学活性,从而促进H的生成以及更高的餐厨垃圾可生物利用率。（2）在BEDF系统中研究了餐厨垃圾产氢途径的机理。结果表明,在BEDF系统中,通过DF的胞外电子转移途径（Intrinsic extracellular electron transfer via dark fermentation,i EET）占总H产量的76.3%。相比之下,通过生物电极表面的胞外电子转移途径（Extracellular electron transfer via bioelectrode surface,b EET）和本体溶液中的电场驱动的胞外电子转移途径（Extracellular electron transfer driven by electric field,e EET）分别占5%和18.7%。这意味着BEDF系统中产生H的主要电子传递途径发生自本体溶液,而不是生物电极。此外,微生物分析表明,在电场作用下,本体溶液中大量分泌胞外聚合物（Extracellular polymeric substances,EPS）同时Proteobacteria等电活性微生物显著富集,通过e EET途径进一步提高了H产量。（3）利用BEDF系统,研究了餐厨垃圾产氢的最佳系统环境条件。结果表明,与添加产甲烷菌抑制剂相比污泥的热处理对产甲烷菌的抑制作用更强,累积H产量同比提升了51%,最大程度上避免了氢营养型产甲烷菌对于H的消耗。对于餐厨垃圾的初始有机负荷而言,20 g vs/L的初始餐厨垃圾添加量更有利于BEDF系统产氢,当继续增大餐厨垃圾的添加量时,随之带来的高盐分、油脂和酸堆积,影响DF过程,致使H产出量与餐厨垃圾添加量呈负相关。其次优选了2 V的外加电压,当外加电压为2 V时,产氢系统表现出更优的电化学性能以及更低的电子传递障碍,当电压低于或高于2 V时,由于低电位驱动和超过阈值的微生物抑制作用导致产氢性能较差。挥发性脂肪酸的测定等分析表明,嗜温（38℃）发酵条件下呈现出丁酸型发酵相比嗜热（55℃）条件下的乙醇型发酵更有利于DF产氢。综上,通过生物电化学系统的协助可以显著提高餐厨垃圾厌氧发酵产氢量并且改善餐厨垃圾特征组分对发酵系统的毒害作用。其次电场介导的e EET途径相比于生物电极介导的b EET途径贡献了更多的H提升产量。最后,确定了BEDF系统中餐厨垃圾高效产氢的参数条件。因此,生物电化学系统协助厌氧发酵系统对于餐厨垃圾的资源化处理具有非常广阔的应用前景。

关键词：生物电化学厌氧发酵餐厨垃圾高效产氢调控机制

随机激励下一类非线性混沌系统的同步方法研究

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随机激励下一类非线性混沌系统的同步方法研究

作者：李帅威天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

混沌,是非线性动力学的重要分支,具有极度的初值敏感性。由于混沌具有看似无序的非线性动力学行为,所以其演变轨迹难以被预测。随着科学的不断发展,人们发现混沌现象在信息处理、保密通信、生物学、神经科学、工程技术等方面具有广阔的... 详细信息

混沌,是非线性动力学的重要分支,具有极度的初值敏感性。由于混沌具有看似无序的非线性动力学行为,所以其演变轨迹难以被预测。随着科学的不断发展,人们发现混沌现象在信息处理、保密通信、生物学、神经科学、工程技术等方面具有广阔的应用前景。混沌同步是指两个或者多个混沌系统通过相互作用或者人为控制而表现出一致的动力学行为的现象。混沌本身就表现出随机性,其运行轨迹难以预测,另外,在系统运行过程中,不可避免的,外界随机干扰会影响系统的平稳运行,因此,在外界随机干扰存在的情况下,研究如何使混沌系统快速且稳定地达到同步状态具有极大的现实意义。首先,本文介绍了分数阶微积分的原理、Mittag-Leffler稳定性定理、终端滑模控制方法、自适应控制方法、随机微分方程理论、有限时间同步方法以及固定时间同步方法等理论基础,在此基础上研究随机干扰存在的情况下一类混沌系统的有限时间同步和固定时间同步问题。其次,本文针对含有系统不确定项与外部随机干扰的一类分数阶混沌系统,进行了两部分的研究,第一部分为:基于终端滑模控制方法与自适应控制方法,并结合分数阶混沌系统的有限时间稳定性定理和Mittag-Leffler稳定性定理,消除了外界扰动对系统的影响,并得到同步时间的上界;第二部分为:采用双曲正切滑模的控制方法,结合分数阶混沌系统的固定时间稳定性定理和Mittag-Leffler稳定性定理,有效消除了传统滑模控制中同步误差轨迹抖振现象,得到的同步时间上界只与预先设定的参数有关,与系统初始状态无关。最后,基于随机微分方程理论,将外界随机干扰视为服从布朗运动的随机过程,结合Lyapunov稳定性定理和固定时间稳定性原理,设计了新型的控制器,以整数阶Chen系统为例进行数值模拟,结果显示,此方案既消除了随机干扰的影响,有效解决了同步误差轨迹的抖振现象,且使系统在较短的不依赖于系统初值的时间内快速达到同步状态。

关键词：混沌同步分数阶 Mittag-Leffler稳定性定理自适应控制终端滑模控制

电商上市公司收入审计风险与防范研究 ——以三只松鼠为例

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电商上市公司收入审计风险与防范研究 ——以三只松鼠为例

作者：赵耀威安徽财经大学

学位级别：硕士

随着互联网技术的快速更迭,电商平台交易规模呈现爆发式增长,电商上市公司不断兴起。由于电商平台交易打破了传统时空场的局限,实现了全天无间断实时交易,电商零售额在社会零售占比中持续提升。在电商上市公司收入爆发式增长的背景下,... 详细信息

随着互联网技术的快速更迭,电商平台交易规模呈现爆发式增长,电商上市公司不断兴起。由于电商平台交易打破了传统时空场的局限,实现了全天无间断实时交易,电商零售额在社会零售占比中持续提升。在电商上市公司收入爆发式增长的背景下,背后蕴含的收入确认风险值得重视。由于电商上市公司营销模式、竞争手段等和传统企业差异明显,其线上销售的实现较为依赖电商平台的流量获取,为了获得更多流量,电商上市公司可能存在刷单虚增订单的行为,大大增加了电商上市公司收入审计风险。此外,电商平台大促活动引起的电商收入金额认定问题、海量交易数据引起的审计抽样风险等,均引起了审计师对电商上市公司收入审计风险的重视。对电商上市公司收入审计风险展开探究,能够帮助审计师更高效地识别和应对电商收入审计风险,降低收入审计失败的几率,对维护电商行业健康发展具有积极意义。首先,梳理和总结了国内外学者关于审计风险、收入审计、电商企业收入审计风险的相关文献,并具体概述了电子商务、收入审计的相关理论,提出相关理论基础。其次,对电商上市公司的特点和基本情况进行了介绍,指出重视上市公司收入审计的原因,基于目前电商上市公司收入审计失败案件,总结了电商上市公司常见的收入审计风险点,并探讨了电商上市公司收入审计和传统企业的区别。再次,基于三只松鼠电商实际,介绍了三只松鼠的基本情况、电商业务发展历程、销售模式、收入来源和构成等,梳理了三只松鼠的电商业务流程和收入政策,在审计风险模型的基础上,从重大错报风险和检查风险两个角度具体分析了三只松鼠收入审计风险。最后,关于电商上市公司收入审计风险防范,从四个方面提出具体措施,监管层应当健全电商企业相关法律体系,搭建电商企业信用评价体系,加大虚假刷单的处罚力度;会计师事务所应当升级电商收入审计软件,关注电商行业特征,建立电商行业专家数据库;审计人员应当完善刷单风险的审计程序,充分关注线上交易的截止性和完整性,提升自身的专业胜任能力;电商上市公司应当提升电商收入确认政策的合理性,加强电商企业的内部控制建设,保障电商信息系统的安全建设。通过对电商上市公司基本情况和收入审计现状的分析,结合三只松鼠具体电商案例,分析了电商上市公司收入审计可能存在的风险,并对电商上市公司收入审计风险防范提出了针对性的建议。不仅丰富了电商行业收入审计相关的理论研究,还对审计人员针对电商企业收入审计风险的识别和应对起到了一定的借鉴。

关键词：电商上市公司审计风险收入审计风险三只松鼠

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不同悬臂梁段拼接节点下钢框架抗震性能研究

不同悬臂梁段拼接节点下钢框架抗震性能研究

作者：聂庆威西安工业大学

学位级别：硕士

基于多尺度卷积神经网络的滚动轴承故障诊断研究

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基于多尺度卷积神经网络的滚动轴承故障诊断研究

作者：卢帅威郑州轻工业大学

学位级别：硕士

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变附着系数下无人搬运车横摆稳定性控制研究

变附着系数下无人搬运车横摆稳定性控制研究

作者：王啸威盐城工学院

学位级别：硕士

随着人工智能、大数据、物联网不断发展,无人搬运车(Automated Guided Vehicle,AGV)在众多行业中得到了普遍应用,已成为现在研究车辆底盘动力学控制的主流选择。而横摆稳定性控制是无人搬运车保持稳定、平滑、精确作业的保证,是实现智... 详细信息

随着人工智能、大数据、物联网不断发展,无人搬运车(Automated Guided Vehicle,AGV)在众多行业中得到了普遍应用,已成为现在研究车辆底盘动力学控制的主流选择。而横摆稳定性控制是无人搬运车保持稳定、平滑、精确作业的保证,是实现智能化的核心环节。无人搬运车在不同工厂间调度时,所行驶的道路工况会随时发生变化,这种复杂路况下车辆轮胎与路面之间的摩擦特性将会随之改变,从而影响到无人搬运车的横摆稳定性。因此,为了保证无人搬运车在路面附着系数突变时的横向稳定控制性能,本文设计一种可适应不同路面条件的横摆稳定性控制策略,主要的研究内容如下。(1)基于无人搬运车动力学特性,建立了七自由度整车动力学模型、车辆理想参考模型、Dugoff轮胎模型以及伺服电机模型。在Matlab/Simulink环境搭建Dugoff轮胎模型并进行轮胎力特性分析,确保满足路面附着系数观测器的设计需求。本节建立了无人搬运车动力学模型,为后续路面附着系数观测器和稳定性控制器的仿真研究打下基础。(2)基于无迹卡尔曼滤波原理(Unscented Kalman Filter,UKF),设计了一种自适应无迹卡尔曼滤波算法(Adaptive Unscented Kalman Filter,AUKF)。该算法通过应用协方差匹配原理评估滤波器的发散趋势,并构建自适应加权系数即时修正预测协方差值;采用对系统过程噪声实时估计的噪声估值器,并在其引入遗忘因子限制观测器陈旧数据比重。本文优化改良了传统UFK算法的时间更新过程和过程噪声更新过程,并构建了适用于无人搬运车的路面附着系数观测器。(3)针对变附着系数工况,采用分层架构控制设计横摆稳定性控制策略。上层由第二章设计的路面附着观测器估计结果输入到车辆参考模型中计算横摆角速度和质心侧偏角的期望值;中层根据稳定性边界表达式判别车辆行驶状态,基于滑模控制算法设计附加横摆力矩控制器输出所需的控制力矩;下层由转矩分配控制器考虑实际约束问题,采用最优分配法将附加横摆力矩分配为四个车轮扭矩,最终实现车辆主动直接横摆力矩控制。(4)联合Carsim/Simulink搭建仿真平台,验证工况包括角阶跃工况和方向盘正弦工况,在高、低附着系数路面条件下进行仿真验证。结果表明,路面附着系数估计值的平均绝对误差都不超过6%,分层控制下的横摆角速度和质心侧偏角能有效跟踪期望值。搭建无人搬运车样机平台,进行实车双移线工况,实验结果表明,AUFK观测器与仿真结果误差不超过14%,同时在横摆稳定性控制系统的介入下控制变量都能跟随期望值进行调整,超调量不超过10%,能够实现无人搬运车路面附着系数突变时的附加横摆力矩控制,提高无人搬运车的横摆稳定性。

关键词：无人搬运车横摆稳定性变附着系数路面附着系数估计直接横摆力矩控制

基于风速概率分布与风切变指数的直流输电线路离子流场数值模拟方法

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2907-2915页

作者：岳国华杜志叶蔡泓威修连成武汉大学电气与自动化学院武汉430072

特高压直流(UHVDC)输电线路下方的离子流场是电磁环境的重要评估指标之一。风速作为常见也是影响较大的因素之一,有着明显的地域特点。为了避免资源浪费,在对地高度设计时,应考虑到不同地区的风速分布差异,而不是用过大裕度换取安全度... 详细信息

特高压直流(UHVDC)输电线路下方的离子流场是电磁环境的重要评估指标之一。风速作为常见也是影响较大的因素之一,有着明显的地域特点。为了避免资源浪费,在对地高度设计时,应考虑到不同地区的风速分布差异,而不是用过大裕度换取安全度。为此,该文提出一种基于风速概率分布与风切变指数的输电线路离子流场数值模拟方法。该方法通过待计算地区的风速数据构建Weibull风速概率分布函数模型,选择风速数据在95%以内的最大临界风速作为参考值,考虑风速传感器的安装高度,根据风切变指数计算场域不同高度处的风速分布,作为离子流场计算中不同高度节点的风速输入量。结果表明,引入风切变指数后的离子流密度与合成电场强度误差分别下降了16.2百分点和3.8百分点,明显优于传统固定风速模型。并以昆明地区某±800kV直流输电线路为例,采用该方法进行了计算。该方法能够有针对性地考虑输电线路所处区域的风速影响,特别是在高海拔高风速地区,可为输电线路在合成电场安全限值下的对地高度设计提供参考依据。

关键词：特高压直流离子流场 Weibull分布风切变指数数值模拟

工业互联网平台制造服务供需匹配主从关联优化

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工业互联网平台制造服务供需匹配主从关联优化

作者：冯鹏威杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息技术、制造技术和物联网等新技术的成熟,交易和搜索的成本大大降低,许多平台应时而生,平台驱动的制造资源服务化(Platform-driven manufacturing-as-a-service,p-MaaS)正成为制造业的必然趋势。用户在平台上公开分享个性化制造... 详细信息

随着信息技术、制造技术和物联网等新技术的成熟,交易和搜索的成本大大降低,许多平台应时而生,平台驱动的制造资源服务化(Platform-driven manufacturing-as-a-service,p-MaaS)正成为制造业的必然趋势。用户在平台上公开分享个性化制造任务之后,需要基于平台来进行制造服务协作,以实现高效的制造任务、服务供需匹配(Task-service matching,TSM)。共享制造是一种以平台为核心、以服务供需匹配为决策机制的开放式先进制造模式。随着共享制造平台日益扩大的服务规模、平台与制造服务资源群日趋复杂的交互机理,如何在海量资源中实现制造服务供需的最优匹配已经成为理论与实践研究的热点问题。本文研究了一个新的基于p-MaaS的TSM问题。该问题在充分发挥平台协调作用的同时考虑了制造服务资源的决策自主权。其中,平台将客户需求分解成制造任务集并分配给符合要求的制造服务资源(Manufacturing task assignment,MTA),所有制造服务资源收到平台所分配的任务后独立地进行任务接受与调度(Task acceptance and scheduling,TAS)决策。首先,本文在现实问题场景和已有文献的基础上,建立了一个双层多目标主从关联优化模型。模型上层以平台为决策主体,以平台净收益最大化和成功分配任务数量最大化为目标;下层以多个制造服务资源为决策主体,制造服务资源各自的净收益最大化为目标。结合实际生产环境,选择三种典型生产系统结构,即单机、独立并行机和双机流水车间,建立任务接受与调度模型集,解决下层制造服务资源是否接受平台下达的分配任务以及如何对已接受的任务进行生产安排的问题。其次,根据双层多目标主从关联优化模型特征,设计一套基于NSGA-Ⅱ的嵌套启发式算法。该算法由上层一个经典的NSGA-Ⅱ算法和下层多个并行的遗传算法嵌套而成,并根据模型和算法逻辑设计了特殊的染色体结构、染色体编码和遗传算子。算法运行时,上层染色体下传后,下层多个遗传算法并行启动,能够大大提升搜索的效率。最后,本文选择了某PCB板切割平台进行案例研究,通过对比分析不同的平台收费模式、不同的任务匹配方法后发现,本文构建的双层优化方法能够有效解决多目标和非线性的层次优化问题,考虑多个主体的决策自主权,权衡平台和每个制造服务资源的净收益,实现平台和制造服务资源双赢,更有利于制造服务资源加入平台化制造模式。

关键词：工业互联网平台任务服务匹配多目标优化制造服务资源化

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