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基于扰动补偿的高速列车自适应滑模黏着控制

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 913-923页

作者：曹帅王嵩唐杰萍何小毛西南交通大学电气工程学院四川成都610031

列车安全和平稳运行依赖于牵引力的有效发挥,而牵引力的有效发挥受限于轮轨间的黏着状态。为了解决高速列车行驶在低黏着轨面时牵引力不足的问题,考虑到车重、阻力、坡度等参数不易精确获取,设计一种基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制... 详细信息

列车安全和平稳运行依赖于牵引力的有效发挥,而牵引力的有效发挥受限于轮轨间的黏着状态。为了解决高速列车行驶在低黏着轨面时牵引力不足的问题,考虑到车重、阻力、坡度等参数不易精确获取,设计一种基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制算法。根据黏着计算模型和简化列车模型,建立高速列车轮轨动力学模型。通过设计动态观测精度更高的鲁棒黏着观测器,以精确获取当前轨面提供的黏着力。在此基础上,针对列车工作在最优黏着点附近时能够获得较大牵引力这一特性,采用梯度观测极值搜索算法获取该点附近的蠕滑速度。同时,设计基于扰动补偿的自适应滑模控制器控制电机输出转矩,使高速列车能够在部分系统参数未知的情况下跟踪极值搜索算法输出的蠕滑速度,从而提高列车牵引力。基于扰动补偿的自适应滑模控制,通过观测补偿系统不确定部分和自适应调节开关增益,减少滑模控制律抖振对黏着控制性能的影响。研究结果表明,基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制算法在系统中存在未知参数时,能够控制列车在10 s内到达冰雪轨面最优黏着工作点附近,在1 s内到达潮湿轨面最优黏着工作点附近。此外,相比于传统滑模黏着控制和自适应滑模黏着控制,所提算法控制律抖振更低,并且能够更精确地搜寻和跟踪最优黏着工作点。所提算法可以为实际列车黏着控制算法设计提供参考。

关键词：高速列车黏着观测器极值搜索扰动观测器滑模控制

GH4169合金激光选区熔化成形工艺与缺陷特征的相关性

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航空材料学报 2024年第1期44卷 104-111页

作者：高祥熙杨平华张帅中国航发北京航空材料研究院北京100095 航空材料检测与评价北京市重点实验室北京100095 中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095

通过改变激光选区熔化成形工艺,即激光功率和扫描速度,制备多个GH4169试样。采用金相法观察显微组织及其内部缺陷的形貌与分布,采用X射线断层成像获得试样孔隙率,并统计分析缺陷三维特征,研究成形工艺与缺陷特征的相关性。结果表明:当... 详细信息

通过改变激光选区熔化成形工艺,即激光功率和扫描速度,制备多个GH4169试样。采用金相法观察显微组织及其内部缺陷的形貌与分布,采用X射线断层成像获得试样孔隙率,并统计分析缺陷三维特征,研究成形工艺与缺陷特征的相关性。结果表明:当能量输入密度为59.1 j/mm^(3)的优化工艺时成形试样中互相搭接的熔道形貌齐整、随机分布的规则气孔尺寸小于30μm、致密度高达99.9998%。在较窄的工艺窗口下(220~300 w、700~1300 mm/s),试样致密度对扫描速度更为敏感,高扫描速度易形成分布在熔道搭接区内极不规则的未熔合。偏离优化工艺时,缺陷数量增多,部分缺陷尺寸大于30μm,其中高激光功率形成的气孔形状或高扫描速度形成的未熔合形状都与各自的尺寸密切相关,即尺寸越大,形状越不规则,产生的不利影响要远大于规则气孔。

关键词：激光选区熔化 GH4169合金成形工艺熔道缺陷

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考虑热动态的综合能源系统碳排放流建模与分析

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 205-213页

作者：李沅陆帅顾伟徐一骏东南大学电气工程学院江苏南京210096

在电力系统低碳转型背景下,传统的源侧碳排放控制难以满足碳排放责任公平分摊需求,亟需对多能源网络进行碳排放流(即碳流)追踪,明确源网荷碳排放责任。基于此,提出了热网准动态碳流模型,并对综合能源系统碳流进行建模与分析。介绍了热... 详细信息

在电力系统低碳转型背景下,传统的源侧碳排放控制难以满足碳排放责任公平分摊需求,亟需对多能源网络进行碳排放流(即碳流)追踪,明确源网荷碳排放责任。基于此,提出了热网准动态碳流模型,并对综合能源系统碳流进行建模与分析。介绍了热网静态碳流的管道计算模型;从热损耗和热延时两方面对热网管道的动态特性进行描述;在此基础上,引入热网管道储能变量刻画2种情况下热动态特性对管道和节点碳流分布的影响;进一步地,提出了热电联产机组的碳势计算方法和储能设备各时刻平均碳势的计算方法,并总结了电、热网络碳流联合分析方法;通过算例分析了静态和准动态热网模型下综合能源系统的碳流分布结果,并考虑了负荷热惯性及机组碳势对碳流分布的影响。

关键词：综合能源系统碳排放流电力网络热动态网络低碳转型

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圆弧端齿齿面加工偏差对配合状态的影响

航空动力学报 2024年第5期39卷 253-261页

作者：孙帅孙惠斌付玄童浩颜诚西北工业大学机电学院航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 中国航发四川燃气涡轮研究院四川绵阳621000 中国航发南方工业有限公司湖南株洲412002

为了优化圆弧端齿装配工艺,对圆弧端齿齿面加工偏差对齿面配合状态的影响机理进行了研究。根据圆弧端齿加工原理,研究了关键成型参数对齿面偏差的影响规律,建立了圆弧端齿装配初始齿面间隙模型,研究了齿面偏差对端齿盘装配初始齿面间隙... 详细信息

为了优化圆弧端齿装配工艺,对圆弧端齿齿面加工偏差对齿面配合状态的影响机理进行了研究。根据圆弧端齿加工原理,研究了关键成型参数对齿面偏差的影响规律,建立了圆弧端齿装配初始齿面间隙模型,研究了齿面偏差对端齿盘装配初始齿面间隙的影响规律。理论研究和试验研究表明:齿面偏差是导致装配初始齿面间隙的直接原因。通过优化安装相位能使装配初始齿面间隙的均值减小18%,方差减小25%。为圆弧端齿连接结构装配精度形成原理与装配工艺优化研究提供基础,对于提高圆弧端齿连接的航空发动机转子装配品质具有重要的意义。

关键词：圆弧端齿装配工艺齿面偏差齿面间隙配合状态

Python语言程序设计课程的教学体系设计

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电子技术（上海） 2024年第5期53卷 145-147页

作者：宋帅晋中信息学院山西030800

阐述基于学情和课程内容,引入项目管理相关知识,设计、组织和构建包括教学目标体系、教学内容体系、教学实施范式和课程评价考核体系模块的课程教学成果体系,实现模块之间“高内聚-高耦合”的教学实施过程标准化流程的创新。

关键词：程序设计 Python语言课程体系教学创新

一种废玻璃和废陶瓷再生的新建筑保温材料性能测试及应用

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粘接 2024年第4期51卷 77-80页

作者：董帅河南应用技术职业学院建筑工程学院河南郑州450042

以废玻璃和废陶瓷为基材,氯化钠为相变材料制备了一种新型再生相变蓄热材料。试验对再生相变蓄热材料的配比和制备条件进行优化,并对蓄热材料的蓄热性能和热循环性能进行表征。试验结果表明,基体材料与相变材料质量比为6∶4,烧结温度为... 详细信息

以废玻璃和废陶瓷为基材,氯化钠为相变材料制备了一种新型再生相变蓄热材料。试验对再生相变蓄热材料的配比和制备条件进行优化,并对蓄热材料的蓄热性能和热循环性能进行表征。试验结果表明,基体材料与相变材料质量比为6∶4,烧结温度为950℃,烧结时间为60 min,制备的再生相变蓄热材料性能最佳。此时再生相变蓄热材料体积密度约为1.88 g/cm3,抗折强度约为40 MPa,峰值温度为797.7℃,相变潜热为60.52 j/g,蓄热密度为230.213 j/g,导热系数为0.73 w/(m·K),蓄热性能表现良好,满足GB 50411—2019标准要求。经过多次循环后,再生相变蓄热材料整体失重率始终低于1%,表现出良好的热循环性能。

关键词：再生建材保温材料绿色材料蓄热性能

炭黑负载增加活性炭缺陷位点催化甲烷裂解制氢机理研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 300-310页

作者：杨丽刘帅辛春梅刘鲁曾星扬刘方中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116

在“双碳”目标时代背景下,甲烷催化裂解制氢因无CO_(2)排放被认为是一种很有前途的高纯制氢技术。其中针对碳基催化剂改性的研究是一大关注热点。为提高活性炭(Activated Carbon,AC)催化剂的稳定性,提出了以椰壳活性炭负载科琴黑炭黑(C... 详细信息

在“双碳”目标时代背景下,甲烷催化裂解制氢因无CO_(2)排放被认为是一种很有前途的高纯制氢技术。其中针对碳基催化剂改性的研究是一大关注热点。为提高活性炭(Activated Carbon,AC)催化剂的稳定性,提出了以椰壳活性炭负载科琴黑炭黑(Carbon Black,CB)制备的新型催化剂,并对其进行了表征测试分析、催化甲烷裂解实验以及分子模拟计算。实验结果表明:分散剂使用1 g、AC和CB质量配比8∶2时制备的催化剂具有较好的催化性能,反应温度在1000℃时初始活性高达85%以上,延缓失活15 min,反应中期甲烷转化率比AC最高提升8%左右。这是因为CB负载在AC表面经反应生成具有缺陷位点的沉积碳。分子模拟计算结果显示,主要是拓扑缺陷的存在使得其s、p轨道非局域性增大,提高其甲烷吸附性能,促进反应进行。同时,AC表面的微孔以及羧基、羰基、羟基等含氧官能团也对甲烷分子的吸附有不同程度的促进作用。孔径为0.8 nm时吸附热最大,这意味着微孔的存在有利于甲烷在AC上吸附,特别是小微孔;3种官能团均可以促进甲烷在AC表面的吸附,其中羧基促进作用更好,羰基和羟基效果相差不大。

关键词：甲烷催化裂解活性炭炭黑缺陷结构

基于一维变分法的微波辐射计反演边界层温湿廓线

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1699-1708页

作者：黄威李宛桐胡帅脱宇峰鱼艇倪祥龙中国人民解放军63898部队河南济源459000 天津气象雷达研究试验中心天津300061 中国人民解放军国防科技大学气象海洋学院长沙410073 中国人民解放军63891部队河南洛阳471000

地基微波辐射计能够克服星载遥感对低层大气不敏感的缺点,在边界层大气探测方面更具优势.一维变分反演算法考虑了辐射传输过程等物理机制,在应用于微波辐射计的反演时具有很高的可信度.针对微波辐射计信息含量较低以及一维变分算法收敛... 详细信息

地基微波辐射计能够克服星载遥感对低层大气不敏感的缺点,在边界层大气探测方面更具优势.一维变分反演算法考虑了辐射传输过程等物理机制,在应用于微波辐射计的反演时具有很高的可信度.针对微波辐射计信息含量较低以及一维变分算法收敛率不高等问题,提出利用地面气象要素改进算法在近地面层的反演精度和引入正则化算子提升算法的收敛特性.利用探空数据对上述改进方法的提升效果进行验证,结果表明:地面气象要素的引入使得反演算法在地表温湿度的均方根误差分别降低了78.2%和55.5%,对于上层大气温湿廓线也有小幅提升;正则化算子对算法的反演时间和反演精度影响很小,但是可以显著地减少未收敛样本个数和提升反演廓线的质量.

关键词：一维变分温湿廓线微波辐射计正则化算子

受电弓仿生导流罩对高速列车横风气动特性影响研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 936-948页

作者：张洁丁艳思邓海韩帅高广军中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 中车长春轨道客车股份有限公司总体研发部吉林长春130062

横风作用下高速列车气动横向力和倾覆力矩显著增加,气动性能显著恶化,列车脱轨、倾覆可能性增大,严重影响列车运行安全。受电弓作为高速列车核心的外突部件,直接受到横风的影响,因此改善受电弓区域的横风气动性能显得尤为重要。以鞘翅... 详细信息

横风作用下高速列车气动横向力和倾覆力矩显著增加,气动性能显著恶化,列车脱轨、倾覆可能性增大,严重影响列车运行安全。受电弓作为高速列车核心的外突部件,直接受到横风的影响,因此改善受电弓区域的横风气动性能显得尤为重要。以鞘翅目生物形态为原型,构建受电弓仿生导流罩几何外形,并以8车编组高速列车为基准,建立4种不同的计算模型:原始模型(模型Ⅰ)、仅受电弓Ⅰ加装导流罩(模型Ⅱ)、仅受电弓Ⅱ加装导流罩(模型Ⅲ)、受电弓Ⅰ和Ⅱ均加装导流罩(模型Ⅳ)。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,分析不同方案下高速列车整车以及受电弓区域的横风气动性能。研究结果表明:安装受电弓导流罩后,气流更为平顺地越过受电弓区域,阻滞效应减小,下游车体顶部和受电弓Ⅱ(升弓)区域的气流速度有所增加,同时造成列车背风侧的流场结构改变。相比原始模型(模型Ⅰ),导流罩模型(模型Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)均可减小列车气动横向力和倾覆力矩,其中模型Ⅱ和模型Ⅲ的横向力分别减少9.65%、4.18%,倾覆力矩分别减少11.47%、4.37%;受电弓Ⅰ与受电弓Ⅱ均被包裹的模型Ⅳ效果最为显著,8车编组列车横向力和倾覆力矩分别减少11.39、16.81%。研究成果可为横风环境下新一代高速列车受电弓区域优化设计提供参考。

关键词：高速受电弓仿生导流罩横风适应性速度分布