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Delta并联机器人运动学性能分析与结构参数优化

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农业机械学报 2024年第8期55卷 446-458页

作者：伞红军杨晓园陈久朋吴兴梅张号彬徐贝昆明理工大学机电工程学院昆明650500 云南省先进装备智能制造技术重点实验室昆明650500

Delta并联机器人具有速度快、结构简单、承载力强等优点,在钵苗移栽、产品分拣与包装中应用广泛。针对目前Delta并联机器人各结构参数对运动学性能的影响及系统性结构参数优化设计缺乏完整理论体系的问题,本文分析可达工作空间雅可比矩... 详细信息

Delta并联机器人具有速度快、结构简单、承载力强等优点,在钵苗移栽、产品分拣与包装中应用广泛。针对目前Delta并联机器人各结构参数对运动学性能的影响及系统性结构参数优化设计缺乏完整理论体系的问题,本文分析可达工作空间雅可比矩阵条件数分布规律、结构参数约束关系、运动学性能随结构参数的变化规律及相关性,获得条件数分布特性和失真约束条件,在此基础上得出动静平台半径差和主动臂长度增加和从动杆长度减小能够使得机构性能较优。给定设计工作空间,对原结构进行参数优化设计,通过建立包络惩罚函数,采用多元非线性拟合与线性加权组合法得到运动学性能评价函数,结合条件数分布特性和失真约束条件建立优化模型,利用遗传算法进行优化。相较于优化前,优化后可达工作空间体积减小14.26%,设计工作空间的全局条件数均值和全局条件数标准差分别减小31.20%和11.78%,且设计工作空间各截面条件数分布规律验证了条件数分布特性的可靠性。

关键词： Delta并联机器人运动学性能失真约束条件条件数分布规律结构参数优化

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大功率并网变流器离散域电流控制策略

电工技术学报 2024年第8期39卷 2523-2540页

作者：王旭杨淑英李典张兴合肥工业大学可再生能源接入电网技术国家地方联合工程实验室合肥230009

兆瓦级大功率并网变流器的开关频率较低,延迟和离散化误差对控制性能影响较大,导致动态响应慢、电网背景谐波影响大等问题。因此,直接离散域控制系统设计成为必要。该文针对LCL滤波并网变流器建立离散域数学模型,并基于此提出桥臂侧电... 详细信息

兆瓦级大功率并网变流器的开关频率较低,延迟和离散化误差对控制性能影响较大,导致动态响应慢、电网背景谐波影响大等问题。因此,直接离散域控制系统设计成为必要。该文针对LCL滤波并网变流器建立离散域数学模型,并基于此提出桥臂侧电流和网侧电流融合的离散域电流控制器。同时,为了在不额外增加电流传感器和检测电路的情况下获取并网电流信息,设计电容电压微分器,实现网侧电流的估算,降低硬件复杂性和控制成本。研究表明,该文设计的离散域电流控制器,具有较好的动态性能和电网背景谐波抑制能力。最后,通过硬件在环半实物仿真系统对所提设计进行了实验验证。

关键词： LCL型并网变流器低开关频率离散域控制背景谐波

角度补偿同步平均的二级行星齿轮箱行星轮故障特征提取方法

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振动工程学报 2024年第5期37卷 896-902页

作者：晏云海郭瑜昆明理工大学机电工程学院云南昆明650550

加窗同步平均克服了行星齿轮传动引起的振动传递路径时变性问题,可有效应用于单级行星齿轮箱齿轮故障特征提取。但二级行星齿轮箱存在两级行星结构共用传动轴引起的振动耦合问题,该方法不易有效提取第一级行星轮的故障特征,为此本文提... 详细信息

加窗同步平均克服了行星齿轮传动引起的振动传递路径时变性问题,可有效应用于单级行星齿轮箱齿轮故障特征提取。但二级行星齿轮箱存在两级行星结构共用传动轴引起的振动耦合问题,该方法不易有效提取第一级行星轮的故障特征,为此本文提出一种角度补偿同步平均的二级行星齿轮箱行星轮故障特征的提取方法。通过等角度重采样消除转速波动的影响;采用角度补偿同步平均分离重采样振动中存在的第二级太阳轮的干扰,并通过差运算将其从重采样振动中消除;提取残余振动的包络信号;通过加窗同步平均构建第一级行星轮的合成包络信号,并采用包络同步平均提取第一级行星轮的故障特征。通过二级行星齿轮箱实验台实测信号分析验证,所提方法能够有效地提取第一级行星轮的故障特征。

关键词：故障特征提取二级行星齿轮箱加窗振动分离包络分析角度补偿同步平均

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深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术与工程应用

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1226-1237页

作者：陈念张强汪小刚王玉杰王鹏王丹中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000

外水压力是深埋隧洞建设中面临的一个关键问题,由于深埋隧洞埋深大、地下水位高、地层间水力联系规律复杂,因此给深埋隧洞外水压力确定提出巨大挑战。厘清隧洞全生命周期地下水的水力联系规律,是准确评价深埋隧洞外水压力和隧洞建设影... 详细信息

外水压力是深埋隧洞建设中面临的一个关键问题,由于深埋隧洞埋深大、地下水位高、地层间水力联系规律复杂,因此给深埋隧洞外水压力确定提出巨大挑战。厘清隧洞全生命周期地下水的水力联系规律,是准确评价深埋隧洞外水压力和隧洞建设影响地下水环境的关键。该文采用数值模拟法研究不同地层类型对隧洞开挖后地下水演化规律的影响,在此基础上,提出一种深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术,并应用于滇中引水工程蔡家村隧洞。数值模拟结果显示:隧洞上方存在隔水地层对开挖后地下水水力联系有显著影响。工程实践应用不仅验证了该技术的可行性,还证实了深埋隧洞地下水水力联系存在分层现象。该文提出的深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术为深埋隧洞高外水压力的取值研究提供了有效手段。

关键词：深埋隧洞外水压力隔水地层分层水力联系地表深孔数值模拟

贵州无井式UCG选址选层“四性”地质评价模式与资源类型划分

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煤炭学报 2024年第5期49卷 2414-2425页

作者：周泽易同生秦勇周永峰杨磊汪凌霞贵州省煤田地质局贵州贵阳550025 贵州优驰能源科技有限责任公司贵州贵阳550014 中国矿业大学江苏徐州221116 贵州省煤炭流态化开采重点实验室贵州贵阳550014

为建立科学系统的“地质−工程”一体化地质风险评估模式,解决煤炭地下气化(UCG)选址选层难题,提出了一种以“建炉可行性、过程易控性、气化安全性、开发经济性”四性认识为基础,利用FAHP模糊层次分析法创建的包括4项一级指标、10项2级... 详细信息

为建立科学系统的“地质−工程”一体化地质风险评估模式,解决煤炭地下气化(UCG)选址选层难题,提出了一种以“建炉可行性、过程易控性、气化安全性、开发经济性”四性认识为基础,利用FAHP模糊层次分析法创建的包括4项一级指标、10项2级指标、26项3级关键地质参数的地质评价要素层次结构模型。该模型引入“阈值”概念,对断层指数、奥亚膨胀度、黏结指数、上覆含水层距离4项指标的超“阈值”情况实施“一票否决”,充分重视特定地质参数对UCG控制的关键作用;通过“两两判断矩阵”确定各指标权重向量,根据隶属函数厘定指标层隶属度;并提出了相应地质评价技术方法,配套建立了权重积、综合权重积以及最优3段分割等算法,将所涉及指标量化分析,精准判断资源类型与级别;同时基于矩阵结构混合编码方式,提出了“四性四级”五位编码的UCG资源类型表征系统。最终形成了以“四性”理论为基础,“算法”为骨架,“四性四级”五位编码为灵魂的科学化、系统化UCG选址选层地质评价体系。该评价体系可在多场耦合的UCG生产过程相关风险识别机制的前沿探索方面发挥关键作用,有效改善现有UCG风险识别理论局限于地质单方面,缺乏工程联系的问题,实现大区域的UCG量化选址选层,为省级乃至国家级煤炭地下气化战略规划提供解决途径,从而提出可供分步实施的典型地质条件先导性试验区建议,推动煤炭地下气化产业化进程。

关键词：煤炭地下气化地质评价资源分类层次结构模型

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屯兰区块煤层气井压裂特征多尺度分析

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 148-158页

作者：李鸿雨宋晓夏刘威李伟陈伟东王昱太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 煤与煤系气地质山西省重点实验室山西太原030024 山西焦煤集团有限责任公司屯兰煤矿山西古交030200 东北石油大学非常规油气研究院黑龙江大庆163318

为探究屯兰区块煤层气井压裂特征,以太原西山屯兰区块2号煤层为研究对象,通过对采煤工作面揭露的XST-167、XST-168、XST-176和XST-177四口煤层气井进行地质编录、煤样宏观特征描述及CT分析,从多尺度研究煤层的压裂特征。结果表明:研究... 详细信息

为探究屯兰区块煤层气井压裂特征,以太原西山屯兰区块2号煤层为研究对象,通过对采煤工作面揭露的XST-167、XST-168、XST-176和XST-177四口煤层气井进行地质编录、煤样宏观特征描述及CT分析,从多尺度研究煤层的压裂特征。结果表明:研究区煤层气井附近煤层主要分布斜交裂隙组成的“X”型压裂裂隙,在XST-177煤层气井附近有“T”型压裂裂隙。石英砂与压裂裂隙壁碰撞、摩擦产生煤粉,煤粉充填在裂隙内,对煤层气的产出有阻碍作用。通过对XST-168、XST-177二口煤层气井揭露的井筒进行对比,发现XST-177煤层气井的压裂效果更好,更有利于煤层气的产出。煤层气井附近的煤大多为碎裂煤、碎粒煤,水力压裂破坏了煤体的原生结构,使煤体硬度降低,裂隙显著增加。部分煤样可以观测到石英砂镶嵌其上,主要集中在煤的层理面上,说明石英砂被压进煤层后,主要沿水平缝向煤层内延伸,与此处的最大主应力方向保持一致。通过CT扫描技术,对受压裂影响的煤样(压裂煤)和未受压裂影响的煤样(正常煤)进行扫描,发现压裂煤T1、T2中裂隙宽度大于100μm的裂隙分别占总裂隙体积的58.8%和48.5%,裂隙数量上分别为23407条和19679条,而正常煤T3中裂隙宽度大于100μm的裂隙仅占总裂隙体积的1.7%,裂隙数量仅为3504条,T1、T2较T3的裂隙宽度更宽,裂隙数量更多,说明压裂作用使煤样裂隙宽度和数量明显增加,压裂煤内部的孔裂隙更发育。

关键词：煤层气屯兰区块多尺度水力压裂裂隙计算机断层扫描技术

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基于改进跟踪微分器前馈的PMSM复合控制

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 164-170,178页

作者：陈华秋杨建中向单奇许光达华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 武汉智能设计与数控技术创新中心湖北武汉430040

为实现位置伺服系统的无超调快速跟踪,提出一种基于改进非线性跟踪微分器前馈的永磁同步电机复合控制方法.在基于传统跟踪微分器前馈控制方法的基础上,设计了用于位置指令前馈环节的改进跟踪微分器,针对加速度因子调参问题,结合系统电... 详细信息

为实现位置伺服系统的无超调快速跟踪,提出一种基于改进非线性跟踪微分器前馈的永磁同步电机复合控制方法.在基于传统跟踪微分器前馈控制方法的基础上,设计了用于位置指令前馈环节的改进跟踪微分器,针对加速度因子调参问题,结合系统电流限幅给出了加速度因子计算公式,简化了调参过程;针对阶跃响应超调问题,引入最大速度约束参数实现系统对阶跃指令的无超调快速跟踪;针对连续信号跟踪滞后问题,引入超前计算步长参数实现对输入指令的超前预测,补偿了系统的跟踪滞后.仿真和实验结果均表明:该方法能实现控制系统对于阶跃指令快速且无超调的跟踪,在给定实验条件下能使系统的超调量由4.4%减小到0.0%,同时能使系统对于给定正弦指令的最大跟踪误差降低34.4%,显著提高了系统的位置跟踪性能.

关键词：永磁同步电机复合控制前馈改进跟踪微分器无超调

计及阻容式撬棒的混合型风电场协同控制及故障特性分析

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电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 111-122页

作者：冯海洋束洪春杨兴雄宋建邓涵周子超陈有为张丕豪昆明理工大学云南昆明650500 武汉大学湖北武汉430072

为解决混合型风电场低穿措施复杂难以协同及低穿后故障特性难以分析的问题,提出双馈风电机组应用阻容式撬棒以改善低电压穿越期间混合型风电场的频偏及无功特性。首先建立双馈风电机组群与永磁直驱风力发电机组群模型,通过分群聚合等效... 详细信息

为解决混合型风电场低穿措施复杂难以协同及低穿后故障特性难以分析的问题,提出双馈风电机组应用阻容式撬棒以改善低电压穿越期间混合型风电场的频偏及无功特性。首先建立双馈风电机组群与永磁直驱风力发电机组群模型,通过分群聚合等效的方法建立混合型风电场简化等效模型。在此基础上,分析计及阻容撬棒的混合型风电场故障期间各类型风电机组的无功调节能力及调节特性。据此制定混合型风电场的无功协同控制策略以优化低电压穿越期间无功输出能力,分析采用协同控制策略后混合型风电场的短路特性,并对短路电流进行解析。最后基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了混合型风电场仿真模型,对协同策略的有效性及故障电流表达式的正确性进行仿真验证。

关键词：混合型风电场短路电流阻容撬棒协同控制策略

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水风光互补系统一次调频方案研究

太阳能学报 2024年第5期45卷 412-421页

作者：朱博吴水军黄柯昊周子超邓涵徐韬昆明理工大学电力学院昆明650500 云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明650217 云南电网有限责任公司曲靖供电局曲靖655000

为解决新能源并网后产生的频率问题,提出一种考虑水风光互补的调频策略。首先,建立含风、水、光、荷的简单系统数学模型;其次,结合水轮机、风电机组、光伏及其调频策略所对应的代数微分方程和基于直流潮流的系统网络方程,推导出负荷扰... 详细信息

为解决新能源并网后产生的频率问题,提出一种考虑水风光互补的调频策略。首先,建立含风、水、光、荷的简单系统数学模型;其次,结合水轮机、风电机组、光伏及其调频策略所对应的代数微分方程和基于直流潮流的系统网络方程,推导出负荷扰动时水轮机、风电机组、光伏并网节点频率响应的频域解析式;最后根据解析式分析调频死区和调频控制参数等对系统频率的影响,提出一种水风光互补系统联合调频方案。在仿真软件PSD-BPA中搭建四机系统及实际电网的仿真模型,对调频方案的有效性和可行性进行验证,多场景下仿真结果表明该方法可提高系统一次调频能力。

关键词：可再生能源频率响应下垂控制水风光互补系统死区水锤效应

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