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压缩天然气发动机增程式电动汽车能量管理优化

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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 600-609页

作者：赵靖华张雨彤曹派王忠恕李小平孙亚南解方喜吉林师范大学计算机学院吉林四平136000 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 江苏汉旭和电源科技有限公司江苏扬州225000

根据一台压缩天然气(CNG)发动机试验数据,建立了CNG发动机增程式电动汽车模型。基于该模型提出了一种基于规则的能量管理策略,能够保证CNG发动机工作在高效区,但是存在电流波动幅度较大有损电池寿命的问题。为了抑制电流激变同时进一步... 详细信息

根据一台压缩天然气(CNG)发动机试验数据,建立了CNG发动机增程式电动汽车模型。基于该模型提出了一种基于规则的能量管理策略,能够保证CNG发动机工作在高效区,但是存在电流波动幅度较大有损电池寿命的问题。为了抑制电流激变同时进一步降低增程式电动汽车(E-REV)的燃油消耗,基于模型预测控制(MPC)技术,提出了一种协同燃油消耗与电池保护的能量管理优化策略。世界轻型汽车测试循环(WLTC)工况下的仿真分析表明:相比于基于规则的能量分配控制器,本文提出的MPC控制器能够进一步降低3.7%的油耗,同时抑制了电流激变,有效保护了电池。

关键词：自动控制技术模型预测控制能量管理增程式混合动力车辆压缩天然气发动机

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细长桁架臂卸载反弹动力学行为仿真及实验

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 62-71页

作者：付玲刘洋刘延斌尹莉起重机械关键技术全国重点实验室湖南长沙410013 湖南师范大学工程与设计学院湖南长沙410081

细长桁架臂是桁架臂起重机的关键工作部件,卸载反弹冲击是威胁细长桁架臂起重机结构安全的重要工况。为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动力学行为,采用刚柔耦合多体仿真方法和起重机卸载冲击实验方法探讨了桁架臂卸载反弹条件下动应力的... 详细信息

细长桁架臂是桁架臂起重机的关键工作部件,卸载反弹冲击是威胁细长桁架臂起重机结构安全的重要工况。为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动力学行为,采用刚柔耦合多体仿真方法和起重机卸载冲击实验方法探讨了桁架臂卸载反弹条件下动应力的变化规律,推算了细长桁架臂卸载冲击动载系数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象,采用刚柔耦合方法建立了包含载荷模型和结构动态特性模型的动臂塔机精细化仿真模型,分析了桁架臂反弹振动引起的动应力变化,发现了桁架臂卸载反弹动应力的分布规律。根据不同臂长的起重机起升性能表,研究了仰角-动应力关系曲线与起升性能曲线之间的关系,发现起重臂的臂中出现最大动应力所对应的起重机突然卸载工况。根据起重机卸载冲击仿真结果,建立了基于仿真预测的起重机卸载冲击实验方法,实施了细长桁架臂系列载荷卸载反弹实验。桁架臂动应力实验值与仿真值之间的误差小于13%,证明精细化模型仿真是求解桁架臂卸载冲击响应的有效工具。通过模型仿真进一步预测了极限工况下细长桁架臂卸载冲击动载系数,发现起重机设计规范中关于卸载冲击动载系数的相关规定存在缺陷,探讨了桁架臂的长细比对卸载冲击动载系数的影响,为细长桁架臂的结构优化设计提供依据。

关键词：刚柔耦合模型虚拟仿真卸载冲击实验动应力极限工况预测

苏北高邮湖菹草(Potamogeton crispus)生长衰亡过程对水质与浮游植物群落的影响

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湖泊科学 2024年第6期36卷 1681-1693页

作者：张鑫张又蔡平刘荣坤黎明杰张晖高俊峰钱宝蔡永久燕文明河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京210008 江苏省江都水利工程管理处扬州225200 长江水利委员会水文局武汉430010

为探究菹草(Potamogeton crispus)生长、衰亡期对生态环境的效应,本文以南水北调东线源头调蓄湖泊——高邮湖为研究区域,通过分析湖泊水质及浮游植物群落随菹草生长衰亡过程的变化情况,揭示高邮湖菹草暴发下水环境状况变化。结果表明:... 详细信息

为探究菹草(Potamogeton crispus)生长、衰亡期对生态环境的效应,本文以南水北调东线源头调蓄湖泊——高邮湖为研究区域,通过分析湖泊水质及浮游植物群落随菹草生长衰亡过程的变化情况,揭示高邮湖菹草暴发下水环境状况变化。结果表明:在菹草生长期水体透明度明显提高,且总氮浓度有较大程度的下降;而在菹草衰亡期,菹草生物量越高的区域水质越差。菹草在生长期对水环境起到一定的净化效果,而菹草衰亡降解会造成水质恶化。菹草生长期浮游植物密度和生物量显著低于衰亡期,生长期菹草高、中生物量区的浮游植物密度和生物量低于低生物量区,而在菹草衰亡期高、中生物量区的浮游植物密度和生物量高于低生物量区。冗余分析结果表明,pH、溶解氧、氨氮、硝态氮、总磷、高锰酸盐指数是菹草生长衰亡过程影响浮游植物群落结构的主要环境因子。分段结构方程模型模拟结果表明,菹草生物量可对浮游植物生物量产生直接效应,也可以通过改变环境因子对浮游植物生物量产生间接效应。

关键词：沉水植物植物腐烂群落结构冗余分析分段结构方程模型高邮湖

基于DMPC的无信控交叉口智能网联车辆多车协同轨迹规划

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汽车安全与节能学报 2024年第2期15卷 235-241页

作者：金立生魏青嵩谢宪毅石业玮雒国凤李克强燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066000 清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室(原汽车安全与节能国家重点实验室)北京100083

为了解决智能网联自动驾驶环境下无信控十字交叉口多车协同通行的冲突问题,该文提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的多车协同轨迹规划方法。采用分布式模型预测框架实现多车协同轨迹规划的分布式独立计算,利用滚动时域预测周车轨... 详细信息

为了解决智能网联自动驾驶环境下无信控十字交叉口多车协同通行的冲突问题,该文提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的多车协同轨迹规划方法。采用分布式模型预测框架实现多车协同轨迹规划的分布式独立计算,利用滚动时域预测周车轨迹实现车-车未来状态交互,基于智能网联环境车-车交互通信功能实现规划结果共享;引入道路边界约束、加速度约束与碰撞约束等车辆安全约束条件,通过二次规划求解可以安全通行十字路口的多车轨迹;基于MATLAB驾驶场景生成模块建立无信控十字交叉口环境,并在2种场景下验证了该方法的有效性。结果表明:在直行工况和左转工况下多车间最小距离分别为2.58 m和2.99 m,均满足避撞的安全距离约束,实现了多车之间的协同避撞并且能够保证通行效率。

关键词：车辆工程无信控十字交叉口多车协同分布式模型预测控制(DMPC) 轨迹规划

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基于边缘计算的并行密钥隔离聚合签名方案

电子学报 2024年第3期52卷 1002-1015页

作者：周利峰殷新春宁建廷扬州大学信息工程学院江苏扬州225127 扬州大学广陵学院江苏扬州225128 福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350007 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100093

无线医疗传感器网络的出现为患者的治疗带来了极大的便利.但是,无线医疗传感器网络中往往都使用不可信的公共信道进行数据通信并且只有唯一的云服务器处理大量的医疗数据,这就导致了通信安全、隐私保护、密钥泄露、云服务器计算负担过... 详细信息

无线医疗传感器网络的出现为患者的治疗带来了极大的便利.但是,无线医疗传感器网络中往往都使用不可信的公共信道进行数据通信并且只有唯一的云服务器处理大量的医疗数据,这就导致了通信安全、隐私保护、密钥泄露、云服务器计算负担过大、延迟高等问题.此外,现有的大多数无证书聚合签名方案无法抵抗完全选择密钥攻击.针对上述问题,本文提出一种适用于无线医疗传感器网络基于边缘计算的无证书并行密钥隔离聚合签名方案.方案引入边缘计算的架构使得签名的验证和聚合过程在更靠近终端用户的边缘层进行,在降低中心云服务器计算负担的同时还能有效的保护患者的隐私.本文方案继承了无证书和密钥隔离技术的优点,同时避免了复杂的证书管理、密钥托管以及密钥暴露等问题.在随机预言模型下证明了本文方案可以抵抗完全选择密钥攻击、Type I攻击以及Type II攻击.性能分析表明,与相关无证书签名方案相比,本文方案的计算开销至少可降低74.03%,通信开销至少可降低25%.

关键词：无线医疗传感器网络无证书聚合签名并行密钥隔离边缘计算随机预言模型完全选择密钥攻击

一种低暗计数率P-I-N结构的单光子雪崩二极管探测器

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光学学报 2024年第9期44卷 25-30页

作者：李峥刘丹璐董杰卞大井徐跃南京邮电大学集成电路科学与工程学院江苏南京210023 射频集成与微组装技术国家地方联合实验室江苏南京210023

基于180 nm BCD工艺制备出一种P型注入增强型P-I-N结构的单光子雪崩二极管(SPAD)探测器。采用P型漂移区与高压N+埋层之间的低掺杂浓度P型外延层作为I层深结雪崩区,提高了近红外波段的光子探测概率(PDP)。利用低掺杂浓度的P型外延层作为... 详细信息

基于180 nm BCD工艺制备出一种P型注入增强型P-I-N结构的单光子雪崩二极管(SPAD)探测器。采用P型漂移区与高压N+埋层之间的低掺杂浓度P型外延层作为I层深结雪崩区,提高了近红外波段的光子探测概率(PDP)。利用低掺杂浓度的P型外延层作为虚拟保护环,防止了器件横向击穿,降低了暗计数率(DCR)。测试结果表明,虚拟保护环宽度(GRW)为5μm时,器件雪崩电压为56 V。在5 V过偏压下600 nm处的峰值PDP为41%,在901 nm的近红外波段下PDP大于6%,DCR为0.56 s^(-1)·μm^(-2),后脉冲率小于1.2%,表现出良好的电学和光学特性。所提出的SPAD器件为硅基高灵敏度近红外单光子探测器设计提供了一种可选的解决方案。

关键词：探测器单光子雪崩二极管(SPAD) P-I-N结构光子探测概率(PDP) 暗计数率(DCR)

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联合收获机轻量级数字孪生系统构建方法研究

农业机械学报 2024年第5期55卷 108-120页

作者：马博文刘孟楠尹彦鑫孟志军张宾张亚伟温昌凯张安琪中国农业大学工学院北京100083 智能农业动力装备全国重点实验室北京100097 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

针对现有农机装备数字孪生系统开发难度大、配置要求高以及资源占用过高的问题,提出基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统构建方法,包含物理、虚拟、数据交互、模型计算以及人机交互等多个子系统的实现方法。基于数字孪生的技术特点... 详细信息

针对现有农机装备数字孪生系统开发难度大、配置要求高以及资源占用过高的问题,提出基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统构建方法,包含物理、虚拟、数据交互、模型计算以及人机交互等多个子系统的实现方法。基于数字孪生的技术特点和联合收获机的作业特性,设计了一种基于JavaScript语言的轻量级数字孪生系统框架。通过采用Solidworks和CMdevelopment kit工具进行数字孪生系统的模型轻量化处理及坐标系整合,实现了在不影响模型精度和功能的前提下,显著降低系统对硬件要求和内存占用量。以雷沃GM100型联合收获机为对象,开发基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统,为联合收获机孪生系统性能分析、实时监控、瞬时计算以及远程操纵提供联合仿真、分析以及验证平台。为验证数字孪生系统性能和功能,开展了孪生系统性能测试及油耗预测实验。实验结果表明,在数据更新频率20 Hz下,响应时间在78 ms以内,内存占用量在331 MB以内;性能测试中,系统在运行状态下CPU和GPU的平均占用率分别为17%和30%;即使在高强度操作下,系统帧率仍可保持在75.6 f/s;在正常作业下油耗预测模型平均误差为0.34 L/h,平均相对误差仅为2.51%。本系统提供了一种低成本、高效率的数字孪生轻量化构建方案。

关键词：联合收获机数字孪生轻量级运动逻辑建模齐次矩阵

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相变微胶囊保温砂浆的制备及性能

材料导报 2024年第9期38卷 268-273页

作者：龙勇王宇刘天乐王亚洲桥梁智能化与绿色建设国家重点实验室武汉430034 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

为减少建筑物的能耗,响应“碳中和”“碳达峰”国家政策,本工作基于原位聚合法,以正十八烷-正二十烷混合物为二元相变芯材,甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为外层壁材,制备了一种适用于保温节能水泥砂浆的相变微胶囊(MiPCM)。MiPCM通过内部芯材在... 详细信息

为减少建筑物的能耗,响应“碳中和”“碳达峰”国家政策,本工作基于原位聚合法,以正十八烷-正二十烷混合物为二元相变芯材,甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为外层壁材,制备了一种适用于保温节能水泥砂浆的相变微胶囊(MiPCM)。MiPCM通过内部芯材在相变过程中吸热或放热的特性,降低外界环境对水泥砂浆内部温度的影响,从而减少人们对空调等电器的依赖程度,达到节能减排的目的。MiPCM呈球霰状,无团聚现象,具备明显的芯-壁结构,其相变温度区间和潜热分别为17.8~36.7℃和74.72 J/g。TG分析和热循环试验结果表明,MiPCM具备良好的热稳定性。将MiPCM掺加到水泥砂浆中进行温升实验。结果表明,在红外热源照射环境中,MiPCM明显减缓了水泥砂浆中心温度的变化速率,水泥砂浆石的峰值温度降低了7℃。因此,以MiPCM为外加剂的水泥砂浆符合保温节能的设计理念。

关键词：相变材料微胶囊技术水泥砂浆保温节能

近场爆炸作用下节段预制拼装RC桥墩的易损性评估

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中国公路学报 2024年第4期37卷 212-223页

作者：刘路宗周红周海飞陈振健唐光武陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室江苏南京210007 陆军工程大学土木工程博士后科研流动站江苏南京210007 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心江苏南京211189 东南大学土木工程学院江苏南京211189 东南大学建筑学院江苏南京210096 招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁工程结构动力学国家重点实验室重庆400060

为了评估近场爆炸荷载作用下节段预制拼装钢筋混凝土(RC)桥墩的损伤程度,首先开展了节段预制拼装RC桥墩的野外近场爆炸试验,然后建立了节段预制拼装RC桥墩的三维有限元精确化模型,以轴向剩余承载力作为节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤评... 详细信息

为了评估近场爆炸荷载作用下节段预制拼装钢筋混凝土(RC)桥墩的损伤程度,首先开展了节段预制拼装RC桥墩的野外近场爆炸试验,然后建立了节段预制拼装RC桥墩的三维有限元精确化模型,以轴向剩余承载力作为节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤评估指标;接着探讨了近场爆炸荷载的不确定性量化,基于TNT当量和爆心距抽样的爆炸荷载研究了节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤程度以及损伤系数的概率分布,对近场爆炸荷载作用下节段预制拼装RC桥墩进行了易损性评估。结果表明:近场爆炸荷载下节段预制拼装RC桥墩的底节段近爆区发生局部冲切破坏,底节段残余位移最大;爆炸数值模拟与试验结果基本吻合,重启动进行轴向加载得到的轴向剩余承载力是可行的;基于TNT当量和爆心距抽样得到了节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤系数,不同TNT当量下的损伤系数呈对数正态分布;基于对数正态概率密度和条件概率得到了节段预制拼装RC桥墩在近场爆炸作用下的易损性曲线,可评估节段预制拼装RC桥墩在不同TNT当量下的爆炸损伤程度。所得结论可为节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤快速评估提供参考。

关键词：桥梁工程爆炸易损性评估数值模拟节段预制拼装RC桥墩近场爆炸试验