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基于全透射可见-近红外光谱的西瓜糖度在线检测研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1710-1717页

作者：王贺功黄文倩蔡仲磊严忠伟黎胜李江波新疆农业大学机电工程学院新疆乌鲁木齐830052 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

糖度是评价西瓜品质的重要指标之一,影响着西瓜的受欢迎程度和销售价格。但体积大、皮厚的自然生物特征为西瓜糖度的快速、无损评估带来了挑战。为探索西瓜糖度快速无损检测,选择230个西瓜作为试验样本,使用自行研制的全透射可见-近红... 详细信息

糖度是评价西瓜品质的重要指标之一,影响着西瓜的受欢迎程度和销售价格。但体积大、皮厚的自然生物特征为西瓜糖度的快速、无损评估带来了挑战。为探索西瓜糖度快速无损检测,选择230个西瓜作为试验样本,使用自行研制的全透射可见-近红外光谱系统在线采集西瓜光谱数据,在线检测过程中保持光谱连续检测点在西瓜的赤道部位,并分别测量西瓜整果糖度和中心糖度作为理化糖度参考值。首先对样本在线检测过程中产生的多条光谱数据进行均值化处理,并选取波长范围690~1100 nm的光谱数据,使用蒙特卡洛方法剔除其中的异常样本,使用多种预处理方法(SNV、SG平滑等)对光谱数据优化,并采用SPXY算法划分样本校正集和预测集以减小因西瓜内部糖度分布差异造成的影响;基于优化的光谱数据构建了线性PLSR模型和非线性LS-SVM模型预测西瓜中心糖度和整果糖度。结果表明,基于SNV和SG组合法预处理光谱构建的LS-SVM模型预测西瓜整果糖度效果最好,其校正集相关系数R C=0.92,建模均方根误差RMSEC=0.37°Brix;预测集相关系数R P=0.88,预测均方根误差RMSEP=0.40°Brix。进一步使用特征波段挑选算法(CARS、UVE、SPA等)对光谱数据优化,结果显示构建的模型效果更好,其中使用CARS和UVE组合算法选取的特征波长构建LS-SVM模型预测西瓜整果糖度时效果最好,其校正集相关系数R C=0.94,校正均方根误差RMSEC=0.31°Brix;预测集相关系数R P=0.91,预测均方根误差RMSEP=0.37°Brix,且建模变量从1524个特征变量缩减到39个特征变量。该研究为实际生产中西瓜糖度快速无损检测应用提供了参考。

关键词：全透射光谱在线检测西瓜糖度模型构建

带FIR滤波的非线性滑动平均动态软测量模型

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 609-618页

作者：孙文心马君霞熊伟丽江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122

非线性滑动平均(NMA)模型能有效描述工业过程的动态特性,是一种典型的动态软测量模型.而受限于模型复杂度,NMA模型的输入时序边界相对较窄,难以适应带有大滞后或强测量噪声的动态工业过程.针对该问题,本文将NMA模型与结构简单、输入时... 详细信息

非线性滑动平均(NMA)模型能有效描述工业过程的动态特性,是一种典型的动态软测量模型.而受限于模型复杂度,NMA模型的输入时序边界相对较窄,难以适应带有大滞后或强测量噪声的动态工业过程.针对该问题,本文将NMA模型与结构简单、输入时序边界宽的FIR滤波器相结合,构造一种非线性、强抗干扰的软测量建模策略.并设计层白化结构来避免二者间的参数耦合现象,采用Adam算法进行同步优化,提高模型的预测精度及训练效率.最后,利用数值仿真和硫回收过程建模实验,验证所提模型的预测精度以及模型设计的合理性.

关键词：动态软测量 NMA模型 FIR滤波参数解耦

地下水循环井修复不锈钢滤水筛管设计及性能评价

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环境工程学报 2024年第4期18卷 978-986页

作者：田东庄杨文佳田宏杰煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工西安研究院(集团)有限公司西安710077

为了提高地下水循环井修复用不锈钢滤水筛管的抗拉能力,保证其在下管和提管时不发生拉伸变形破坏,确保滤水筛管在井内的安全运行,从整体结构、筛网丝型和参数3个方面进行了滤水筛管结构设计,并通过有限元模拟和室内拉伸试验评价滤水筛... 详细信息

为了提高地下水循环井修复用不锈钢滤水筛管的抗拉能力,保证其在下管和提管时不发生拉伸变形破坏,确保滤水筛管在井内的安全运行,从整体结构、筛网丝型和参数3个方面进行了滤水筛管结构设计,并通过有限元模拟和室内拉伸试验评价滤水筛管的抗拉性能。设计采用三角形不锈钢丝型和全焊式绕丝工艺,共研制2种结构、6种规格的不锈钢滤水筛管,模拟及试验结果表明:筛管断裂均发生在接头与筛网的焊缝处,仿真结果与试验结果具有较好的吻合性;对于外绕丝内竖丝型滤水筛管,随着筛网孔隙和绕丝尺寸的增大,筛管最大拉伸载荷逐渐降低,SG1-0.9/2.3型筛管抗拉载荷最大,试验和仿真结果分别为1072.75和1114.39 kN,二者误差率为3.88%;对于外竖丝内绕丝型滤水筛管,随着筛网孔隙的增大,筛管圆周竖丝的横截面积逐渐减小,筛管最大拉伸载荷逐渐减小,SG2-0.9/2.3型筛管抗拉载荷最大,试验和仿真结果分别为1662.06和1668.23 kN,二者误差率为0.37%;对于相同的筛网参数,外竖丝内绕丝型结构在承受拉伸载荷时能够产生更大的变形,其抗拉强度优于外绕丝内竖丝型滤水筛管。该研究结果可为地下水循环井修复用不锈钢滤水筛管的设计提供理论指导。

关键词：地下水循环井修复滤水筛管筛网参数抗拉性能

搭接-叠片式箔片气体动压轴承转子动力学特性实验研究

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振动工程学报 2024年第4期37卷 623-631页

作者：管玉坤朱鹏程张振冯凯湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412001

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承,同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台,通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性,分析了转子不平衡量和外部... 详细信息

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承,同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台,通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性,分析了转子不平衡量和外部载荷对该轴承-转子系统的转子动力学影响。起飞实验结果表明,本文所研制的搭接式径向箔片气体动压轴承的起飞转速约为7500 r/min,最大起飞转矩约为220 N·mm。转子降速实验研究结果表明,随着转子不平衡量的增加,转子系统1X频振动幅值逐渐增大、二阶临界转速逐渐降低、次频振动发生频率逐渐提前;随着转子转速的增加,转子系统1X频振动呈现先增大后减小的趋势、次频振动幅值整体逐渐增大;在减小顶箔结构的圆心距后,转子系统稳定性增加。不平衡量与外部载荷加载耦合实验结果表明,不平衡量与外部载荷都会激起系统的次频振动,次频振动幅值随转速升高而增大;并且在激起次频振动方面,不平衡量与外部载荷之间存在着相互放大作用。

关键词：转子动力学气体轴承转子试验台不平衡量外部载荷

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轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

机械工程学报 2024年第1期60卷 248-261页

作者：张小俊吴亚淇刘昊学钟道方河北工业大学机械工程学院天津300130

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,... 详细信息

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计。通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力。

关键词：爬壁机器人越障步态规划稳定性分析转向灵活性智能控制系统

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纳米流体电池热管理研究进展

工程科学学报 2024年第8期46卷 1498-1508页

作者：吴俊杰侯竣升马丽黄磊郝南京西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

随着非化石能源的开发利用,各行业电气化程度的提高以及储能技术的发展,各种电池的应用越来越广泛,同时电池向着高能量密度方向发展.在充放电过程中,电池组内能量密度的上升导致电池过热乃至爆炸,进而影响电池组的寿命和安全.因而,亟待... 详细信息

随着非化石能源的开发利用,各行业电气化程度的提高以及储能技术的发展,各种电池的应用越来越广泛,同时电池向着高能量密度方向发展.在充放电过程中,电池组内能量密度的上升导致电池过热乃至爆炸,进而影响电池组的寿命和安全.因而,亟待开发高效的热管理系统,以及时带走电池内的热量.近年来,多种新型热管理系统被广泛研究和应用.其中,具有效果显著、成本低廉和无额外能耗等优势的纳米流体电池热管理系统备受关注.本文对纳米流体电池热管理系统的研究进展进行了系统综述,首先介绍了常见的电池种类及常用的热管理技术,随后阐述了纳米流体的分类和性质,并详细论述了纳米流体在锂离子电池、燃料电池和太阳能电池三类电池中的热管理理论、数值模拟、实验和应用研究现状.最后,本文系统讨论了当前该领域面临的挑战,并提出了未来的发展方向.

关键词：热管理纳米流体锂离子电池燃料电池太阳能电池

基于一体化电磁骚扰传导模型的开关柜微机保护装置电磁干扰滤波器设计

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3280-3290页

作者：王华清黄道春双明镜毕吉禹罗瑞杰雷电防护与接地技术教育部工程研究中心(武汉大学) 武汉430072 武汉大学电气与自动化学院武汉430072

为解决高压开关柜断路器在海上风电场等场景下频繁操作产生的电磁干扰问题,分析其电磁骚扰传导过程,并设计合理的抗干扰措施以提高微机保护装置的电磁兼容水平,该文提出一种高压开关柜一体化电磁骚扰传导仿真模型,针对断路器开断电磁骚... 详细信息

为解决高压开关柜断路器在海上风电场等场景下频繁操作产生的电磁干扰问题,分析其电磁骚扰传导过程,并设计合理的抗干扰措施以提高微机保护装置的电磁兼容水平,该文提出一种高压开关柜一体化电磁骚扰传导仿真模型,针对断路器开断电磁骚扰设计了电磁干扰(EMI)滤波器并验证其性能。首先以KYN61—40.5型开关柜真空断路器为例,建立其电磁骚扰一体化仿真模型,通过试验与仿真获得断路器开断电磁骚扰的特征;然后根据该特征设计了基于定K型和m推演的EMI滤波器并验证其性能。研究结果表明,微机保护装置电流测量端口的骚扰电压主导频率约为312 kHz,一体化电磁骚扰传导仿真模型仿真结果与试验结果最大相对误差为9.8%,表明该模型可用于电磁骚扰传导过程的仿真;该文设计的EMI滤波器的陷波频率与理论设计值的最大相对误差为-8.8%,接入EMI滤波器后骚扰电压下降93.94%,持续时间下降71.42%。研究成果可为高压开关柜微机保护装置的电磁骚扰传导过程分析和电磁兼容水平提升提供参考。

关键词：高压开关柜电磁骚扰电磁兼容低通滤波器一体化传导模型

美国加州车网互动政策、标准与市场机制最新进展及其启示

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 38-46页

作者：李立理张剑刘雨薇刘晓楠祖国强清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 国网天津市电力公司天津市300010 国网天津市电力公司电力科学研究院天津市300384

电动汽车与电网互动(简称“车网互动”)可以释放电动汽车作为灵活性资源的潜力,能够有效提升电网调峰能力、促进高比例可再生能源消纳、提升电动汽车用户经济收益,日益受到各方重视。美国加利福尼亚州(简称“加州”)近些年在推动电动汽... 详细信息

电动汽车与电网互动(简称“车网互动”)可以释放电动汽车作为灵活性资源的潜力,能够有效提升电网调峰能力、促进高比例可再生能源消纳、提升电动汽车用户经济收益,日益受到各方重视。美国加利福尼亚州(简称“加州”)近些年在推动电动汽车与电网互动发展方面做了大量工作,取得了重要进展。首先,文中介绍了加州在电动汽车与电网互动配套政策法规方面的最新动向;之后,从技术标准、市场机制两方面介绍了加州在电动汽车与电网互动相关基础工作方面的最新进展;最后,结合中国电动汽车与电网互动发展实际提出了有关建议。

关键词：电动汽车电动汽车与电网互动政策法规技术标准市场机制分时电价并网计量

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煤气化渣制备功能微纳材料研究进展

工程科学学报 2024年第9期46卷 1671-1684页

作者：丁子涵马丽吴俊杰石岩郝南京西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 青岛达融能源科技有限公司青岛266300

富煤、贫油、少气的能源结构决定了我国煤炭消费量巨大的现状.煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的关键技术得到快速发展,煤气化渣固废的排放问题也随之日益严重.目前煤气化渣处置方式以堆放和填埋为主,造成了土地资源的浪费和环境污染.... 详细信息

富煤、贫油、少气的能源结构决定了我国煤炭消费量巨大的现状.煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的关键技术得到快速发展,煤气化渣固废的排放问题也随之日益严重.目前煤气化渣处置方式以堆放和填埋为主,造成了土地资源的浪费和环境污染.为了实现煤化工的绿色可持续发展,亟需解决煤气化渣高效处置的问题.煤气化渣中含有丰富的铝、硅、残碳资源,为制备高附加值材料提供了巨大的潜力,引起了研究者们的广泛关注.基于煤气化渣的产生过程,详细介绍了其成分与微观形貌,并系统阐述了煤气化渣合成介孔二氧化硅、多孔碳、碳–硅介孔复合材料、沸石以及沸石–碳复合材料的制备方法.进一步深入探讨了煤气化渣基功能微纳材料在吸附剂、催化剂、填充材料、超级电容器、微波吸收材料等方面的广泛应用.最后,对煤气化渣资源利用中存在的问题进行了探讨,并展望了其未来的发展趋势,旨在为煤气化渣的综合利用提供一些参考.

关键词：煤气化渣微纳材料吸附剂催化剂填充材料