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直驱机床整机刚度特性薄弱环节辨识与优化

机械设计与研究 2024年第3期 1-6+18页

作者：王家炜于爱兵朱立志赵家震齐少春叶家往宁波大学机械工程与力学学院

为提高直驱机床整机的优化效率，改善静动态性能并达到轻量化效果，提出了一种机床整机刚度特性分析指导薄弱环节改进的优化思路。基于有限元法和串联刚度场理论对三轴直驱型加工中心进行静力学分析、模态分析和谐响应分析，辨识出横梁... 详细信息

为提高直驱机床整机的优化效率，改善静动态性能并达到轻量化效果，提出了一种机床整机刚度特性分析指导薄弱环节改进的优化思路。基于有限元法和串联刚度场理论对三轴直驱型加工中心进行静力学分析、模态分析和谐响应分析，辨识出横梁立柱是整机静刚度以及一、二阶模态振型的最薄弱环节。采用拓扑优化、灵敏度分析、尺寸优化相结合的方法设计并得到了横梁立柱新结构。对比优化前后的横梁立柱结构及整机性能，结果表明：新型横梁立柱在x、y、z三个方向上的静力变形量分别减少27.8%、9.3%和10.3%,前二阶固有频率分别提高23.6%和11.0%,同时横梁立柱结构实现减重9.0%;直驱机床整体刚度显著提高，并且x、y、z三个方向上的最大共振峰值分别下降31.1%、22.5%、16.0%。在横梁立柱质量减轻的前提下，直驱机床整机的静动态性能显著提升。

关键词：直驱机床机床整机刚度特性薄弱环节辨识结构优化

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基于随机矩阵理论的电网薄弱环节辨识策略

电子科技 2024年第7期37卷 1-8页

作者：阳杰孙伟卿马美玲上海理工大学机械工程学院上海200093

随着电网规模不断扩大,新型电力系统的运行特性愈加复杂,准确辨识电网存在的薄弱环节对提高系统的监测能力和保障系统的可靠运行具有重要的实际意义。文中基于随机矩阵理论提出了一种电网薄弱环节辨识策略。该策略利用电网运行中的实测... 详细信息

随着电网规模不断扩大,新型电力系统的运行特性愈加复杂,准确辨识电网存在的薄弱环节对提高系统的监测能力和保障系统的可靠运行具有重要的实际意义。文中基于随机矩阵理论提出了一种电网薄弱环节辨识策略。该策略利用电网运行中的实测数据构造随机矩阵,基于随机矩阵理论构建薄弱环节的判断指标,并设计了薄弱节点和薄弱支路的判断方法。该方法从数据相关性的角度进行分析,不需要考虑实际电网复杂的网络结构和运行机理,因此没有复杂的建模过程。为了验证该方法的可行性,通过IEEE 39节点系统搭建了算例仿真,并与传统方法进行了对比。结果表明,所提策略在辨识薄弱节点和支路上具有较好效果,且准确性相较于传统方法有所提升。

关键词：大电网新型电力系统实测数据薄弱环节辨识薄弱节点薄弱支路数据驱动随机矩阵理论

基于可调度域分析的主动配电网薄弱环节辨识及其应用

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基于可调度域分析的主动配电网薄弱环节辨识及其应用

作者：黄文靖华南理工大学

学位级别：硕士

随着大规模可再生能源接入电力系统,太阳能和风能等具有典型的间歇性和不确定性的可再生能源在电力系统中的渗透率迅速提高,使得保持系统功率平衡变得更具挑战性。可调度域描述了电力系统容纳可再生能源出力不确定性的能力。可调度域由... 详细信息

随着大规模可再生能源接入电力系统,太阳能和风能等具有典型的间歇性和不确定性的可再生能源在电力系统中的渗透率迅速提高,使得保持系统功率平衡变得更具挑战性。可调度域描述了电力系统容纳可再生能源出力不确定性的能力。可调度域由网络潮流方程和其他系统约束得到,可调度域的边界包含了关于电网物理约束的重要信息,特别是造成系统无法容纳更宽的可再生能源波动范围的电网物理约束。研究可调度域边界信息与电网物理薄弱环节之间的定量关系对促进可再生能源的消纳具有重要意义。本文对主动配电网可调度域的构建、求解、分析和应用进行了研究,主要工作包括:(1)对主动配电网的可调度域进行了建模、求解和分析。本文基于Dist Flow潮流模型建立了辐射状主动配电网的准确的可调度域模型。本文通过对二次等式约束作紧密凸包松弛以及多面体外近似,得到可调度域的紧密凸松弛线性模型,在降低可调度域构建求解难度的同时提高了近似精度。本文利用凸优化理论将可调度域的投影问题转换为一系列混合整数线性规划的求解问题,提出了高效的自适应约束生成算法求解可调度域边界。最后,在算例中分析了可调度域的计算性能以及多面体外近似、线路参数、可再生能源机组数量对可调度域的影响,并讨论了所使用的凸包松弛在可调度域问题中的精确程度。算例结果表明,本文提出的可调度域模型和算法能很好地适应配电系统,且满足实际使用的计算精度和计算时间要求。(2)结合历史数据和可调度域边界辨识出电力系统的薄弱环节。首先,从可调度域的理论推导过程中总结出可调度域边界的对偶变量与电网物理约束的定量关系,将关键电网物理约束对应于电网的薄弱环节,并提出相应的辨识方法。然后,结合历史数据搜索可调度域的关键边界,提出相应的搜索算法,该算法满足在实时调度中的计算时间要求。最后,通过算例验证了所提出的薄弱环节辨识方法的有效性,并总结了本方法相比于主流辨识方法的优势。(3)给出了薄弱环节辨识在配电网规划运行中的两个实用性应用场景。从实时调度的角度,验证了调整系统运行点规避薄弱环节的可行性,并给出了调整运行点的经验性总结。从长期规划的角度,验证了主动配电网扩展规划修复薄弱环节的实用性。

关键词：可再生能源可调度域薄弱环节辨识系统运行点扩展规划

双转台五轴机床动态特性分析及薄弱环节辨识研究

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双转台五轴机床动态特性分析及薄弱环节辨识研究

作者：雷伟杰哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

五轴数控机床具有高精度、高效率的加工特点,被广泛应用于航天航空、车辆船舶等领域的复杂曲面制造。机床的动态特性是影响机床加工质量和效率的重要因素,本文针对双转台五轴机床的动态特性及薄弱环节辨识展开相关研究。首先,基于Hertz... 详细信息

五轴数控机床具有高精度、高效率的加工特点,被广泛应用于航天航空、车辆船舶等领域的复杂曲面制造。机床的动态特性是影响机床加工质量和效率的重要因素,本文针对双转台五轴机床的动态特性及薄弱环节辨识展开相关研究。首先,基于Hertz接触理论对双转台五轴机床的运动结合部进行刚度分析,建立滚珠丝杠副结合部、直线滚动导轨副结合部和转台轴承结合部的刚度模型。然后,特别对转台轴承刚度受游隙及外载变化的影响进行分析。其次,建立机床工作台回转系统及整机的有限元模型,分析工作台回转系统动态特性及其在不同摆台摆角和不同转台轴承刚度下的变化情况。然后,基于三维Kriging预测模型建立机床不同加工空间的模态场,完成机床动态特性参数变化的方向敏感性分析。研究发现,工作台回转系统的固有频率受摆台摆角及转台轴承径向刚度的影响较大,双转台五轴机床的一阶固有频率对其加工空间Z方向上的变化最为敏感。再次,基于一种振型法和模态质量分布矩阵法相结合的机床薄弱环节辨识方法,通过分析机床模态仿真的振型和模态质量分布曲线来辨识机床的薄弱环节;然后,利用仿真分析结果指导机床进行模态实验,根据实验测试结果得出机床的实验模态质量分布曲线,验证和进一步辨识机床的薄弱环节。研究发现,双转台五轴机床一阶和三阶模态的薄弱环节是主轴及其结合部,二阶模态的薄弱环节是主轴和主轴箱及其结合部。最后,搭建双转台五轴机床模态实验的实验测试系统,根据机床的仿真分析结果和实际的实验条件确定模态实验测试的信号激励及采集方案,通过模态实验测试的方法获得机床低阶固有频率及对应振型。研究发现,实验的前三阶综合固有频率与仿真值的误差均在15%以内,主要振型基本一致,验证了整机有限元模型及仿真分析的准确性。

关键词：双转台五轴机床转台轴承刚度工作台动态特性加工空间薄弱环节辨识

考虑冰灾环境的配电网态势感知和薄弱环节辨识方法

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电网技术 2019年第7期43卷 2243-2250页

作者：刘鑫蕊李欣孙秋野金鹏东北大学信息科学与工程学院辽宁省沈阳市110819 国网辽宁省电力有限公司辽宁省沈阳市110021

建立了一种考虑冰灾环境的配电网态势感知框架及薄弱环节辨识方法。通过综合考虑气象、地理系统、电力系统及社会资源的多源信息并分析其相关性,提出包含线路段实时风险态势、供电设备风险态势、防御风险态势、灾害故障态势和网络拓扑... 详细信息

建立了一种考虑冰灾环境的配电网态势感知框架及薄弱环节辨识方法。通过综合考虑气象、地理系统、电力系统及社会资源的多源信息并分析其相关性,提出包含线路段实时风险态势、供电设备风险态势、防御风险态势、灾害故障态势和网络拓扑态势的综合态势感知框架,改变了以往仅通过线路覆冰情况预测配电网故障的局限性,修正了配网线路覆冰模型,并构建了线路段综合薄弱性指标(linesegment comprehensive vulnerability index,LSCVI)衡量线路段的薄弱程度,提升了配电网薄弱环节的辨识能力。最后通过东北某受灾区的实例分析,验证了所提方法的正确性和有效性,对冰灾时配电网的主动防御具有重要意义。

关键词：配电网多源态势感知冰灾覆冰模型修正薄弱环节辨识

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广东电网薄弱环节辨识及可靠性改善分析

电力系统自动化 2011年第13期35卷 98-102页

作者：纪静谢开贵曹侃胡博吴伟杰输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆大学重庆市400044 广东省电力设计研究院广东省广州市510080

可靠性跟踪方法是辨识电力系统薄弱环节的主要方法之一,通过跟踪分析可得到各元件对系统可靠性指标的"贡献",元件的贡献越大,其对系统可靠性的影响就越大,即为系统的薄弱环节。分析了可靠性跟踪准则和跟踪指标,基于跟踪结果给出了系统... 详细信息

可靠性跟踪方法是辨识电力系统薄弱环节的主要方法之一,通过跟踪分析可得到各元件对系统可靠性指标的"贡献",元件的贡献越大,其对系统可靠性的影响就越大,即为系统的薄弱环节。分析了可靠性跟踪准则和跟踪指标,基于跟踪结果给出了系统可靠性的改善措施,并基于等年值对措施的可靠性和经济性进行综合分析。应用可靠性跟踪原理,计算分析了2010年广东电网各元件对系统不可靠度的分摊,辨识出2种典型运行方式下对系统可靠性影响较大的薄弱环节。基于此,提出了广东电网的改善方案,并对其进行了成本效益分析。

关键词：可靠性跟踪薄弱环节辨识可靠性改善方案经济性评估

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机床整机动刚度薄弱环节辨识与优化方法研究

机械工程学报 2013年第21期49卷 11-17页

作者：于长亮张辉王仁彻郭垒清华大学机械工程系北京100084

提出一种机床整机动态分析指导薄弱部件改进的优化思路,即通过对机床整机的动刚度进行分析,辨识出不同激振频率下整机中的薄弱环节,明确优化目标,提高优化效率。利用ANSYS Workbench软件对一种卧式加工中心进行谐响应分析和模态分析,辨... 详细信息

提出一种机床整机动态分析指导薄弱部件改进的优化思路,即通过对机床整机的动刚度进行分析,辨识出不同激振频率下整机中的薄弱环节,明确优化目标,提高优化效率。利用ANSYS Workbench软件对一种卧式加工中心进行谐响应分析和模态分析,辨识出立柱是整机x向和z向动刚度的最薄弱环节。以立柱结构为优化对象,运用灵敏度分析法计算出立柱质量和固有频率对各个壁板的灵敏度。以立柱固有频率为优化目标,立柱质量为约束条件,建立优化方程。利用Matlab软件求解该方程,得到立柱的优化结果。通过谐响应分析得到优化后机床整机的动刚度,结果表明,优化后立柱在质量不增加的情况下,整机在x向和z向的最大共振峰值降低约6.5%,相应的共振频率提高约10%。

关键词：机床整机卧式加工中心动刚度薄弱环节辨识结构优化灵敏度分析

基于有功介数和有功转移介数的电力系统薄弱环节辨识

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水电能源科学 2016年第2期34卷 199-202页

作者：冯黎兵四川水利职业技术学院四川成都611231

为了提高电力系统的稳定性和可靠性,基于重载线路故障率高的理念,提出有功介数及有功转移介数指标,有功介数量化了支路被利用程度,有功转移介数描述了新运行方式下各支路的有功增加率,将这两个指标作为辨识系统薄弱环节的依据。IEEE 39... 详细信息

为了提高电力系统的稳定性和可靠性,基于重载线路故障率高的理念,提出有功介数及有功转移介数指标,有功介数量化了支路被利用程度,有功转移介数描述了新运行方式下各支路的有功增加率,将这两个指标作为辨识系统薄弱环节的依据。IEEE 39节点系统验证分析表明,所提方法在计算上无需潮流计算,比传统识别法更简单快速,具有可行性及正确性。

关键词：电力系统薄弱环节辨识有功介数有功转移介数

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面向河北南网计划检修的薄弱环节辨识

面向河北南网计划检修的薄弱环节辨识

作者：吴迪华北电力大学

学位级别：硕士

在当今全球经济快速发展的背景下,电力行业与社会之间的联系日益紧密。电网互联在提高电力系统运行效率的同时增加了电网复杂性和运行风险。在发输变电设备计划检修的过程中,电网的结构和运行方式改变,电网发生潮流越限和负荷损失的机... 详细信息

在当今全球经济快速发展的背景下,电力行业与社会之间的联系日益紧密。电网互联在提高电力系统运行效率的同时增加了电网复杂性和运行风险。在发输变电设备计划检修的过程中,电网的结构和运行方式改变,电网发生潮流越限和负荷损失的机率增加,因此,有必要研究面向计划检修的电网薄弱环节辨识方法,有助于为计划检修人员提供参考,保证计划检修下电网安全稳定运行。首先,结合复杂网络理论和熵理论,从拓扑结构和运行状态两个方面出发,分别构建线路薄弱性评价指标体系和节点薄弱性评价指标体系,线路薄弱性评价指标体系包括线路开断凝聚度、线路电气介数、线路潮流转移熵、线路退出运行后电压偏移量,节点薄弱性评价指标体系包括节点收缩凝聚度、节点电气介数、节点潮流分布熵、节点受单位负荷冲击后电压偏移量。以IEEE 39节点系统为算例完成了指标的计算,为进一步薄弱环节辨识奠定基础。然后,基于构建的薄弱性评价指标体系,采用基于层次分析与熵值法主客观赋权的灰色关联理想解法对电网薄弱环节进行辨识。分别利用层次分析法和熵值法求出薄弱性评价指标的主观权重和客观权重,再将主观权重和客观权重进行组合,得到指标的组合权重。根据灰色关联理想解法计算得到的相对贴近度对电网薄弱环节进行辨识,使薄弱环节辨识的结果更加准确。以IEEE 39节点系统为算例进行测试,结果验证了方法的有效性。最后,结合河北南网的实际工程背景,基于薄弱环节评价指标和薄弱环节辨识方法,进行河北南网计划检修场景下的薄弱环节辨识,并对辨识结果进行分析,从而为电网的计划检修方案制定提供决策参考。

关键词：河北南网计划检修薄弱环节辨识组合赋权多属性决策