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相关积分结合鲁棒预测控制求解实时优化问题及应用

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控制与决策 2024年第7期39卷 2224-2232页

作者：陈军赵众北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

针对现有传统相关积分优化算法在求解实时优化时存在的问题,如考虑实时约束不足、算法参数较为单一且参数难以凑试等,提出一种将鲁棒预测控制与相关积分相结合的实时优化算法,采用传统相关积分优化算法计算优化目标函数和调优变量的梯度... 详细信息

针对现有传统相关积分优化算法在求解实时优化时存在的问题,如考虑实时约束不足、算法参数较为单一且参数难以凑试等,提出一种将鲁棒预测控制与相关积分相结合的实时优化算法,采用传统相关积分优化算法计算优化目标函数和调优变量的梯度,将调优变量实时梯度作为表征系统是否还有优化裕度的中间变量,利用基于多胞体模型的鲁棒预测控制方法对调优变量增量进行实时求解,并将调优变量的增量作为调优变量的设定值.所提出改进算法继承了传统相关积分优化的优点,同时也提升了原有算法的约束处理能力,保证了其优化解的实时可行性.仿真研究以及二甲苯加热炉热效率实时优化的工业应用测试结果验证了所提出方法的可行性和有效性.

关键词：相关积分实时优化鲁棒预测控制线性矩阵不等式多胞体二甲苯加热炉

高通量合成装置强化金属催化剂制备过程的研究进展

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化工进展 2024年第1期43卷 246-259页

作者：衡霖宇邓卓然程道建魏彬赵利强北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029 北京化工大学化学工程学院北京100029 北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

催化剂性能受制备过程多种因素影响,为优化催化剂制备配方与工艺条件,通常需要大量人工操作的实验试错过程,由此造成的低效率与低精度不可避免。在机械自动化控制水平不断发展的背景下,高通量合成装置的研发与投用将提升实验制备催化剂... 详细信息

催化剂性能受制备过程多种因素影响,为优化催化剂制备配方与工艺条件,通常需要大量人工操作的实验试错过程,由此造成的低效率与低精度不可避免。在机械自动化控制水平不断发展的背景下,高通量合成装置的研发与投用将提升实验制备催化剂过程的效率、精度与安全性。本综述从金属催化剂常用的合成方法(包括浸渍法、离子交换法、化学气相沉积法和沉淀沉积法)出发,阐述了薄膜沉积法、微流控技术、自动合成机器人、喷墨打印法等高通量合成装置如何协助强化催化材料制备过程和加速催化剂配方优化进程。本文将着重分析金属催化剂制备工艺的需求与高通量合成装置特征之间的一一对应关系。金属催化剂合成过程对高通量合成技术的需求日益增加,构建一种与合成工艺相适配、实用的金属催化剂高通量合成平台,可以为催化剂的研究带来巨大的推动力。

关键词：催化剂制备优化设计合成装置高通量

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基于报警日志的炼化过程风险薄弱点深度挖掘

过程工程学报 2024年第3期24卷 371-380页

作者：朱英齐王倩琳张东胜窦站张建文北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学安全工程交叉学科研究中心北京100029

在复杂炼化生产过程中,工艺报警日志蕴含着丰富的潜在风险信息,有助于揭示危险性根源、预防过程安全事故发生。为此,本工作提出了一种基于报警日志的炼化过程风险薄弱点深度挖掘方法。首先,针对本工作类型的工艺报警日志,利用Word2Vec... 详细信息

在复杂炼化生产过程中,工艺报警日志蕴含着丰富的潜在风险信息,有助于揭示危险性根源、预防过程安全事故发生。为此,本工作提出了一种基于报警日志的炼化过程风险薄弱点深度挖掘方法。首先,针对本工作类型的工艺报警日志,利用Word2Vec词嵌入技术进行向量化预处理,同时通过Pearson相关系数法解析日志间的关联关系,以获取相关系数矩阵。其次,引入复杂网络(CN)理论,将相关系数矩阵转化为布尔矩阵,构建复杂炼化过程的风险表征网络模型。再次,采用逼近理想解排序法(TOPSIS)对所构建的网络模型开展节点重要度精确评估,主要涵盖度中心性、接近中心性和特征向量中心性3个指标。最后,根据网络节点重要度排序的优先级,可深度挖掘复杂炼化过程的风险薄弱点。以某套柴油加氢装置为例,分析结果表明,该方法可准确、有效地提取报警等级为“高高报(HH)”或“高报(HI)”的工艺报警日志,且与复杂炼化过程的实际运行工况相符。

关键词：风险薄弱点报警日志节点重要度复杂网络(CN) 逼近理想解排序法(TOPSIS)

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一种结构化的化工系统人因失误概率评估方法

过程工程学报 2024年第5期24卷 609-617页

作者：王倩琳陈士成呼小栋张建文陈良超李静海窦站北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学安全工程交叉学科研究中心北京100029

化工生产系统高度非线性且复杂耦合化,使现有人因可靠性分析(HRA)技术难以直接应用,且分析结果的有效性和准确性差。为此,本工作将人因-危险和可操作性分析(人因HAZOP)与贝叶斯网络(BN)相融合,提出了一种结构化的化工系统人因失误概率... 详细信息

化工生产系统高度非线性且复杂耦合化,使现有人因可靠性分析(HRA)技术难以直接应用,且分析结果的有效性和准确性差。为此,本工作将人因-危险和可操作性分析(人因HAZOP)与贝叶斯网络(BN)相融合,提出了一种结构化的化工系统人因失误概率评估方法。通过概述人因HAZOP的作业任务,筛选引导词和偏差,形成结构化的人因HAZOP报告,并据此构建BN模型,求解化工系统人因失误概率。以丙烯酸甲酯虚拟仿真工厂的酯化反应为例,人因失误概率的计算结果为0.0004,且主要人误行为是维护人员遗漏。对该化工系统进行传统CREAM分析,人因失误概率结果为0.0001~0.01。与传统CREAM相比,这种结构化方法能够高效且精确地评估化工系统人因失误概率。

关键词：化工系统人因失误概率结构化评估人因-危险和可操作性分析(人因HAZOP) 贝叶斯网络

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飞秒激光液相烧蚀的超快观测展望(特邀)

中国激光 2024年第4期51卷 215-235页

作者：苏子康袁世龙李祥隆张学强北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造研究所北京100081 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势。然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理... 详细信息

飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势。然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理解不足。简要介绍了飞秒激光液相烧蚀的基本过程和相关超快观测技术的发展历程,并进一步总结了超快观测技术在光丝、溶剂化电子、等离子体、气泡演化等过程中的应用。最后总结了飞秒激光液相烧蚀方法、观测和机理研究存在的问题,并基于现有问题对未来飞秒激光液相烧蚀中可能应用的超快观测技术进行了展望。

关键词：激光技术飞秒激光液相烧蚀极端制造泵浦探测超快动力学纳米颗粒

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异形纤维及其制造技术进展

高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 172-179页

作者：范春峰何鉴峰王建北京化工大学机电工程学院北京100029

异形纤维是指横截面形状为非圆形的纤维,可弥补圆形纤维在抗扭强度、粗糙度、弹性、表观等性能方面的不足,并具有良好的光泽、染色、抗污、阻燃、隔热、隔音等性能,在纺织、复合材料、建筑、生物医学、汽车、航空航天、光学等领域得到... 详细信息

异形纤维是指横截面形状为非圆形的纤维,可弥补圆形纤维在抗扭强度、粗糙度、弹性、表观等性能方面的不足,并具有良好的光泽、染色、抗污、阻燃、隔热、隔音等性能,在纺织、复合材料、建筑、生物医学、汽车、航空航天、光学等领域得到了广泛应用。文中介绍了异形纤维的类型、特点、应用领域,总结了异形纤维的制造技术及其影响因素,分析了异形纤维横截面形态表征方法及对性能的影响。相关综述可为异形纤维的研究开发提供科学参考和技术借鉴。

关键词：异形纤维制造方法力学性能复合材料

润滑-增强双功能微胶囊增强UHMWPE材料

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3021-3031页

作者：肖扬魏彬陈燕燕李泠北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学有机无机复合材料重点实验室北京100029 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所北京101111 宁夏农林科学院农业经济与信息技术研究所银川750000

采用碳酸氢钠和水合硫酸铝溶液原位聚合制备了以聚四氟乙烯(PTFE)为核材、Al(OH)_(3)为壳材的润滑-增强双功能微胶囊PTFE@Al(OH)_(3)。将其表面用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)处理后作为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的增强填料,混合均匀后,用... 详细信息

采用碳酸氢钠和水合硫酸铝溶液原位聚合制备了以聚四氟乙烯(PTFE)为核材、Al(OH)_(3)为壳材的润滑-增强双功能微胶囊PTFE@Al(OH)_(3)。将其表面用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)处理后作为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的增强填料,混合均匀后,用放电等离子烧结(SPS)加工为复合材料。采用SEM、TEM、FTIR、UMT-5多功能摩擦磨损试验机、三维白光干涉仪、拉伸压缩试验机等方法分别对微胶囊在基体中的分散性能、复合材料的摩擦学性能和力学性能进行了表征。实验结果表明:微胶囊的加入提高了复合材料的摩擦学性能(摩擦系数降低35%,磨损量降低20%)和力学性能(压缩强度变为原来的2.5倍),同时微胶囊具有较好的分散性。

关键词： UHMWPE PTFE 填料改性微胶囊润滑摩擦学性能

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天然橡胶-氢化丁腈橡胶的共硫化及性能研究

材料科学与工艺 2024年第2期32卷 20-28页

作者：郝振源桑言祥吴友平北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

天然橡胶(NR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)因不饱和度和极性的差异,存在硫化速度不匹配、填料分散等问题,难以实现两胶的并用。本文通过先制备不同硫黄/促进剂比例的NR和HNBR母炼胶,再将母炼胶并用制备NR/HNBR复合材料,解决了NR和HNBR共硫化的... 详细信息

天然橡胶(NR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)因不饱和度和极性的差异,存在硫化速度不匹配、填料分散等问题,难以实现两胶的并用。本文通过先制备不同硫黄/促进剂比例的NR和HNBR母炼胶,再将母炼胶并用制备NR/HNBR复合材料,解决了NR和HNBR共硫化的问题。研究了NR/HNBR的相态结构和填料在NR和HNBR两相的分散状态,结合相态结构和填料分散分析了NR/HNBR并用比对复合材料硫化特性、动静态力学性能、耐磨性和压缩温升的影响。结果表明:并用HNBR的复合材料混炼胶的门尼黏度增大,焦烧时间和正硫化时间缩短;随着HNBR含量增加,HNBR相的尺寸增大,硫化胶的硬度及100%和300%定伸应力增加,拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率和拉断永久变形减小,耐磨性和抗湿滑性提高,压缩疲劳温升增大。

关键词：天然橡胶氢化丁腈橡胶共硫化填料分散物理性能动态性能耐磨性

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基于真实数据反演的风扇转子本机平衡方法

航空学报 2024年第4期45卷 67-77页

作者：陈立芳孙亚冰周书华高强乔保栋李栋北京化工大学发动机健康监控及网络化教育部重点实验室北京100029 北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室北京100029 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

针对风扇转子相位监测困难、振动传递路径复杂、不同机台动力学特性差异性大、动平衡效率低等现象,提出一种基于模型和真实动平衡数据反演的风扇转子本机平衡方法。首先,通过分解风扇转子振动传递路径,构建数据反演模型和确定反演特征参... 详细信息

针对风扇转子相位监测困难、振动传递路径复杂、不同机台动力学特性差异性大、动平衡效率低等现象,提出一种基于模型和真实动平衡数据反演的风扇转子本机平衡方法。首先,通过分解风扇转子振动传递路径,构建数据反演模型和确定反演特征参数;其次,利用真实动平衡数据反演出匹配各机台的关键特征参数Kcs(机匣到支点1动刚度);最后,基于反演理论建立多转速下机匣振动响应、特征参数Kcs和转子不平衡量的线性矩阵方程,实现转子不平衡量逆运算。本方法经风扇转子现场动平衡验证,可在给定的转速范围内实现100%振动抑制,抑振比达43%~68%,动平衡效率大大提高。

关键词：航空发动机风扇转子本机平衡数据反演无键相