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基于超级电容储能的汽轮发电系统频差功率协调控制

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舰船科学技术 2024年第13期46卷 107-113页

作者：王岩栾永军段建东王露霄中国船舶集团有限公司第七O三研究所船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心黑龙江哈尔滨150000 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150000

由于孤岛运行的汽轮发电系统输出功率调节响应较慢,带脉冲功率负载会造成输出电能频率和电压较大的凹陷和超调,甚至导致系统不稳定。本文将超级电容储能应用于汽轮发电系统,组成汽轮机-超级电容混合发电系统。继而提出混合发电系统的频... 详细信息

由于孤岛运行的汽轮发电系统输出功率调节响应较慢,带脉冲功率负载会造成输出电能频率和电压较大的凹陷和超调,甚至导致系统不稳定。本文将超级电容储能应用于汽轮发电系统,组成汽轮机-超级电容混合发电系统。继而提出混合发电系统的频差功率协调控制方法。通过超级电容储能单元的高功率动态响应弥补汽轮机输出功率动态响应低的问题,使系统实时处于瞬时功率平衡状态,保证输出电能频率和电压的平稳,增强汽轮发电系统对脉冲功率负载的适应能力。最后建立仿真模型对所提控制算法的有效性进行验证。

关键词：汽轮发电系统脉冲功率负载超级电容储能功率协调控制

基于庞特里亚金极小值原理的柴电混合动力船舶能量管理策略

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：郭晓东袁裕鹏童亮武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉理工大学船海与能源动力工程学院国家水运安全工程技术研究中心武汉理工大学交通与物流工程学院中国远洋海运集团有限公司院士工作站

为提升混合动力船舶的能源利用率，制定合适的能量管理策略以实现功率合理分配、减小船舶燃油消耗、节约成本，是混合动力船舶的亟需解决的关键技术问题。本文基于Matlab/Simulink仿真建模软件，建立对象船舶的动力系统仿真模型，研究... 详细信息

为提升混合动力船舶的能源利用率，制定合适的能量管理策略以实现功率合理分配、减小船舶燃油消耗、节约成本，是混合动力船舶的亟需解决的关键技术问题。本文基于Matlab/Simulink仿真建模软件，建立对象船舶的动力系统仿真模型，研究不同功率需求下对柴油发电机和超级电容的控制要求。考虑动力源特性和船舶功率需求，本文提出了一种基于庞特里亚金极小值的能量管理策略对目标船舶进行合理的功率分配。仿真结果表明，基于庞特里亚金极小值原理的能量管理策略能够优化船舶柴油机组原动机的工作状态，使其在比油耗较低的点工作。在该策略的控制下，航行工况内的柴油发电机组原动机平均比油耗为207.2 g/(kW·h)，总燃油消耗量为204.1 kg。所述方法不仅对船舶减小燃油消耗具有积极的作用，同时对提高船舶运行经济性具有重要意义。

关键词：混合动力船舶柴电混合能量管理控制策略船舶动力系统逻辑门限值庞特里亚金极小值原理优化控制燃油消耗

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气泡多周期运动时引起的流场压力与速度

力学学报 2014年第4期46卷 533-543页

作者：李帅张阿漫韩蕊哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

假设水下爆炸气泡的内部气体在膨胀收缩过程中满足绝热条件,周围流体无黏无旋不可压缩.基于势流理论,采用边界元法研究气泡动力学行为,重点关注气泡引起的流场脉动载荷以及滞后流特性,给出了相关的理论推导和数值计算方法.通过将数值结... 详细信息

假设水下爆炸气泡的内部气体在膨胀收缩过程中满足绝热条件,周围流体无黏无旋不可压缩.基于势流理论,采用边界元法研究气泡动力学行为,重点关注气泡引起的流场脉动载荷以及滞后流特性,给出了相关的理论推导和数值计算方法.通过将数值结果与解析解、实验值进行对比,数值模型的收敛性和有效性能够得到保证.利用编写的程序进行计算和分析,发现在气泡加速膨胀阶段,流场压力在气泡径向不一定是逐渐衰减,还有可能以先增后减的规律变化;气泡射流后,为了能够继续描述环状气泡的运动以及流场特性,将此时的流场分为无旋场和一个布置在气泡内部涡环的叠加,计算过程中采用了一些数值技巧处理气泡的拓扑结构,得以连续模拟多个周期的气泡运动.环状气泡具有相对较高的上浮迁移速度,而且在其顶部和底部附近分别形成两个高压区,顶部的高压区峰值相对较大,底部的高压区范围相对较大.环状气泡中心轴上的流场速度会在气泡中心有一个加速过程,在气泡顶部附近又迅速减小.

关键词：水下爆炸气泡多周期射流流场压力和速度边界元法

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模型预测轮廓控制的机器人群运动规划

实验室研究与探索 2024年第7期43卷 28-33,58页

作者：葛亚明陈杰浩哈尔滨工业大学(深圳)实验与创新实践教育中心广东深圳518055 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院广东深圳518055

针对传统机器人群在路径搜索阶段未考虑机器人动力学约束而导致狭窄空间场景中求解失败或无法得到最优解问题,采用一种基于模型预测轮廓控制的方法,同时优化机器人约束与时空域下的避障,获得机器人的轨迹序列并动态优化机器人的运动轨... 详细信息

针对传统机器人群在路径搜索阶段未考虑机器人动力学约束而导致狭窄空间场景中求解失败或无法得到最优解问题,采用一种基于模型预测轮廓控制的方法,同时优化机器人约束与时空域下的避障,获得机器人的轨迹序列并动态优化机器人的运动轨迹。采用模型预测控制实现单机器人的轨迹跟踪,使用自适应参数调节方法,提升整个系统应对不同环境的自适应性。仿真和实验结果表明,在狭窄空间场景,机器人群系统的轨迹耗时短、平均跟踪参考轨迹精度高,具有良好的动态避障、静态避障与轨迹跟踪性能。同时,模型预测控制算法具有精度高、数据稳定等特点,实现机器人群的快速决策路径和快速避障。

关键词：模型预测轮廓控制模型预测控制运动规划机器人操作系统

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水下机器人半实物运动仿真系统的设计

系统仿真学报 2006年第7期18卷 2026-2029页

作者：甘永毛宇峰万磊徐玉如哈尔滨工程大学船舶工程学院海洋工程中心哈尔滨150001

通过对水下机器人体系结构中的控制层进行实物仿真和对感知层以及执行层进行虚拟仿真相结合的方法建立了水下机器人半实物运动仿真系统,该仿真系统不仅能够对整个系统的软件逻辑进行测试,同时能够对水下机器人控制系统的硬件体系、数据... 详细信息

通过对水下机器人体系结构中的控制层进行实物仿真和对感知层以及执行层进行虚拟仿真相结合的方法建立了水下机器人半实物运动仿真系统,该仿真系统不仅能够对整个系统的软件逻辑进行测试,同时能够对水下机器人控制系统的硬件体系、数据接口、可靠性都进行验证。详细阐述了水下机器人半实物运动仿真系统的硬件和软件体系结构,并对虚拟仿真中的水动力仿真、运动传感器仿真以及实物仿真中的运动控制系统的设计进行了说明。最后通过远距离航行仿真试验和避碰仿真试验证明了所设计的水下机器人半实物运动仿真系统对实际海试具有重要的参考价值。

关键词：水下机器人半实物运动仿真硬件体系软件体系运动控制

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船用金属氢化物储氢技术研究综述

中国舰船研究 2024年第4期19卷 32-47页

作者：胡磊李勃成袁裕鹏童亮武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063

金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法,具有高体积储氢密度和高安全性的特点,在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下,对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用,有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系... 详细信息

金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法,具有高体积储氢密度和高安全性的特点,在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下,对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用,有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系列有待研究的问题。首先,对金属氢化物储氢技术进行归纳,总结梳理金属氢化物的工作原理及材料性能方面的研究进展,并介绍金属氢化物在船舶上的应用情况;然后,结合氢能船舶的应用环境及需求,分析金属氢化物储氢技术在船舶上应用的技术、经济可行性,并以满足氢能船舶对氢气储量和放氢速率要求为目标,介绍船用金属氢化物储氢系统的研究,包括储氢系统性能研究、储氢反应器结构、反应器结构优化、耦合船舶燃料电池的热管理系统和储氢系统设计思路;最后,结合上述研究内容,对船用金属氢化物储氢系统的研究方向进行总结与展望。

关键词：船舶储氢金属氢化物储氢性能反应器设计热管理

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考虑扰流的舰载机终端进场线性模型

航空学报 2016年第3期37卷 970-983页

作者：夏桂华董然许江涛李新飞哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

回收舰载机需要精确的终端路径和姿态控制,舰载机线性小扰动模型是这一阶段系统分析和控制器设计的必要工具,它需要足够准确地描述在主要操纵输入和进场路径大气紊流作用下舰载机的动态特性。首先使用代数线性化方法建立舰载机终端进场... 详细信息

回收舰载机需要精确的终端路径和姿态控制,舰载机线性小扰动模型是这一阶段系统分析和控制器设计的必要工具,它需要足够准确地描述在主要操纵输入和进场路径大气紊流作用下舰载机的动态特性。首先使用代数线性化方法建立舰载机终端进场纵向运动的小扰动模型,仿真证明该模型能精确描述无风条件下进场舰载机对控制指令的响应,但通常的建模气流扰动影响的方法不能正确反映舰尾大气紊流对舰载机进场速度的干扰。针对该问题,重点研究了垂向风引起的进场舰载机轨迹方向上的力瞬变,提出了量化舰载机地速扰动的表达式以优化线性模型参数。最后,通过完成舰载机动力学模型在不同风场下的开环仿真以及在舰尾流场中的终端进场闭环仿真,验证了改进的线性模型的有效性,表明它适用于复杂流场下着舰控制系统的性能分析和设计。

关键词：终端进场扰动线性化舰尾气流场地速扰动垂直突风力瞬变

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半浸桨叶剖面的变参数水动力性能分析

中国造船 2023年第2期64卷 115-125页

作者：常晟铭王超孙聪施书文魏豪中国船舶科学研究中心无锡214082 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

为了优化半浸桨叶剖面的设计,建立了一种半浸桨叶剖面的参数化建模方式,采用重叠网格技术和VOF自由液面捕捉技术对半浸桨叶剖面入水问题进行了数值模拟。在此基础上,通过控制半浸桨叶剖面杯型随边上、下表面的曲率和厚度,进行水动力性... 详细信息

为了优化半浸桨叶剖面的设计,建立了一种半浸桨叶剖面的参数化建模方式,采用重叠网格技术和VOF自由液面捕捉技术对半浸桨叶剖面入水问题进行了数值模拟。在此基础上,通过控制半浸桨叶剖面杯型随边上、下表面的曲率和厚度,进行水动力性能分析,绘制了半浸桨叶剖面设计图谱。分析表明,若增大半浸桨叶剖面的随边曲率或随边厚度,横向及垂向力系数会有所增大,敞水效率会降低;在下表面曲率一定的情况下,减小随边上表面曲率对半浸桨叶剖面入水过程的水动力特性有不利影响。

关键词：半浸桨参数化建模杯型随边高速入水数值模拟

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时域匹配直接边界元方法及其数值特性

哈尔滨工程大学学报 2013年第7期34卷 837-843页

作者：韩旭亮段文洋哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了解决时域格林函数方法在计算非直壁浮体的数值发散问题,基于三维势流理论,对时域匹配直接边界元方法的数值特性进行了系统研究.该方法在流场中引入匹配控制面,将流场划分为内域和外域,内域中采用简单格林函数直接边界元方法,外域中... 详细信息

为了解决时域格林函数方法在计算非直壁浮体的数值发散问题,基于三维势流理论,对时域匹配直接边界元方法的数值特性进行了系统研究.该方法在流场中引入匹配控制面,将流场划分为内域和外域,内域中采用简单格林函数直接边界元方法,外域中采用满足线性自由面条件的时域格林函数方法,进行浮体时域水动力计算.研究结果表明:该方法外传波浪效率高,时域长期模拟结果稳定.基于同一网格模型,可以准确模拟不同波浪条件下浮体的时域水动力,无需重新划分网格,且网格数量大幅减少.

关键词：匹配法直接边界元时域波浪力数值特性