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基于MPC的氢储能混合系统发电策略优化方法

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控制工程 2024年

作者：姚海燕张欣张旭峰郭强黄森杭州电力设备制造有限公司余杭群力成套电气制造分公司杭州电力设备制造有限公司国网浙江省电力有限公司杭州市余杭区供电公司

风电、光伏发电等可再生能源由于发电的波动性强、稳定性差，一般难以直接利用，为提高可再生能源供电的可靠性，风光氢储能混合发电装置为其提供了有效手段。但混合发电装置所具备的复杂结构导致系统的不确定性、非线性以及工作模式等... 详细信息

风电、光伏发电等可再生能源由于发电的波动性强、稳定性差，一般难以直接利用，为提高可再生能源供电的可靠性，风光氢储能混合发电装置为其提供了有效手段。但混合发电装置所具备的复杂结构导致系统的不确定性、非线性以及工作模式等都更加复杂，因而现有的大部分预先设立运行模式的规则策略难以挖掘系统运行潜力。本文从氢储能混合系统结构出发，提出一种基于模型预测控制框架的滚动优化能量分配策略，该策略以燃料消耗为主要优化指标并考虑燃料电池损耗和动力电池电量维持性能，同时针对不同预测时域下对该策略的影响进行详细分析。最后在MATLAB中进行仿真验证。仿真结果表明，所提出的策略能够有效协调系统各发电组件之间的功率，相比典型的规则策略，该策略有效提升了系统氢能源发电效率，并显著降低燃料电池损耗。

关键词：可再生能源氢能混合发电能量管理模型预测控制

Ti6Al4V/NiTi异质功能材料原位梯度增材成形与界面组织演化(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 196-206页

作者：高佳丽汪徐郝云波王志强赵凯上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

面向航天领域极端复杂工况,Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而,两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺,在... 详细信息

面向航天领域极端复杂工况,Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而,两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺,在富氧环境下开展了组分梯度过渡的Ti6Al4V/NiTi合金的原位制备,并在此基础上通过等能量密度成形法和基板热管理,实现了Ti6Al4V/NiTi异质材料的一体化沉积成形,分析了过渡区界面组织的演化规律。扫描电镜和能谱分析结果表明:经组分梯度优化后,梯度层界面之间呈良好的冶金结合;随着NiTi组分逐渐增加,从Ti6Al4V区到NiTi区,相组成演变为α-Ti+β-Ti→α-Ti+NiTi_(2)→NiTi_(2)→NiTi_(2)+NiTi→NiTi→NiTi+Ni3Ti。梯度过渡区的显微硬度从Ti6Al4V区的343 HV±13 HV变化到NiTi区的275 HV±10 HV,40%Ti6Al4V+60%NiTi区域由于NiTi_(2)强化相的析出而具有最高的硬度值,硬度值为576 HV±5 HV。

关键词：激光熔化沉积异质功能材料原位梯度增材制造界面组织等能量密度成形

基于卡尔曼观测器的质子交换膜燃料电池阳极压力控制

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控制工程 2024年

作者：郭强吴小欢姚海燕张旭峰韩辉王玥杭州电力设备制造有限公司余杭群力成套电气制造分公司杭州电力设备制造有限公司国网浙江省电力有限公司杭州市余杭区供电公司

由于燃料电池系统本身具有复杂的结构，阳极压力容易受到燃料供应压力、负载变化等多种因素的影响，因此确保准确快速地对阳极压力进行控制是一个挑战。在目前控制方案的精度不够高且大多只进行了仿真实验的前提下，针对质子交换膜燃料... 详细信息

由于燃料电池系统本身具有复杂的结构，阳极压力容易受到燃料供应压力、负载变化等多种因素的影响，因此确保准确快速地对阳极压力进行控制是一个挑战。在目前控制方案的精度不够高且大多只进行了仿真实验的前提下，针对质子交换膜燃料电池阳极进气系统，提出了一种基于卡尔曼观测器和状态反馈控制器的阳极压力控制方案，有效解决了由系统扰动带来的压力控制误差问题。首先建立了阳极压力动态模型，设计了卡尔曼观测器来估计系统扰动和建模误差。然后将估计的系统扰动和建模误差补偿到状态反馈控制器中进行控制律推导。最后，在试验平台上进行试验验证和对比试验。结果表明，提出的方法可以实现阳极压力的高精度控制，响应时间在0.4s内，控制精度在1%内。

关键词：质子交换膜燃料电池系统扰动卡尔曼观测器状态反馈控制

基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究

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表面技术 2024年第8期53卷 145-155页

作者：毋宇超郭淼现郭维诚周金强上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表... 详细信息

目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表面缺陷进行分析;接着利用高速直线电机搭建能映射二维切削条件的实验平台,在不同材料去除条件下,利用扫描电子显微镜和白光干涉仪对切削表面形貌进行测试,分析和验证切削表面损伤形成条件。结果SiCp/Al复合材料切削表面损伤机理取决于SiC颗粒相对刀具切削路径的位置:当刀尖作用在SiC颗粒的顶部时,表面损伤主要为基体撕裂、颗粒破碎;当刀尖作用在SiC颗粒的中部时,表面损伤为颗粒破碎导致的裂纹和凹坑;当刀尖作用在SiC颗粒的底部时,表面损伤为颗粒拔出导致的凹坑。随着切削深度的增大,凹坑逐渐增多,表面粗糙度随之增大。结论利用二维切削模型仿真方法和高速直线电机实验,可以有效研究复合材料切削损伤形成机制。SiC颗粒相对刀具切削路径的位置不同会导致切削损伤不同;SiCp/Al复合材料表面质量会随着切削速度的提升而有所提高。

关键词： SiCp/Al复合材料高速直线电机切削仿真表面损伤去除机制表面质量

基于内网穿透的FANUC数控系统PMC远程访问方法

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制造技术与机床 2024年第1期 115-123页

作者：叶亮亮罗敏樊峻杉湖北汽车工业学院湖北十堰442000 东风模具冲压技术有限公司模具分公司湖北十堰442000 东风设备制造有限公司湖北十堰442000

为解决内部网络中FANUC数控系统PMC远程访问的问题,文章提出了基于内网穿透的FANUC数控系统PMC远程访问方法,并使用花生壳软件、NATAPP、frp和花生壳硬件盒子等4种内网穿透工具实现,详细阐述了各个工具方法在实际使用中的具体配置方法,... 详细信息

为解决内部网络中FANUC数控系统PMC远程访问的问题,文章提出了基于内网穿透的FANUC数控系统PMC远程访问方法,并使用花生壳软件、NATAPP、frp和花生壳硬件盒子等4种内网穿透工具实现,详细阐述了各个工具方法在实际使用中的具体配置方法,分析对比了4种方法在实际中的应用场景以及优势和劣势。这些方法具有低成本、高效率的特点,为实现FANUC数控系统PMC的远程访问提供了一定的指导和参考。

关键词：内网穿透 FANUC数控系统 PMC 远程访问

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基于PPO的自适应PID控制算法研究

系统仿真学报 2024年第6期36卷 1425-1432页

作者：周志勇莫非赵凯郝云波钱宇峰上海电机学院机械学院上海201306 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

采用MATLAB物理引擎联合Python搭建了一个六轴机械臂,并模拟带有扰动的复杂控制环境,为机械臂训练提供现实中无法提供的试错环境。使用强化学习中近端优化算法(proximal policy optimization,PPO)算法对传统PID控制算法进行改进,引入多... 详细信息

采用MATLAB物理引擎联合Python搭建了一个六轴机械臂,并模拟带有扰动的复杂控制环境,为机械臂训练提供现实中无法提供的试错环境。使用强化学习中近端优化算法(proximal policy optimization,PPO)算法对传统PID控制算法进行改进,引入多智能体思想,根据PID三个参数对控制系统的不同影响及六轴机械臂的特性,将三个参数分别作为不同的智能个体进行训练,实现多智能体自适应调整参数的新型多智能体自适应PID算法。仿真结果表明:该算法的训练收敛性优于MA-DDPG与MA-SAC算法,与传统PID算法的控制效果相比,在遇到扰动及振荡的情况下,能够更有效地抑制振荡,并具有更低的超调量和调整时间,控制过程更为平缓,有效提高了机械臂的控制精度,证明了该算法的鲁棒性及有效性。

关键词：强化学习近端优化算法自适应PID整定机械臂多智能体

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S22053换热管与管板接头胀接试验研究

压力容器 2024年第07期 79-86页

作者：王繁华刁晓丹梁学峰中石化广州工程有限公司抚顺化工机械设备制造有限公司

为了使双相不锈钢换热管与管板胀接接头获得更好的性能，寻求合适的液压胀力及胀接工艺，分别对■19 mm×2 mm的S22053管子与相同或不同材质管板接头、管孔开槽或不开槽接头、液压胀接或机械胀接接头进行了试验，对比分析了胀后的拉脱... 详细信息

为了使双相不锈钢换热管与管板胀接接头获得更好的性能，寻求合适的液压胀力及胀接工艺，分别对■19 mm×2 mm的S22053管子与相同或不同材质管板接头、管孔开槽或不开槽接头、液压胀接或机械胀接接头进行了试验，对比分析了胀后的拉脱力及管壁与管孔贴合状态。试验结果表明：S22053管子与S22053管板接头需要400 MPa左右的液压胀力才可实现拉脱力达标；S22053管子与Q345R管板接头，不宜采用液压胀，贴胀接头几乎不能承担拉脱力，必须胀接时建议采用机械胀。研究结果可为双相不锈钢换热管与管板接头的胀接连接及胀接工艺提供参考依据。

关键词： S22053换热管管接头液压胀机械胀拉脱力解剖检验

基于改进鸡群优化算法运动学与改进鸡群优化-Elman神经网络非运动学的机器人误差标定

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信息与控制 2024年第3期53卷 315-328页

作者：江小辉孙翼飞郭维诚侯春杰任斐上海理工大学机械工程学院上海航天设备制造总厂有限公司

针对工业机器人末端定位误差标定问题，本文从机器人运动学与非运动学两个方面对机器人进行定位误差标定。针对机器人运动学方面，建立了运动学误差模型并提出一种改进CSO(chicken swarm optimization)算法对机器人进行几何参数误差辨... 详细信息

针对工业机器人末端定位误差标定问题，本文从机器人运动学与非运动学两个方面对机器人进行定位误差标定。针对机器人运动学方面，建立了运动学误差模型并提出一种改进CSO(chicken swarm optimization)算法对机器人进行几何参数误差辨识，通过对比LM(Levenberg-Marquardt)迭代算法与PSO(particle swarm optimization)算法验证本文所提出算法的效果，以IRB1200机器人为实验对象，通过APIT3激光跟踪仪采集误差数据，搭建了机器人误差标定实验平台进行实验。经实验测量，机器人末端平均定位误差由2.76 mm下降至1.45 mm,提升了47.5%;同时针对机器人非运动学方面，使用在运动学误差标定中提出的改进CSO算法优化了Elman神经网络的初始阈值与权重，并使用初始参数优化的Elman神经网络建立机器人末端位置误差与机器人关节角之间的映射关系，以预测训练完成的机器人立方体空间内的机器人位置误差，并对比了普通Elman神经网络的预测效果。经实验测量，机器人末端平均定位精度较标定前提升34.9%,验证了本文所提出神经网络的拟合预测效果。

关键词：工业机器人参数辨识 Elman神经网络鸡群优化算法

C_(2)H_(2)流量对反应溅射石墨制备非晶碳膜层结构及性能影响研究

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表面技术 2024年第3期53卷 113-122页

作者：刘京周鞠鹏飞周宏邢明秀吴国华张鼎元上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分... 详细信息

目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分析膜层的微观结构,采用纳米压痕仪表征膜层的力学性能,采用球盘式摩擦磨损试验机、白光干涉仪和光学显微镜表征膜层摩擦学性能。结果通过反应溅射法制备了致密均匀的非晶碳,分析发现,所有薄膜表层均含有一定量O元素(原子数分数为6.36%~13.86%)。经Ar^(+)刻蚀后,大部分膜层的O含量可降至1%以下;随着乙炔流量的增加,膜层的硬度(H)、弹性模量(E)和H^(3)/E^(2)均呈先增后减的趋势,在乙炔流量为10 cm^(3)/min时膜层的硬度和弹性模量达到最大值,分别为27.93、233.55 GPa;摩擦学性能测试结果显示,膜层的平均摩擦因数在0.09~0.11之间,在启动阶段摩擦因数随着氢元素(H)含量的增加呈下降趋势,5 cm^(3)/min试样的膜层的耐磨性最高、磨损量最小,其磨损量为0.72×10^(−16)m^(3)/(N·m)。结论通过调节反应溅射石墨过程中乙炔的流量,可调控非晶碳中sp^(3)/sp^(2)、H含量,进而达到调控非晶碳力学性能、摩擦学性能的目的。

关键词：乙炔反应溅射非晶碳微观结构力学性能摩擦学性能

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