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多尺度分解下GRU-TCN集成的动力电池剩余使用寿命预测方法

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储能科学与技术 2024年第3期13卷 1009-1018页

作者：刘佳马志强刘广忱高俊东李宏勋内蒙古工业大学数据科学与应用学院内蒙古工业大学大学电力学院大规模储能技术教育部工程研究中心内蒙古呼和浩特010080

精准预测动力电池的剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)能够提前规避因电池过度使用带来的风险,为退役电池的二次利用提供决策依据,提升电池第二寿命的利用率。为了降低动力电池RUL预测任务中噪声和容量回升现象导致的非线性特征... 详细信息

精准预测动力电池的剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)能够提前规避因电池过度使用带来的风险,为退役电池的二次利用提供决策依据,提升电池第二寿命的利用率。为了降低动力电池RUL预测任务中噪声和容量回升现象导致的非线性特征对RUL预测精度的影响,提出了一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)、门控循环单元网络(gated recurrent unit,GRU)和时序卷积网络(temporal convolutional networks,TCN)集成的动力电池RUL预测模型。首先,使用EEMD对原始数据进行分解,动力电池容量衰退过程中由噪声和容量回升现象导致的非线性特征被分解到高频分量,而原始容量数据的主要趋势被分解到低频分量。其次,再使用GRU和TCN网络分别对高频分量和低频分量进行预测。最后,使用Attention对预测结果进行集成。在NASA数据集上的实验结果表明,本工作提出的集成模型的预测精度和对非线性特征的拟合程度都优于其他单一模型和其他同类型模型,最大平均绝对误差和最大均方根误差分别在0.52%和0.74%内,绝对误差在1个循环周期内,证明本模型有较好的RUL预测能力。

关键词：动力电池剩余使用寿命经验模态分解门控循环单元网络时序卷积网络

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回火温度对2%Mn高强钢组织和性能的影响

材料导报 2024年第15期38卷 1-7页

作者：樊立峰杨玉龙岳尔斌郭洪飞黄娇高军内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学稀土金属材料工程研究中心呼和浩特010051 浙江省冶金研究院有限公司杭州310007 内蒙古包钢钢联股份有限公司制造部内蒙古包头014010

高强度高塑性是先进高强钢发展的方向,本工作以2%Mn钢为研究对象,通过控制回火温度实现高强度高塑性最佳匹配,并采用SEM、TEM、XRD等技术分析影响2%Mn高强钢组织和力学性能的机制。结果表明:2%Mn高强钢经珠光体区等温退火后组织为铁素... 详细信息

高强度高塑性是先进高强钢发展的方向,本工作以2%Mn钢为研究对象,通过控制回火温度实现高强度高塑性最佳匹配,并采用SEM、TEM、XRD等技术分析影响2%Mn高强钢组织和力学性能的机制。结果表明:2%Mn高强钢经珠光体区等温退火后组织为铁素体、珠光体、低碳马氏体和残余奥氏体;随着回火温度升高,残余奥氏体体积分数由退火态的6.78%持续降低至425℃回火态的2.55%,回火温度继续升高,残余奥氏体体积分数基本不变,维持在稳定水平;随着回火温度升高,铁素体含量持续增加,位错密度、抗拉强度、屈服强度、硬度持续降低,延伸率先增加后降低;2%Mn钢经425℃回火后,铁素体平均板条宽度为95.1 nm,位错密度为2.6×10^(14)m^(-2),碳化物平均直径为13.9 nm,抗拉强度为1770 MPa,屈服强度为1450 MPa,伸长率为9.84%,强塑积达到最大值17.4 GPa·%。

关键词： 2%Mn高强钢回火残留奥氏体力学性能

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“电磁场理论”课程思政教学设计与实践研究

工业和信息化教育 2024年第3期 31-37页

作者：寇志伟刘利强王刚李永亭崔啸鸣内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010051 大规模储能技术教育部工程研究中心内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区机电控制重点实验室内蒙古呼和浩特010051

针对“电磁场理论”课程思政教学目标导向性不足、思政内容融入不深、思政教学考核缺乏指标等问题,设计了具有时代特色的思政元素,并将其深度融入课程教学内容中。在此基础上,设计了“以学生为中心”的思政与专业双闭环动态教学模式,建... 详细信息

针对“电磁场理论”课程思政教学目标导向性不足、思政内容融入不深、思政教学考核缺乏指标等问题,设计了具有时代特色的思政元素,并将其深度融入课程教学内容中。在此基础上,设计了“以学生为中心”的思政与专业双闭环动态教学模式,建立了知识掌握、能力提高与价值塑造“三位一体”的多维度考核与评价方式,构建了“电磁场理论”课程的思政教学体系。教学实施结果表明,课程的教学满意度、教学达成度等评价指标实现了一定的提升,较好地实现了课程的育人功能。

关键词：大思政电磁场理论课程思政教学模式

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中频真空电弧边缘击穿现象及仿真研究

电工技术学报 2024年第9期39卷 2887-2895页

作者：蒋原马速良武建文李擎朱立颖工业过程知识自动化教育部重点实验室(北京科技大学自动化学院) 北京100083 北方工业大学储能技术工程研究中心北京100144 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 北京空间飞行器总体设计部北京100194

为深入掌握航空变频(360~800 Hz)电力系统中真空电器电弧特性,该文围绕中频灭弧室弧后发生的边缘击穿现象,以双温磁流体动力学仿真结合实验的研究方法,得到了以下结论:中频真空电弧离子数密度的最大值为2.6×10^(19)m^(-3),离子温度的... 详细信息

为深入掌握航空变频(360~800 Hz)电力系统中真空电器电弧特性,该文围绕中频灭弧室弧后发生的边缘击穿现象,以双温磁流体动力学仿真结合实验的研究方法,得到了以下结论:中频真空电弧离子数密度的最大值为2.6×10^(19)m^(-3),离子温度的范围为0.30~0.91eV,电子温度的范围为1.50~2.43 eV;电子与离子之间存在能量交换,电子温度的变化会引起离子温度的变化;最高离子温度出现在阳极触头边缘处,与实验发现的边缘击穿位置重合,证明了此处确实存在能量集中;中频真空电弧是超声速流体,速度在边界处减慢,根据动能热能互换原理,中频真空电弧的质量流运动规律是边缘击穿的本质原因。

关键词：航空变频电源中频真空电弧弧后击穿边缘击穿双温磁流体动力学模型

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基于等效刚度法优化的风力机叶片刚度计算

中国测试 2024年第7期50卷 47-52页

作者：余浩马剑龙吕文春苏宏杰张鹏宇内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区高校可再生能源工程研究中心内蒙古呼和浩特010051 风能太阳能利用技术教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古机电职业技术学院科技与职教研究中心内蒙古呼和浩特010070

风力机叶片刚度由于非线性且截面变化程度大的特点,针对叶片建模初期刚度的评估问题通常采用刚度展项分布图体现叶片刚度,存在评估叶片刚度的参考参数不够直接、宏观的问题。基于变刚度梁挠度计算的等效刚度法,将叶片等效成变截面悬臂梁... 详细信息

风力机叶片刚度由于非线性且截面变化程度大的特点,针对叶片建模初期刚度的评估问题通常采用刚度展项分布图体现叶片刚度,存在评估叶片刚度的参考参数不够直接、宏观的问题。基于变刚度梁挠度计算的等效刚度法,将叶片等效成变截面悬臂梁,根据叶片特征合理选取边界条件,以叶片建模的截面数据特点为基础,优化原始等效刚度法的计算方式,使该方法更加贴合叶片模型,从而适用于叶片,达到方法优化的目的。利用ANSYS有限元软件进行叶片的预应力模拟实验,得出叶片的挠度模拟数值,以该模拟计算的挠度值为参考,验证优化后方法的有效性。结果表明:优化后的等效刚度法得到的刚度值,在低均布载荷值22.5 Pa下理论计算的挠度值与试验挠度值的误差达到9.68%,减小原始方法计算的误差贴近叶片模型,可用于叶片刚度估算,为叶片的刚度计算提供新方法。

关键词：风力机叶片刚度等效刚度法变截面悬臂梁叶片挠度

基于多采样序列特征提取网络的多变量间歇过程故障预测

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化工学报 2024年

作者：高学金李博伦韩华云高慧慧齐咏生北京工业大学信息科学技术学院数字社区教育部工程研究中心城市轨道交通北京实验室计算智能与智能系统北京市重点实验室内蒙古工业大学电力学院

故障预测可以指示变量的异常变化，提前预测故障情况。现有故障预测方法仅考虑完整序列的全局时间依赖关系，忽略了变量间依赖关系及采样子序列中不同的局部时间依赖关系。针对上述问题，提出了一种基于多采样序列特征提取网络（multi-s... 详细信息

故障预测可以指示变量的异常变化，提前预测故障情况。现有故障预测方法仅考虑完整序列的全局时间依赖关系，忽略了变量间依赖关系及采样子序列中不同的局部时间依赖关系。针对上述问题，提出了一种基于多采样序列特征提取网络（multi-sampled sequence feature extraction network，MSFEN）的故障预测架构。首先设计了一种批次联合嵌入机制，在考虑批次周期性的同时更好地表达变量间依赖关系。然后，开发了一种序列采样机制划分完整时间序列与不同尺度的采样子序列。之后，分别设计了翻转平滑Transformer与卷积交互提取模块，以全面地提取多尺度时间依赖关系与变量间依赖关系。最后，融合多采样序列特征获得最终的编码特征，通过前馈层实现故障预测。利用青霉素发酵过程进行实验，结果表明该方法具有良好的故障预测性能。

关键词：间歇式故障预测序列采样神经网络多尺度

地铁车站矩形顶管壳-接头理论模型及纵向变形

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 99-110页

作者：许有俊黄正东张朝李鹏飞康佳旺张旭单余含内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学矿山安全与地下工程院士专家工作站内蒙古包头014010 内蒙古自治区高校城市地下工程技术研究中心内蒙古包头0140104 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

针对矩形顶管隧道易受影响产生纵向变形、进而引发接头破坏的问题,提出一种矩形顶管隧道壳-接头理论模型,并以此研究隧道在不均匀沉降作用下的纵向变形。首先,通过室内模型试验,探究矩形顶管隧道接头力学特性;其次,建立壳-接头理论模型... 详细信息

针对矩形顶管隧道易受影响产生纵向变形、进而引发接头破坏的问题,提出一种矩形顶管隧道壳-接头理论模型,并以此研究隧道在不均匀沉降作用下的纵向变形。首先,通过室内模型试验,探究矩形顶管隧道接头力学特性;其次,建立壳-接头理论模型,给出接头力学元件的刚度矩阵及其计算方法;然后,建立数值模型,并与室内模型试验结果进行对比;最后,依托20环管节的矩形顶管隧道工程实例,研究不均匀沉降作用下的隧道纵向变形。结果表明:接头破坏表现为闭合间隙、钢套环受力和变形破坏3个阶段,接头的抗剪和抗弯均由钢套环承担;壳-接头理论模型的模拟计算结果与模型试验结果较吻合,验证了模型的实用性和准确性;矩形顶管隧道的纵向变形受地基刚度影响显著,砾砂、粉砂和黏土3种地层对应的隧道最大附加沉降分别为3.72,7.66和12.14 mm,随着地基刚度的减小,隧道接头受不均匀沉降的影响将会增大。

关键词：地铁车站矩形顶管壳-接头理论模型地基刚度隧道纵向变形

飞轮储能参与风电平滑的自适应滤波算法及无传感器控制

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太阳能学报 2024年第4期45卷 347-355页

作者：郑顺河孟克其劳张建功梁开彪内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 风能太阳能利用技术教育部重点实验室呼和浩特010051 内蒙古自治区风电技术与检测工程技术研究中心呼和浩特010051 太重(察右中旗)新能源实业有限公司乌兰察布013550

通过对风电系统和飞轮储能系统运行特性的分析,针对飞轮转子设计难以安装位置传感器的特殊性问题,提出一种基于自适应非奇异快速终端滑模观测器的飞轮储能无传感器控制策略,提高转子位置角估计精度。此外,针对飞轮储能系统参考功率指令... 详细信息

通过对风电系统和飞轮储能系统运行特性的分析,针对飞轮转子设计难以安装位置传感器的特殊性问题,提出一种基于自适应非奇异快速终端滑模观测器的飞轮储能无传感器控制策略,提高转子位置角估计精度。此外,针对飞轮储能系统参考功率指令滞后的问题,在无传感器控制基础上,引入自适应滤波算法作为飞轮储能控制系统的功率给定,以减小功率指令滞后现象。在Typhoon HIL 602+仿真平台进行实验验证,结果表明:飞轮储能系统运行性能良好,观测器具有优越的估计性能,能满足飞轮快速充放电并有效平滑风电功率波动的控制需求,同时提高储能利用率。

关键词：风力发电无位置传感器控制自适应算法飞轮储能平滑算法

基于并联蛇形流道的动力电池冷媒直冷热管理系统研究

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储能科学与技术 2024年第8期13卷 2726-2736页

作者：宋旭孙楠楠曹恒超朱桂香李孟涵刘晓日饶中浩河北工业大学能源与环境工程学院先进储能技术与装备河北省工程研究中心天津300401 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261001 河北工业大学化工学院天津300401

对于使用冷媒直冷的动力电池热管理系统,制冷剂在管道内流动沸腾,管道过长造成电池包底部冷板流道内存在过热段,进而导致电池包的温差以及电池本身垂直方向上的均温性较差。本文针对一个含有48个方形电池的电池包,设计了两种并联蛇形流... 详细信息

对于使用冷媒直冷的动力电池热管理系统,制冷剂在管道内流动沸腾,管道过长造成电池包底部冷板流道内存在过热段,进而导致电池包的温差以及电池本身垂直方向上的均温性较差。本文针对一个含有48个方形电池的电池包,设计了两种并联蛇形流道结构的直冷板置于电池包底部来改善单蛇形流道所造成的电池包温度均匀性较差的问题。比较了电池包在30℃初始温度下1C倍率充/放电结束时三种直冷板流道内的平均温度和温度均匀性;比较了这三种流道结构下电池包的最大温度以及最大温差,分别分析了三种流道结构的电池包在水平方向上和竖直方向上的温度均匀性,并且提出了一种在电池包上层增设一个环绕小冷板的形式来优化电池包竖直方向的温差。分析结果表明,底置冷板的方式可以将电池包的最高温度控制在40℃以下并且可以保证电池包水平方向的温度均匀性,但电池包竖直方向上的温差过大,通过加设上层小冷板可以保证电池包竖直方向上的温差在整个充放电过程中位于5℃以下,满足电池包的温控要求。

关键词：动力电池热管理冷媒直冷并联蛇形流道均温性

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