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面向异步电机模型预测直接转矩控制的自适应谐波消除方法

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电工技术学报 2025年第4期40卷 1078-1089页

作者：韩硕张勇军肖雄刘辰伟郭强北京科技大学高效轧制与智能制造国家工程研究中心北京102206 北京科技大学工程技术研究院北京102206

异步电机变频驱动系统在运行过程中会产生大量谐波,引发电机转矩脉动、损耗加重等问题,给电机性能及效率带来直接影响,因此有针对性地控制或消除驱动系统的谐波具有重要的研究意义。该文创新性地提出一种带有自适应谐波消除策略的模型... 详细信息

异步电机变频驱动系统在运行过程中会产生大量谐波,引发电机转矩脉动、损耗加重等问题,给电机性能及效率带来直接影响,因此有针对性地控制或消除驱动系统的谐波具有重要的研究意义。该文创新性地提出一种带有自适应谐波消除策略的模型预测直接转矩控制(AHE-MPDTC)方法,首次将自适应谐波消除策略引入到模型预测直接转矩控制中,通过调整自适应滤波器的权重,从目标函数得到的主输入信号中消除不期望出现的频率分量,从而获得较为理想的变换器输入参考电压。测试结果表明,所提出的方法在保证系统响应速度的基础上,可以有效消除由于变换器引起的5~25次谐波,从而提升异步电机调速系统的稳定性。

关键词：异步电机变频驱动模型预测控制自适应谐波消除

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基于二维孔隙网络模型的悬浮颗粒微观尺度滞留规律及渗流场特征

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工程科学学报 2025年第3期47卷 411-418页

作者：王世玺崔连可俞晓鸾宋智勇王中楠北京科技大学资源与安全工程学院北京100083 中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院南阳473000

油气田开发是典型的多相渗流过程,在长期并持续的开发过程中,注水、气驱、化学驱及压裂等技术都会导致携带来的矿物颗粒及储层内原有喉道的砂体颗粒逐渐松散并脱落,造成储层孔隙中的迁移及堵塞,继而影响储层的动用及最终采收率.因此,研... 详细信息

油气田开发是典型的多相渗流过程,在长期并持续的开发过程中,注水、气驱、化学驱及压裂等技术都会导致携带来的矿物颗粒及储层内原有喉道的砂体颗粒逐渐松散并脱落,造成储层孔隙中的迁移及堵塞,继而影响储层的动用及最终采收率.因此,研究悬浮颗粒在多孔介质中迁移与滞留过程及流场特征有重要意义.然而,现有针对悬浮颗粒在多孔介质中迁移与滞留的研究主要关注颗粒的迁移和滞留对渗透率的损害,没有体现颗粒运移的过程,也不能反应孔隙网络中颗粒堵塞和流场变化的关系.为探究悬浮颗粒在多孔介质内的流场特征,本研究利用微观可视化模型及微观粒子图像测速技术(MicroParticle image velocimetry,简称为Mirco-PIV)分析了在二维孔隙网络中悬浮颗粒的滞留特征及相互关系,并揭示了流场的变化规律.实验结果表明,初期主通道流速更高,但由于主通道颗粒滞留量(6.5μg·μm^(-2))比边界区更多(2.4μg·μm^(-2)),颗粒续注入导致主通道流速降低,扰乱原有流场导致“斑”状流场出现,也使主通道(110μm·s^(-1)降低至41μm·s^(-1))在中期流速低于边界区(67μm·s^(-1)降低至45μm·s^(-1)).这也表明高流速区更有效的输运了颗粒.滞留的分布特征观察到主要滞留在了边壁附近,较高浓度条件下还会在主通道内产生聚集现象,这些都导致了对孔隙的有效封堵.本文首次提供了颗粒和流场互动过程,给出二维孔隙条件下可视化的直接的证据.此外,本文还得出了颗粒分布特征,并总结出滞留靠近边壁、流动有效半径变窄及主通道高浓度的聚集问题,是导致封堵的核心机理,为进一步颗粒滞留理论的完善提供参考.

关键词：多孔介质颗粒滞留时空分布流场可视化

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面向工业场景的无人机时空众包资源分配

工程科学学报 2025年第1期47卷 91-100页

作者：刘娅汐李旭龙霍佳皓皇甫伟北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 北京市融合网络与泛在业务工程技术研究中心北京100083

无人机时空众包资源分配是工业物联网能源管理中的重要任务之一.尽管现有方法考虑了联合反映时间敏感性和公平性的信息新鲜度指标,但忽略了无人机禁飞区和窃听者对数据新鲜度的影响.本文提出了一种基于深度强化学习的无人机时空众包资... 详细信息

无人机时空众包资源分配是工业物联网能源管理中的重要任务之一.尽管现有方法考虑了联合反映时间敏感性和公平性的信息新鲜度指标,但忽略了无人机禁飞区和窃听者对数据新鲜度的影响.本文提出了一种基于深度强化学习的无人机时空众包资源分配方法,在考虑无人机禁飞区约束和对窃听者发送干扰信号以保障数据安全的情况下,最小化平均信息新鲜度和物联网设备能耗,从而得到最优无人机轨迹、发射干扰信号功率和物联网发射功率.然而,无人机时空众包中的资源分配复杂且存在挑战,主要表现为决策变量类型多且与考虑服务质量要求的系统性能指标关系复杂.本文将该问题建模为马尔可夫决策过程并使用先进的深度强化学习算法求解该问题,即软演员–评论家(SAC)算法.在多无人机场景下验证了所提出算法在解决无人机时空众包资源分配任务中的有效性和正确性.另外,SAC算法相较于其他两种先进的深度强化学习算法,即深度确定性策略梯度算法和双延迟深度确定性策略梯度算法,具有更快的收敛速度和更优的解.最后,分析了最优无人机数目的选择方案.

关键词：无人机工业能源管理时空众包资源分配深度强化学习

基于粒子群优化后随机森林模型的管道内腐蚀风险预测

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腐蚀与防护 2025年第02期 59-65页

作者：肖雯雯葛鹏莉胡广强吕瑶龙武刘青山郜双武曲志豪张雷中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院北京科技大学新材料技术研究院

基于塔河油田历史失效数据,使用Pearson相关性分析和灰色关联度分析确定管道内腐蚀主控因素,并将其作为模型输入变量,腐蚀速率作为输出变量,建立随机森林（RF）腐蚀预测模型。为提高预测精度,使用粒子群优化（PSO）算法对RF模型的超参... 详细信息

基于塔河油田历史失效数据,使用Pearson相关性分析和灰色关联度分析确定管道内腐蚀主控因素,并将其作为模型输入变量,腐蚀速率作为输出变量,建立随机森林（RF）腐蚀预测模型。为提高预测精度,使用粒子群优化（PSO）算法对RF模型的超参数进行优化。结果表明:塔河油田输油管道内腐蚀主控因素为CO2分压、温度、Cl-含量和H2S分压;经PSO优化后RF模型的决定系数R2为0.97,均方根误差为0.161,平均绝对误差为0.027,均优于其他3种模型。因此,PSO优化后RF模型能够准确预测管道的腐蚀速率,为油气田管道的腐蚀预警和防护提供依据和支持。

关键词： CO2-H2S腐蚀机器学习随机森林(RF) 粒子群优化(PSO) 腐蚀速率

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燃料电池氢气系统自适应滑模解耦控制研究

汽车工程 2025年第1期47卷 85-95,126页

作者：朱仲文程谭龙江维海周定华李丞季传龙合肥工业大学汽车工程技术研究院合肥230009

有效的燃料电池氢气系统控制策略可以改善系统动态性能并延长使用寿命,本文针对循环泵型燃料电池氢气系统,提出了基于梯度寻优的自适应滑模解耦控制策略。首先基于Simulink搭建了燃料电池氢气系统模型,基于该模型设计了解耦滑模控制器... 详细信息

有效的燃料电池氢气系统控制策略可以改善系统动态性能并延长使用寿命,本文针对循环泵型燃料电池氢气系统,提出了基于梯度寻优的自适应滑模解耦控制策略。首先基于Simulink搭建了燃料电池氢气系统模型,基于该模型设计了解耦滑模控制器在补偿模型精度不准的同时实现了流量和压力的解耦,并通过李雅普诺夫原理证明了反馈控制率的稳定性。然而,滑模控制存在动态响应性能和抖振相矛盾的问题,对此,本研究进一步设计了基于梯度下降的滑模控制参数自适应寻优方法,并通过前馈控制器提高变载时的系统稳定性,同时采用滑模调优参数Map自学习的方式,在保证闭环系统稳定的同时解决了瞬态工况下的梯度寻优延迟问题。结果表明:本文设计的结合前馈的自适应滑模解耦控制器超调量较小,响应时间较短,鲁棒性较高;阴阳极压差最大值约为0.01 bar,流量供给误差最大为0.015 g/s;能够在0.02 s内迅速响应变载运行时氢气压力和流量的变化需求;相比于前馈修正之前,电堆启动工况下的压力波动降低了0.122 bar;扰动作用下,系统稳定性保持良好,氢气压力波动最大为0.01 bar。

关键词：燃料电池滑模控制解耦控制梯度下降前馈控制

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金属熔体在铜基体表面润湿行为的研究进展

热加工工艺 2025年

作者：曾春张凤泉刘文举魏文庆潍坊学院机械与自动化学院北京科技大学工程技术研究院山东那美新材料科技有限公司

薄带连铸和平面流铸是钢铁近终形制造技术具有代表性的快速凝固工艺，金属熔体和铜基体之间界面润湿行为决定凝固效果和成带质量的关键因素。座滴法和滴落法是用来研究金属/铜润湿体系的主要实验方法，滴落法和浸入式技术在模拟薄带连... 详细信息

薄带连铸和平面流铸是钢铁近终形制造技术具有代表性的快速凝固工艺，金属熔体和铜基体之间界面润湿行为决定凝固效果和成带质量的关键因素。座滴法和滴落法是用来研究金属/铜润湿体系的主要实验方法，滴落法和浸入式技术在模拟薄带连铸工艺的亚快速凝固和传热方面得到较好应用。综述了熔体成分、温度、环境气氛、基体表面状态等关键工艺因素，以及表面沉积膜、其他工艺方法等对金属熔体和铜基体之间润湿性影响的研究进展，为优化快速凝固工艺参数、提高成带质量提供技术借鉴。

关键词：金属熔体铜基体润湿行为近终形制造快速凝固

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Mn基低温脱硝催化剂性能优化研究进展

工程科学学报 2025年第1期47卷 142-157页

作者：许芸邬博宇庄柯张乾徐静馨张深根朱法华张柏林国家能源集团科学技术研究院有限公司低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室南京210023 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

氮氧化物(NO_(x))是我国首要大气污染物,主要采用选择性催化还原(SCR)技术进行排放控制.研发高效、稳定的低温脱硝催化剂可避免高能耗的烟气再热,具有显著的节能降碳效益.锰氧化物(MnO_(x))因多变的化学态和丰富的晶格缺陷而表现出优良... 详细信息

氮氧化物(NO_(x))是我国首要大气污染物,主要采用选择性催化还原(SCR)技术进行排放控制.研发高效、稳定的低温脱硝催化剂可避免高能耗的烟气再热,具有显著的节能降碳效益.锰氧化物(MnO_(x))因多变的化学态和丰富的晶格缺陷而表现出优良的氧化还原性能,并具有极强的表面酸性,在催化还原NO_(x)反应中表现出良好的低温活性,但N_(2)选择性低、抗H_(2)O/SO_(2)性能差,难以实现长期的高效稳定脱硝.近年来,改性提升Mn基催化剂的研究十分广泛,加快了Mn基催化剂工业应用的步伐.本文从低温活性、N_(2)选择性和稳定性三个方面,总结了Mn基催化剂的脱硝反应机理、元素掺杂改性、催化剂结构设计等最新研究进展,指出了当前的研究重点和难点,可为下一步研究提供参考.

关键词：氮氧化物选择性催化还原锰基催化剂 N2选择性稳定性元素掺杂

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复合填料对水性环氧涂料隔声性能的影响

涂料工业 2025年第1期55卷 52-57,63页

作者：唐灿王金伟苏新永王家澳北京科技大学顺德创新学院广东佛山528399 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

为提升涂料的隔声性能,选择空心玻璃微珠(HGM)和氧化铝微球为填料,研究不同类别的功能型填料复配对水性环氧涂料隔声性能的影响。将经过表面处理的HGM均匀分布于涂层中,测试声音传递损失(TL)与HGM用量之间的关系,并在上述研究基础上进... 详细信息

为提升涂料的隔声性能,选择空心玻璃微珠(HGM)和氧化铝微球为填料,研究不同类别的功能型填料复配对水性环氧涂料隔声性能的影响。将经过表面处理的HGM均匀分布于涂层中,测试声音传递损失(TL)与HGM用量之间的关系,并在上述研究基础上进一步添加小粒径的氧化铝微球,研究其在HGM堆积空隙间的填充作用。结果表明:添加15%HGM的涂层平均TL较铝箔基体提升了5%;添加氧化铝起到了填充和减少HGM破碎的作用。含15%HGM和12%Al_(2)O_(3)的涂层在2000~4000 Hz频段的隔声效果更好,相较于仅含15%HGM的涂层平均TL进一步提升了3%。对特定发声设备在40~80 dB声压级范围的噪音,相比铝箔基体的传递损失提高了6 dB,具有较好的隔声性能。可为开发机械泵、压缩机、电机等设备外壳具有隔声效果的环保涂层提供参考。

关键词：水性环氧树脂隔声涂料空心玻璃微珠氧化铝

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苯酚梯度驯化过程中厌氧折流板反应器微生物群落演替特征

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工程科学学报 2025年第3期47卷 572-582页

作者：李远于春梅苍大强北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

厌氧消化是工业废水和城市废水处理过程中常用的技术之一.由于废水中的苯酚会影响厌氧消化系统的稳定性,因此在使用厌氧消化工艺前需要使用苯酚对活性污泥进行驯化,从而降低其抑制作用.本文考察了厌氧折流板反应器在进行苯酚梯度驯化时... 详细信息

厌氧消化是工业废水和城市废水处理过程中常用的技术之一.由于废水中的苯酚会影响厌氧消化系统的稳定性,因此在使用厌氧消化工艺前需要使用苯酚对活性污泥进行驯化,从而降低其抑制作用.本文考察了厌氧折流板反应器在进行苯酚梯度驯化时各隔室出水的化学需氧量(COD)、pH、苯酚及沼气中氢气分压的变化情况.运用Illumina高通量测序平台分析了细菌和古菌群落的演替过程,并使用气相色谱与质谱联用仪(GC–MS)和高效液相色谱仪(HPLC)对苯酚厌氧降解产物分别进行了定性和定量分析.结果表明,使用葡萄糖作为唯一进水碳源时第1隔室出水的pH在5.0~6.8之间波动.当进水中加入苯酚后该隔室出水pH有所上升.约90%的COD和苯酚在前两个隔室内降解,但后续隔室的COD始终保持在100 mg·L^(-1)左右,因此推测最终出水中含有未降解物质.使用葡萄糖和苯酚作为进水碳源时细菌和古菌群落的α生物多样性指数高于使用单一进水碳源.苯酚的加入导致细菌群落的优势菌科Streptococcaceae和Enterobacteriaceae被Syntrophaceae取代;古菌群落的优势菌科Methanobacteriaceae则被Woesearchaeales取代.冗余分析显示,细菌Syntrophaceae科和古菌Woesearchaeales科分别与苯酚和乙酸的相关性较高.产物定性分析确认了最终出水中的难降解物质为丙酸.热力学计算表明反应器内过高的氢气分压是导致丙酸难以降解的原因.

关键词：苯酚废水厌氧折流板反应器微生物群落演替梯度驯化厌氧降解

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