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基于深度强化学习的多人协同混流装配线平衡优化研究

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控制与决策 2024年第10期39卷 3395-3404页

作者：张梅田镇遇朱金辉傅艳霞华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641 华南理工大学软件学院广州510006 华南理工大学大数据与智能机器人教育部重点实验室广州510006

针对大型设备混流装配过程中的多人协同、多工种等特点,提出基于双深度Q网络(double deep Q network, DDQN)的多人协同混流装配线平衡优化算法.首先以工作站和工人数量、工人与工作站间的负载为优化目标,建立多人协同混流装配线平衡问... 详细信息

针对大型设备混流装配过程中的多人协同、多工种等特点,提出基于双深度Q网络(double deep Q network, DDQN)的多人协同混流装配线平衡优化算法.首先以工作站和工人数量、工人与工作站间的负载为优化目标,建立多人协同混流装配线平衡问题的多目标优化数学模型.其次,根据装配过程中生产对象的特征设计状态空间,并根据启发式规则设计动作空间,结合优化目标设计奖励函数,从而将数学模型转化为马尔科夫决策模型.在此基础上,对传统DDQN算法进行改进,采用自适应探索概率完成动作决策,并设计基于工人利用率的解码方法.最后,通过混流装配线标准测试实例以及多人协同混流装配线测试实例,将DDQN算法与改进离散水波优化算法和模拟退火算法进行对比,验证算法的寻优精度以及模型的有效性.同时,在车身混流装配实际案例中采用DDQN算法进行平衡优化,验证算法的有效性和实用性.

关键词：混流装配线平衡优化多人协作强化学习多目标优化

100Ah磷酸铁锂软包电池的热失控特性及产气行为

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储能科学与技术 2024年

作者：叶锦昊侯军辉张正国凌子夜方晓明黄思林肖质文华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室厦门新能安科技有限公司广东省热能高效储存与利用工程技术研究中心

本研究以100Ah磷酸铁锂软包电池为研究对象，通过侧面加热触发热失控，借助工业计算机断层扫描（CT）、扫描电子显微技术（SEM）、气相色谱仪（GC）等表征测试手段，系统分析了40%、60%、80%、100%SOC下电池的热失控特性和产气变化规律... 详细信息

本研究以100Ah磷酸铁锂软包电池为研究对象，通过侧面加热触发热失控，借助工业计算机断层扫描（CT）、扫描电子显微技术（SEM）、气相色谱仪（GC）等表征测试手段，系统分析了40%、60%、80%、100%SOC下电池的热失控特性和产气变化规律。结果表明，电池热失控的过热触发可细分为四个阶段：过热温度升高、副反应膨胀产气、隔膜收缩与破裂冒烟、热失控引起剧烈温升和产气。进一步计算了产热能量，发现100%、80%、60%、40%SOC电池的峰值产热率分别达到140.34 、115.44 、14.76 和3.91 kW，且100%SOC时释放的能量相当于104.63g TNT的能量，破坏半径达到5.90m，相比40%SOC的危险性提升了64.3%。对热失控后电池材料表征发现，正极磷酸铁锂材料从方块状转变为团聚的不规则球状，负极石墨结构则从层状转变为团聚的球形颗粒，这归因于内部副反应的加剧。通过对比产气特性发现，SOC的增加导致电池产H2量增加，CO2量下降，各SOC下电池产气的爆炸风险均高于普通烃类气体，爆炸上限呈现先下降后上升的变化趋势。本研究结果对后续储能系统的安全设计提供了理论依据和实践指导。

关键词：大容量热失控磷酸铁锂软包电池残骸特征产气

基于高频正交方波注入法的永磁同步电机控制研究

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电机与控制学报 2024年第2期28卷 64-74页

作者：周林林珊王孝洪连维钊华南理工大学自主系统与网络控制教育部重点实验室广东广州510640 广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510010

针对传统高频注入法解调过程复杂和观测精度受非理想因素时延影响的不足,提出一种基于高频正交方波注入法的零低速位置估计方法。首先,考虑估计旋转轴系注入的低可靠性,选择将高频信号注入静止轴系,采用简单代数运算提取出高频响应电流... 详细信息

针对传统高频注入法解调过程复杂和观测精度受非理想因素时延影响的不足,提出一种基于高频正交方波注入法的零低速位置估计方法。首先,考虑估计旋转轴系注入的低可靠性,选择将高频信号注入静止轴系,采用简单代数运算提取出高频响应电流,通过解调正向虚拟高频响应电流初步估计转子位置;然后,针对主要非理想因素进行影响分析,在此基础上,通过解调负向虚拟高频响应电流提取出相位滞后角,完成补偿;最后,为避免启动阶段位置收敛错误,通过获取电感变化趋势判断出磁极极性。实验结果表明,所提算法在各类工况均能稳定收敛,且最大平均误差不超过1°,说明了算法的抗扰性以及准确性。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制正交方波注入法误差分析时延补偿磁极辨识

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硫酸根含量对施氏矿物表面性质及相转化过程的影响

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环境科学学报 2024年第8期44卷 270-278页

作者：王超平郭楚玲陈锴殷美玲周玉婷庄庆林曹倩倩华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室广州510006

施氏矿物作为酸性矿山废水环境中最为常见的次生矿物,其亚稳态结构导致其容易发生矿相转变.除外部环境(如pH值、温度和共存离子等)之外,施氏矿物自身的硫酸根含量也会对其表面性质和稳定性造成影响.为此,本文采用快速化学法成功制备3种... 详细信息

施氏矿物作为酸性矿山废水环境中最为常见的次生矿物,其亚稳态结构导致其容易发生矿相转变.除外部环境(如pH值、温度和共存离子等)之外,施氏矿物自身的硫酸根含量也会对其表面性质和稳定性造成影响.为此,本文采用快速化学法成功制备3种硫酸根含量不同的施氏矿物,并研究了它们的表面特性以及在酸性条件下的矿相转化过程.结果表明,随着硫酸根含量的降低,施氏矿物的表面位点密度、负电荷和酸碱缓冲能力均有所降低.在模拟老化环境条件下,3种施氏矿物的主要转化产物均为针铁矿,但转化速率不同:通过红外定量实验发现硫酸根含量较低的施氏矿物在矿物相变过程中能保持稳定的转化速率,而硫酸根含量较高的施氏矿物在硫酸根完全释放后转化速率减缓,从长期来看后者表现出更高的稳定性.本研究揭示了施氏矿物的硫酸根含量对其表面性质及矿相稳定性的影响,为深入了解其在酸性环境下的行为提供了新的视角和思路.

关键词：施氏矿物针铁矿硫酸根含量矿相转化

窄谱被动锁模光纤激光中心波长高速调谐及其脉冲重建过程

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光学学报 2024年第5期44卷 120-127页

作者：朱喆王麓屹陈学文林巍杨洋张静刘涛韦小明杨中民华南理工大学物理与光电学院广东广州510640 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室广东广州510640 浙江机电职业技术学院国际教育学院浙江杭州310051 华南理工大学广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心广东广州510640 华南理工大学广东省光纤激光材料及应用技术重点实验室广东广州510640 华南师范大学未来技术研究院广东广州510006

报道基于快速声光滤波技术的窄谱被动锁模掺镱光纤激光中心波长快速调谐研究。窄谱锁模光纤激光器系统的输出功率可达200 mW,脉冲宽度为5.87 ps,重复频率为40.874 MHz,光谱带宽为0.15 nm。通过编程声光可调谐滤波器的射频信号,可以获得... 详细信息

报道基于快速声光滤波技术的窄谱被动锁模掺镱光纤激光中心波长快速调谐研究。窄谱锁模光纤激光器系统的输出功率可达200 mW,脉冲宽度为5.87 ps,重复频率为40.874 MHz,光谱带宽为0.15 nm。通过编程声光可调谐滤波器的射频信号,可以获得中心波长在1016~1042 nm范围内可调谐的稳定锁模脉冲。为了掌握腔内滤波时激光脉冲的重建过程,利用色散傅里叶变换技术观测波长调谐时激光脉冲的实时重建过程,并确定激光器的最高中心波长调谐频率约为5 kHz。

关键词：激光器光纤激光器波长可调谐色散傅里叶变换脉冲重建

固相萃取-超高效液相色谱-串联三重四极杆质谱法测定水体中18种氨基酸

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质谱学报 2024年

作者：梁锦汉刘则华刘婉琼董燕珊华南理工大学环境与能源学院华南理工大学工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室佛山市三水佛水供水有限公司

在自来水消毒过程中，氨基酸是一类需要特别关注的物质，它可以与消毒剂（氯、氯胺等）发生反应，生成具有生物毒性和异味的消毒副产物。然而，水体中的氨基酸浓度较低，这给检测提出了极高的要求。为此，本研究建立了一种基于固相萃取... 详细信息

在自来水消毒过程中，氨基酸是一类需要特别关注的物质，它可以与消毒剂（氯、氯胺等）发生反应，生成具有生物毒性和异味的消毒副产物。然而，水体中的氨基酸浓度较低，这给检测提出了极高的要求。为此，本研究建立了一种基于固相萃取-超高效液相色谱-串联三重四极杆质谱测定水体中18种氨基酸的方法，并对样品前处理条件和流动相进行优化。优化后的最适水样pH 2.8、淋洗液为甲醇-乙酸溶液（1:9，V/V），洗脱液为氨水-甲醇溶液（1:9，V/V），流动相为0.2%甲酸水溶液和0.2%甲酸甲醇-乙腈溶液（1:9，V/V）。结果表明，18种氨基酸标准曲线的线性关系良好，相关系数(R2)大于 0.991 3，检出限和定量限分别为0.06～0.23、0.19～0.76 nmol/L，回收率在60.1%～123.2%之间，相对标准偏差为1.7%～18.7%，日间和日内精密度分别为3.7%～7.0%和3.3%～7.1%。采用本方法测定华南地区某水厂源水以及出水，该水厂源水氨基酸总浓度为300～500 nmol/L，其中，丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸和天冬酰胺的浓度水平占比较高。

关键词：固相萃取氨基酸定量分析含氮有机物前体超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)

电解质及曝气条件对酸性铁电絮凝成矿及其固载重金属的影响

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环境化学 2024年第3期43卷 816-827页

作者：易苁利黄子元马欢心冯春华华南理工大学环境与能源学院广州510006 工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室广州510006

本文针对酸性重金属废水开展了一系列铁电絮凝实验,重点考察不同电解质种类以及曝气与否对形成铁矿物种类和絮凝性能的影响.研究发现,酸性电絮凝过程可分为铁积累阶段和成矿阶段,积累阶段主要是Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的生成与富集,矿物形成和重... 详细信息

本文针对酸性重金属废水开展了一系列铁电絮凝实验,重点考察不同电解质种类以及曝气与否对形成铁矿物种类和絮凝性能的影响.研究发现,酸性电絮凝过程可分为铁积累阶段和成矿阶段,积累阶段主要是Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的生成与富集,矿物形成和重金属去除主要发生在成矿阶段.使用NaNO_(3)作为电解质易使铁阳极钝化,导致低成矿量和重金属去除率;在无曝气条件下NaCl、Na_(2)SO_(4)、NaH_(2)PO_(4)电解质体系产生的主要铁矿物分别为磁铁矿、绿锈和蓝铁矿;曝气条件下NaCl、Na_(2)SO_(4)体系产生氢氧化铁,NaH_(2)PO_(4)体系产生磷酸铁.重金属固载实验结果表明,磁铁矿和绿锈对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)均表现出优异的吸附效果,但磁铁矿对于Cd(Ⅱ)的吸附效率高于绿锈;蓝铁矿和磷酸铁对Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附效果优异,对Ni(Ⅱ)较差;氢氧化铁絮体对4种重金属的固载效果均较差.浸出实验说明磁铁矿和绿锈对重金属固载稳定性优于其他铁矿物.研究结果为铁电絮凝技术应用于酸性重金属废水处理提供重要证据.

关键词：电絮凝支持电解质曝气铁矿物重金属固载

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低温冷源对动力电池包内部温湿特性影响分析

机械工程学报 2024年第14期60卷 227-237页

作者：陈吉清陶洪达兰凤崇李伟健蒋心平华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 广东省汽车工程重点实验室广州510640

电动汽车动力电池包结构中,液冷是一种重要的散热形式,其与电池包内部空气的热交换作用不仅增大了电池包内环境相对湿度,还强化了与外部环境的热质交互,增加包内潮湿冷凝风险,从而引起系统安全可靠性问题。同时电池包内环境温湿分布以... 详细信息

电动汽车动力电池包结构中,液冷是一种重要的散热形式,其与电池包内部空气的热交换作用不仅增大了电池包内环境相对湿度,还强化了与外部环境的热质交互,增加包内潮湿冷凝风险,从而引起系统安全可靠性问题。同时电池包内环境温湿分布以及水分蒸发冷凝的动态演化过程难以在实际应用中监测。研究为此分析电池包内外环境之间的热质传递物理过程,通过开口系统模型阐述内外传热传质关系,根据非等温流动方程、水蒸气对流扩散方程和蒸发冷凝方程建立电池包微环境热质传递模型。结合小型动力电池包结构特征建立数值分析模型,探究电池包内部“温-湿-流”多场耦合规律。通过分析不同冷却强度下电池包内环境的温湿演化,明确低温冷源对水汽传输和冷凝的增强作用。所构建模型高效地阐述电池包内部水汽传输和冷凝特征,揭示低温冷源使电池包底部潮湿,冷却强度越大冷凝量越大,电池包内外水汽传输程度越强的规律。

关键词：动力电池包温湿耦合瞬态数值分析低温冷凝

炼焦煤成焦机理再认识:“衍构成焦机理”的提出

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2826-2839页

作者：崔贝贝王美君常丽萍谢克昌太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024

深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演... 详细信息

深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演化机制并提出了“衍构成焦机理”,其核心观点是:煤的焦化本质是煤分子在温度作用下发生的一系列化学反应;成焦过程中的一切宏观特性都取决于煤基体的瞬态空间结构,即“结构决定性质”;炼焦过程中传热传质条件的动态变化将影响煤的热转化行为进而影响成焦特性和焦炭质量,即“环境影响行为”。基于煤分子结构特性及热解过程中共价键的断裂和重建规律,重点分析了炼焦煤的流动性、膨胀性及其演化机制,探究了煤分子空间结构重排与焦炭强度的内在联系。流动性源于煤中弱共价键的断裂,终于芳香碎片的交联缩聚。在流动过程中,煤热解碎片以分子链段的形式向孔穴相继跃迁并封闭孔隙,形成了包含塑性层和部分煤层及半焦层的低透气带,限制了挥发分的释放从而产生了膨胀压力;同时,碳基质结构发生重排,取向性增加,sp^(2)杂化和sp^(3)杂化形式的碳原子的空间排布方式决定了焦炭的强度。加热速率的合理调控将明显改善焦炭强度并实现焦化过程节能降耗。“衍构成焦机理”是对传统煤成焦机理的补充和延伸,以期为现代煤焦化工业精细化发展提供理论指导和技术支撑。

关键词：成焦机理分子结构转变成焦特性传热传质条件焦炭质量