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协同考虑空气质量与热舒适度的暖通空调系统双层优化控制策略

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电力系统自动化 2024年第17期48卷 151-160页

作者：裴方璇刘云吴婷朱继忠华南理工大学电力学院广东省广州市510641 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院广东省深圳市518055

暖通空调(HVAC)系统作为智能楼宇的耗能主体,实现其能耗成本与用户舒适度的灵活权衡具有重要意义。然而,并行考虑以上两种因素时,系统优化模型的耦合项增加,求解难度增大。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性,但节能效果一般。... 详细信息

暖通空调(HVAC)系统作为智能楼宇的耗能主体,实现其能耗成本与用户舒适度的灵活权衡具有重要意义。然而,并行考虑以上两种因素时,系统优化模型的耦合项增加,求解难度增大。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性,但节能效果一般。面对以上挑战,提出协同考虑空气质量与热舒适度的HVAC系统双层优化控制策略。首先,基于RC等效电路的热动态模型和楼宇内部物理结构,精确刻画各区域温度和空气质量的耦合关系;然后,以能耗成本最低及用户舒适度最优为目标,对HVAC系统的运行策略进行优化,为解决模型的耦合问题,对HVAC系统进行双层优化控制,上层优化送风质量流量,下层优化通风率,并采用滚动优化方法修正误差;最后,在夏季制冷场景下,对不同舒适度系数下的双层优化控制结果进行分析,并与其他控制策略进行比较。结果表明,所提方法能兼顾经济性和用户舒适度。

关键词：暖通空调系统模型预测控制空气质量热舒适度双层优化

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车用燃料电池空气系统供气协同控制策略研究

汽车工程 2024年第5期46卷 842-851,873页

作者：胡宾飞周雅夫连静李琳辉工业装备结构分析国家重点实验室(大连理工大学) 大连116024 大连理工大学汽车工程学院大连116024

针对车用燃料电池系统的“氧饥饿”和压力波动影响其动态性能与使用寿命的问题,本文提出了一种基于过氧比补偿的空气系统流量与压力协同控制策略。首先,建立120 kW级的车用燃料电池空气系统模型,通过台架实验确定其参数,并根据实验数据... 详细信息

针对车用燃料电池系统的“氧饥饿”和压力波动影响其动态性能与使用寿命的问题,本文提出了一种基于过氧比补偿的空气系统流量与压力协同控制策略。首先,建立120 kW级的车用燃料电池空气系统模型,通过台架实验确定其参数,并根据实验数据拟合出其传递函数模型。其次,基于扩张状态观测器间接获取电堆阴极压力,采用前馈+PI建立串级控制中外环过氧比控制模型,用以修正目标流量。最后,采用反向解耦与自抗扰控制器对空气流量和压力解耦内环控制,对模型不确定性和外部扰动构成的总扰动进行估计和补偿。仿真与实验研究表明,提出的基于过氧比补偿的串级控制策略能够快速跟踪过氧比、提升电堆功率和精确地控制压力,同时证实了该方案的协同性和鲁棒性。这有助于提升车用燃料电池系统的动态性能,延长其使用寿命。

关键词：车用燃料电池系统空气系统反向解耦自抗扰控制

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电池储能系统均衡方法研究综述

电工技术学报 2024年第13期39卷 4204-4225页

作者：郭向伟王晨钱伟陈思哲河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室(河南理工大学) 焦作454003 广东工业大学自动化学院广州510006

电池储能系统具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点,在包含高比例可再生新能源的新型电力系统中发挥重要作用。电池储能系统的显著特点是单体数量众多,各单体间不可避免的一致性差异将对其能量利用率、循环寿命、安全性产生严重... 详细信息

电池储能系统具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点,在包含高比例可再生新能源的新型电力系统中发挥重要作用。电池储能系统的显著特点是单体数量众多,各单体间不可避免的一致性差异将对其能量利用率、循环寿命、安全性产生严重影响。该文对电池储能系统均衡方法进行了综述。首先,分析了串并联电池组的特点及均衡的必要性;其次,重点评析了不同类型均衡变量、均衡拓扑、均衡控制方法所具备的特点,通过详细对比研究,表明各自的发展趋势;最后,对电池储能系统主动均衡方法进一步的研究方向进行了展望。该文旨在为未来进一步开展电池储能系统主动均衡方法的研究提供参考。

关键词：电池储能系统均衡变量均衡拓扑均衡控制综述

考虑跨相位冲突的环形交叉口信号周期计算方法

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交通运输系统工程与信息 2024年

作者：卢凯陈志学林永杰郭海锋华南理工大学土木与交通学院华南理工大学亚热带建筑与城市科学全国重点实验室浙江工业大学网络空间安全研究院

针对信号控制环形交叉口中存在的车流跨相位冲突问题，通过分析车辆在环形交叉口内的行驶轨迹，根据相位通行时间、相位间隔时间、最短相位间隔时间的特点，建立了基本周期等式与跨相位间隔时间等式约束。结合相位通行时间、相位间隔时... 详细信息

针对信号控制环形交叉口中存在的车流跨相位冲突问题，通过分析车辆在环形交叉口内的行驶轨迹，根据相位通行时间、相位间隔时间、最短相位间隔时间的特点，建立了基本周期等式与跨相位间隔时间等式约束。结合相位通行时间、相位间隔时间以及信号周期的不等式约束，考虑环形交叉口相位设计中可能出现总损失时间为负的情况，建立了以信号周期最小为优化目标的环形交叉口基本信号配时模型。针对不同相位有序集合，建立了一般周期等式与不等式约束，分析了不同相位集合下周期取值范围随各相位流量的变化情况，给出了环形交叉口信号周期取值范围的计算方法。以总流量比等于1.05为例进行了仿真分析，当信号周期取为最短信号周期52 s时，交叉口的各项评价指标均达到或接近最佳值。针对3种不同的交叉口进口流量情形，将本文方法与左转二次放行方法及改建十字交叉口方案进行了对比分析。实验发现，两种环形交叉口控制方法较十字交叉口控制方法的延误时间与排队长度分别降低了52%、55%，在对向进口流量不均衡时本文方法较二次停车方法延误时间与排队长度分别降低了43%、44%。此外，以广州市华夏路-金穗路环形交叉口为例进行了仿真分析，对比发现本文方法方案在延误时间、停车次数、排队长度等方面取得了较优的整体控制效益。

关键词：交通工程信号控制跨相位环形交叉口信号周期

基于时差的多输出tri-training异构软测量建模

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化工学报 2024年

作者：王大芬唐莉丽张鑫焱聂春雨李明珠吴菁贵州民族大学数据科学与信息工程学院华南理工大学自动化科学与工程学院海口经济学院中芯依智网络学院

软测量技术为工业过程中重要变量及难测变量的预测提供了一个有效的解决办法。然而，由于工业过程的复杂化和高昂的数据获取成本，使得标记数据与未标记数据分布不平衡。此时，构建高性能的软测量模型成为一个挑战。针对这一问题，提出... 详细信息

软测量技术为工业过程中重要变量及难测变量的预测提供了一个有效的解决办法。然而，由于工业过程的复杂化和高昂的数据获取成本，使得标记数据与未标记数据分布不平衡。此时，构建高性能的软测量模型成为一个挑战。针对这一问题，提出了一种基于时差的多输出tri-training异构软测量方法。通过构建一种新的tri-training框架，采用多输出的高斯过程回归（Multi-output Gaussian Process Regression， MGPR）、相关向量机（Multi-output Relevance Vector Machine， MRVM）、最小二乘支持向量机（Multi-output Least Squares Support Vector Machine， MLSSVM）三种模型作为基线监督回归器，使用标记数据进行训练和迭代；同时，引入时间差分（Time Difference，TD）改进模型的动态特性，并通过卡尔曼滤波（Kalman Filtering，KF）优化模型的参数，提高其预测性能；最后通过模拟污水处理平台（Benchmark Simulation Model 1， BSM1）和实际污水处理厂对该模型进行了验证。结果表明，与传统的软测量建模方法相比，该模型能显著提高数据分布不平衡下，软测量模型的自适应性和预测性能。

关键词： tri-training 软测量时间差分协同训练集成预测过程控制

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紫铜和工业纯铁线形药型罩成型特性分析

火炮发射与控制学报 2024年

作者：胡汪洋杜忠华许猛李先成王猛徐立志沈阳理工大学装备工程学院南京理工大学机械工程学院

为了探究紫铜和工业纯铁周向多线形爆炸成型战斗部药型罩的成型及毁伤特性，开展了试验和数值仿真研究，获得了两种药型罩的成型、速度变化以及毁伤威力差异。研究结果表明：紫铜与纯铁药型罩在闭合过程中，尾部均会出现震荡回弹现象，... 详细信息

为了探究紫铜和工业纯铁周向多线形爆炸成型战斗部药型罩的成型及毁伤特性，开展了试验和数值仿真研究，获得了两种药型罩的成型、速度变化以及毁伤威力差异。研究结果表明：紫铜与纯铁药型罩在闭合过程中，尾部均会出现震荡回弹现象，直至毁伤元状态稳定该现象逐渐消失；当药型罩厚度均为4.5mm时，纯铁毁伤元闭合速度更快，但尾部回弹幅度更大；纯铁毁伤元长径比（2.57）较紫铜毁伤元长径比（3.1）小，紫铜毁伤元的成型及对Q235钢靶的侵彻能力均优于纯铁毁伤元，该结论不仅适用于药型罩厚度为4.5mm，而且对药型罩厚度在3mm至7mm内皆适用。紫铜及工业纯铁毁伤元的实测速度与数值模拟结果符合良好，仿真结果可靠，研究成果可为周向毁伤元战斗部设计提供参考。

关键词：线形药型罩数值模拟爆炸侵彻

智能算法优化XGBoost的聚能-爆破装药比冲量预测

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小型微型计算机系统 2024年

作者：刘芳李士伟卢熹郭策安马元婧辽宁省兵器工业智能优化与控制重点实验室沈阳理工大学装备工程学院沈阳理工大学自动化与电气工程学院沈阳理工大学理学院

为了探索聚能-爆破装药结构、爆破距离等参数与比冲量间的复杂关系，提出一种智能算法优化极端梯度提升（eXtreme Gradient Boosting，XGBoost）的聚能-爆破装药比冲量预测模型。采用相关性分析方法，探寻聚能-爆破装药结构参数、爆破... 详细信息

为了探索聚能-爆破装药结构、爆破距离等参数与比冲量间的复杂关系，提出一种智能算法优化极端梯度提升（eXtreme Gradient Boosting，XGBoost）的聚能-爆破装药比冲量预测模型。采用相关性分析方法，探寻聚能-爆破装药结构参数、爆破距离参数与比冲量之间的关联程度。使用具有数据并行处理能力和集成学习思想的XGBoost算法，挖掘结构参数、爆破距离参数与比冲量间的潜在非线性关系。基于粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）良好的全局搜索能力和蚁群算法（Ant Colony Optimization，ACO）优良的局部搜索能力，设计双智能算法优化XGBoost的融合预测模型PSO-ACO-XGBoost，提高聚能-爆破装药比冲量预测精度。PSO和ACO分别用于搜索XGBoost超参数解空间的全局最优解与局部最优解。实验结果表明，PSO-ACO-XGBoost模型相较于BP、XGBoost、PSO-BP、ACO-XGBoost等其它8种预测模型，在预测精度、拟合程度、速度和稳定性等方面具有最佳性能。

关键词：聚能装药爆破装药比冲量极端梯度提升粒子群算法蚁群算法

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鸽粪农业利用潜力及其重金属风险评价

农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 442-451页

作者：王家裕何振贤郑雄开赖伟斌陈惠诗贾爱萍邹梦遥陶雪琴杜建军仲恺农业工程学院资源与环境学院广东省农业产地环境污染防控工程技术研究中心广州510225 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

为了解鸽粪组分及其农业利用过程中重金属的潜在生态风险,本研究采集了广东省肉鸽养殖基地的鸽粪样品,检测分析了鸽粪中Cu、Zn、Cd、Cr、Ni、Pb、Hg、As 8种重金属含量以及全氮、全磷、全钾含量,采用单因子污染指数法与综合污染指数法... 详细信息

为了解鸽粪组分及其农业利用过程中重金属的潜在生态风险,本研究采集了广东省肉鸽养殖基地的鸽粪样品,检测分析了鸽粪中Cu、Zn、Cd、Cr、Ni、Pb、Hg、As 8种重金属含量以及全氮、全磷、全钾含量,采用单因子污染指数法与综合污染指数法评价了鸽粪重金属污染程度,同时,根据水稻所需全氮含量分析鸽粪安全农用年限,并通过Hakanson潜在生态污染评价法进行验算。结果表明:对比德国腐熟肥料标准,鸽粪中Cu、Zn含量超标,样品超标率分别为18.18%和36.36%,总超标率为45.45%。单因子污染指数表明鸽粪重金属Zn、Cu、Ni分别有36.36%、18.18%、18.18%的样品处于污染水平,其余重金属含量均在《有机肥料》(NY/T525-2021)的限量范围内。内梅罗综合污染指数表明,处于警示及以上污染水平的点位主要受Cu、Zn污染。在不考虑重金属流失情况下,广东省水稻种植中连续施用鸽粪10 a无重金属污染风险,而在水田旱作系统中,以作物所需全磷量为施肥指标的情况下,鸽粪安全农用年限可达50 a。研究表明,鸽粪农用过程中会使重金属在农田土壤中累积,引起重金属污染,应加强鸽粪无害化处理及安全利用等技术研究。

关键词：鸽粪农业利用重金属安全施用年限风险评价

融合多尺度注意力神经网络的港口起重装备故障时序数据预测方法

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机电工程 2024年

作者：雷鹏谢敬玲许洪祖焦锋魏立明张忠岩吕成兴青岛理工大学信息与控制工程学院青岛杰瑞工控技术有限公司

近年来，深度神经网络在轴承时序预测领域得到了广泛应用。为了进一步提升港口起重装备滚动轴承时序模型预测的准确度，以青岛港门机为例对港口起重装备关键部位的滚动轴承时序预测进行了建模，提出了一种融合改进变分模态分解的多尺度... 详细信息

近年来，深度神经网络在轴承时序预测领域得到了广泛应用。为了进一步提升港口起重装备滚动轴承时序模型预测的准确度，以青岛港门机为例对港口起重装备关键部位的滚动轴承时序预测进行了建模，提出了一种融合改进变分模态分解的多尺度注意力机制港口装备故障时序数据预测方法。首先，采用了融合非线性策略与混沌映射的改进灰狼优化算法自适应地确定了变分模态分解（VMD）的模态数与惩罚因子；然后，将变分模态分解得到的本征模态函数进一步作为融合多尺度注意力神经网络（FMANN）模型的时序输入，进行了多尺度通道特征融合；最后，对各个本征模态函数的预测结果进行了融合以得到最终预测结果。研究结果表明：FMANN模型在回转机构数据集上的均方根误差（RMSE）为0.001 12，平均绝对百分比误差（MAPE）为6.396 3%，决定系数为0.999 8。相比于其他预测模型，FMANN预测效果更加拟合实际数据。FMANN模型能够准确地预测设备轴承的时序振动，有望为未来实际工业生产拓宽新思路。

关键词：滚动轴承故障诊断变分模态分解注意力机制灰狼优化算法融合多尺度注意力神经网络深度可分离卷积