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基于小波去噪和卷积神经网络的发动机爆震识别

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航空动力学报 2024年第7期39卷 151-160页

作者：胡春明刘铮刘娜宋玺娟杜春媛天津大学内燃机研究所天津300072 天津大学机械工程学院天津300072

在活塞式航空煤油发动机上进行爆震试验研究,首先使用小波去噪对发动机缸压信号进行噪声提取,然后对0°~45°曲轴转角内的噪声信号进行快速傅里叶变换将一维时域噪声信号展开成二维时频域特征图,最后将特征图输入到训练好的卷积神经网络... 详细信息

在活塞式航空煤油发动机上进行爆震试验研究,首先使用小波去噪对发动机缸压信号进行噪声提取,然后对0°~45°曲轴转角内的噪声信号进行快速傅里叶变换将一维时域噪声信号展开成二维时频域特征图,最后将特征图输入到训练好的卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)中进行爆震识别.验证结果表明:轻微和严重爆震都会在10°~30°曲轴转角内产生幅值较大噪声信号,与无爆震循环的时频域特征图有明显区别;在爆震特征提取上小波去噪要优于带通滤波,在爆震特征识别上CNN方法要优于支持向量机(support vector machine,SVM)方法;小波去噪和CNN结合的爆震识别方法对发动机4种不同运行工况的爆震识别准确率都能达到91%以上;小波去噪结合CNN方法对爆震循环的查准率为83.16%,查全率高达98.79%,能够准确地识别出发动机的爆震循环.

关键词：爆震识别活塞式航空煤油发动机小波分析小波去噪深度学习卷积神经网络

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考虑节点中断风险的弹性供应链设计方法

化工学报 2024年第1期75卷 338-353页

作者：余洋罗祎青魏荣辉张文慧袁希钢天津大学化工学院天津300354 天津大学化学工程研究所天津300354 化学工程联合国家重点实验室天津300354

供应链全球化发展为企业带来广阔前景,但庞大的供应链体系也造成供应链中断风险激增,为企业带来了巨大潜在风险。然而,由于供应链中断风险难以预知,针对中断的弹性供应链优化设计方法还远不成熟。在此背景下,建立了一种新颖的弹性供应... 详细信息

供应链全球化发展为企业带来广阔前景,但庞大的供应链体系也造成供应链中断风险激增,为企业带来了巨大潜在风险。然而,由于供应链中断风险难以预知,针对中断的弹性供应链优化设计方法还远不成熟。在此背景下,建立了一种新颖的弹性供应链设计优化方法,旨在增强供应链抵御中断的能力。提出并定义了节点中断风险评价指标(NDII),以反映节点中断对供应链的影响程度。定义风险系数(RW)以表征供应链风险程度,避免了对风险场景及其概率分布的预测,同时体现企业对供应链弹性的重视程度。基于鲁棒优化(RO)方法,建立了对高风险节点惩罚的NDII-RO优化方法,并应用于广东省生物燃料供应链优化设计。优化结果表明该方法可实现抵御中断风险的弹性供应链设计。

关键词：供应链中断节点中断风险评价指标供应链弹性优化优化设计生物燃料

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尾闾河道形态演变特征的模拟试验研究

水科学进展 2024年第3期35卷 508-520页

作者：白玉川孙艳杰宋晓龙徐海珏吴金森田源天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 天津大学河流海岸工程泥沙研究所天津300350

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同... 详细信息

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同河型稳定性进行评估。试验发现:河道平面形态会经历一个“稳定—微变—强变”阶段;河床平均高程和比降随时间的增加而增大,模型河道上游和河口段变化最大,中游段变化最小;加沙时上游河岸侵蚀、河床淤积,加沙停止后下游与河口段河岸侵蚀大于河床侵蚀,河口分汊、摆动。平面形态不稳定区域:蜿蜒状为下游段,最大与最小河相系数相差6.51倍以上;喇叭状为河口段,最大与最小河相系数相差3.32倍以上。断面形态不稳定区域:左偏蜿蜒状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差3倍以上;右偏蜿蜒状为上游段,最大与最小相对粗糙度相差2.03倍以上;喇叭状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差4.09倍以上。

关键词：河流形态水沙变化河相关系物理试验尾闾河道-河口

基于模态分析和神经网络的分子泵故障检测方法研究

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真空科学与技术学报 2024年第8期44卷 687-694页

作者：郑悦周盈綦磊李一博北京卫星环境工程研究所北京100094 天津大学天津300072

分子泵一种基于气体分子定向运动而产生真空环境的装置,在空间环境模拟等试验中至关重要,其内部结构精密而复杂,长期使用后可能会产生真空度不足等故障,如何及时准确地诊断分子泵的运行状态格外关键。文章提出了一种基于模态分析的降噪... 详细信息

分子泵一种基于气体分子定向运动而产生真空环境的装置,在空间环境模拟等试验中至关重要,其内部结构精密而复杂,长期使用后可能会产生真空度不足等故障,如何及时准确地诊断分子泵的运行状态格外关键。文章提出了一种基于模态分析的降噪技术,并采用神经网络对采集到的信号数据进行故障诊断与识别。实验结果表明,该方法的平均诊断准确率达到了90.0%,有效地实现了分子泵的故障检测和状态评估。

关键词：分子泵故障诊断小波包能量 BP 神经网络

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人工智能驱动新型界面分离材料的创制

化工进展 2024年第4期43卷 1649-1654,F0004页

作者：何林贺常晴隋红天津大学化工学院天津300072 精馏技术国家工程研究中心天津300072

计算机技术与人工智能的发展给新材料的开发带来了新的研究范式(第四代),也为新型界面分离材料的创制带来新的发展契机。然而,受界面分离过程机理研究和材料、基团的理化数据的局限性,人工智能在新型界面分离材料的创制中的应用仍处于... 详细信息

计算机技术与人工智能的发展给新材料的开发带来了新的研究范式(第四代),也为新型界面分离材料的创制带来新的发展契机。然而,受界面分离过程机理研究和材料、基团的理化数据的局限性,人工智能在新型界面分离材料的创制中的应用仍处于初期阶段。本文为解决特定体系数据缺失的问题,构建了百万级(10^(6))的样板数据库,为大预测模型与生成模型提供了可靠、规范的示范数据基础;通过从大数据中挖掘分子结构与性质的隐藏关联,并借助分子模拟计算剖析其分子间相互作用机理,解析分子间相互作用机制和重组过程规律,进而实现高性能界面分离材料的构筑。最后,本文浅析了介尺度样板大数据、机器学习势理论、国产软件开发、有机合成、智能算法等多学科交叉在界面分离材料创制中的重要影响与发展机遇,以期推动虚拟实验室前沿发展。

关键词：界面大数据人工智能分离材料分子间相互作用

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无人机集群分布式跟踪抗扰控制设计与实验验证

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 2093-2103页

作者：鲜斌王印鑫王岭天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津航海仪器研究所天津300451

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE... 详细信息

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE)的鲁棒控制算法,用于补偿未知外界扰动的影响,提高了无人机编队系统的鲁棒性;然后,基于Lyapunov分析的方法,证明了无人机编队系统协同误差全局渐近收敛,以及位置跟踪误差半全局渐近收敛;最后,在四旋翼无人机编队实验平台上进行了无风扰和有风扰条件下无人机集群轨迹跟踪实验,并与常规滑模控制算法进行了性能对比实验。实验结果表明,所设计的控制律可以实现多无人机的协同轨迹跟踪,且具有较强的抗外界干扰能力。

关键词：控制科学与工程无人机集群分布式跟踪控制协同控制抗扰控制实验验证

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微波能强化膜材料制备与膜分离过程

工程科学与技术 2024年第2期56卷 129-138页

作者：余文清赵振宇李洪高鑫天津大学化工学院天津300072 天津大学精馏技术国家工程研究中心天津300072 物质绿色创造与制造海河实验室天津300192

微波能在化工领域的创新应用是化工电气化研究的热点趋势之一,涉及加热、工业废水处理、矿物除杂、有机催化、材料合成及医药灭菌等多个方向。微波作为一种外场强化手段应用于膜分离技术,不仅可以缩短膜材料制备时间,降低生产成本,还能... 详细信息

微波能在化工领域的创新应用是化工电气化研究的热点趋势之一,涉及加热、工业废水处理、矿物除杂、有机催化、材料合成及医药灭菌等多个方向。微波作为一种外场强化手段应用于膜分离技术,不仅可以缩短膜材料制备时间,降低生产成本,还能提高渗透通量,强化膜过程的分离性能。本文通过总结微波在制备分子筛膜(MOF、MFI型、NaA型等)、聚合物膜、混合基质膜等膜材料的典型应用优势,发现微波的引入可以使制备出的膜材料通量及选择性更高,这是因为分子筛膜的晶体大小更加均匀,晶体取向更加一致,膜层可以更薄、缺陷减少;使聚合膜的聚合率增大,表面更加光滑,内部结构更加规则;使混合基质膜的机械性能更好。阐述了微波技术在不同类别的膜材料制备应用中的强化机理,其中:在分子筛等无机膜制备中,微波可以降低有效活化能,调控晶体粒径,诱导晶体取向;在聚合物膜的制备过程中,微波可以改变膜结构,改变传热方向,增加聚合接枝率,降低反应活化能。归纳了微波提升膜材料在气体和液体分离方面性能的研究,考虑到该领域基础研究较少,根据微波的独特加热优势,提出选择性汽化、诱导氢键减弱、局部过热、诱导生成纳米气泡及分子扰动5个可能的微波强化膜分离机理,利用微波加热在膜分离中的补偿温度极化、减少膜污染、降低浓度极化,有望实现膜选择性和渗透通量的同步提升。

关键词：微波膜分离膜制备外场强化

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粉体光催化全水分解技术研究进展

化工进展 2024年第4期43卷 1810-1822页

作者：吴晨赫刘彧旻杨昕旻崔记伟姜韶堃叶金花刘乐全天津大学材料科学与工程学院天津300072 邯郸净化设备研究所河北邯郸056000

光催化全水分解制氢可以直接将太阳能转变为绿色氢能,该技术具有过程简单、成本低等优势,受到广泛关注的同时展现出了良好的应用前景。半导体光催化剂的性能是光催化全水分解技术发展的核心因素,目前该领域主要围绕光催化反应的三个基... 详细信息

光催化全水分解制氢可以直接将太阳能转变为绿色氢能,该技术具有过程简单、成本低等优势,受到广泛关注的同时展现出了良好的应用前景。半导体光催化剂的性能是光催化全水分解技术发展的核心因素,目前该领域主要围绕光催化反应的三个基本步骤对其性能进行提升:光吸收、载流子分离与迁移以及表面反应。本文从光催化基本原理出发,围绕以上三方面概述了应对相应挑战的有效策略与近年来的研究进展,在此基础上总结了设计、制备高效光催化全水分解材料的重要方法,分析了当前影响该水分解制氢技术工业化应用的难点,指出该领域的核心问题是开发高效的窄带隙光催化材料,同时未来需着重解决逆反应严重、催化剂稳定性不足以及大规模实施过程中的氢氧混合气体分离等技术问题。

关键词：太阳能光催化全水分解制氢催化剂可再生能源

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二冲程半直喷航空发动机喷油策略研究

内燃机工程 2024年第1期45卷 72-77页

作者：尹君朱棣刘丰喆侯圣智天津大学内燃机研究所天津300072

基于自主研发的二冲程低压半直喷航空发动机及控制系统,开展喷油控制策略及对发动机性能影响规律的研究。结果表明:对于不同的发动机运行工况,需要采取不同的喷油策略组合。在起动和怠速工况,采用进气道喷射的独立供油方式;在部分负荷... 详细信息

基于自主研发的二冲程低压半直喷航空发动机及控制系统,开展喷油控制策略及对发动机性能影响规律的研究。结果表明:对于不同的发动机运行工况,需要采取不同的喷油策略组合。在起动和怠速工况,采用进气道喷射的独立供油方式;在部分负荷及高负荷工况,采用进气道喷射和缸内直喷协同供油方式,随着发动机直喷比例的提高,燃油消耗率相应减小;与采用进气道喷射供油相比较,采用低压半直喷供油可以获得较理想的燃油经济性。

关键词：二冲程发动机低压半直喷航空发动机控制策略