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一种适用于独立光伏系统的新型三端口变换器的研究

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现代电子技术 2025年第4期48卷 102-108页

作者：袁臣虎苏嘉伟天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 天津工业大学电气工程学院天津300387

针对独立光伏系统易受外界因素等影响导致供电不稳定的问题,需要采用三端口变换器储能补偿的方式来保障系统的稳定发电。文中采用功率流法并基于Boost变换器和双向DC-DC变换器拓扑,构建了一种应用于独立光伏系统的非隔离型三端口DC-DC... 详细信息

针对独立光伏系统易受外界因素等影响导致供电不稳定的问题,需要采用三端口变换器储能补偿的方式来保障系统的稳定发电。文中采用功率流法并基于Boost变换器和双向DC-DC变换器拓扑,构建了一种应用于独立光伏系统的非隔离型三端口DC-DC变换器拓扑即BDC-Boost TPC。通过状态方程对该变换器的4种工作模式下的各开关模态进行详细分析,采用最小值竞争的控制策略设计了工作模式选择器,实现各模式之间的平滑切换。最后利用该变换器搭建了适用于独立光伏系统的120 W实验样机,控制器选用TMS320F28335,并根据控制策略编写了相应的控制程序。实验结果表明,所构建的变换器可实现光伏电池、储能电池及负载三个端口之间的功率流通,以及各个工作模式之间平滑切换。综上,该变换器具有工程实用性。

关键词：光伏电池三端口变换器功率流法非隔离开关模态平滑切换

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协作机器人时间最优轨迹规划研究

机床与液压 2025年第3期53卷 12-19页

作者：张涛张建业吴子朝天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

通过调研主流协作机器人参数,针对搬运、码垛等轻工领域需求制定性能指标,采用“臂腕分离”方法进行机器人构型设计及关节模组研究。以该机器人为研究对象,为实现过指定路径点的时间最优轨迹规划,并确保各关节运动平滑、连续,在满足运... 详细信息

通过调研主流协作机器人参数,针对搬运、码垛等轻工领域需求制定性能指标,采用“臂腕分离”方法进行机器人构型设计及关节模组研究。以该机器人为研究对象,为实现过指定路径点的时间最优轨迹规划,并确保各关节运动平滑、连续,在满足运动学约束条件下,使用3-5-3多项式插值方法进行关节空间轨迹规划。鉴于经典海洋捕食者算法局部搜索能力较差的问题,引入混沌映射初始化和自适应参数策略进行改进,并将新算法应用于3-5-3多项式插值的时间最优轨迹规划中。通过MATLAB仿真分析,改进后的各关节轨迹平滑连续且运行时间缩短,证明该改进算法在机器人轨迹规划中的有效性和可行性。

关键词：协作机器人时间最优轨迹规划海洋捕食者算法

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基于深度学习弹性超材料带隙逆向设计研究

力学学报 2025年第1期57卷 103-115页

作者：岳朋张建刚邱克鹏骆越西北工业大学机电学院陕西省空天结构技术重点实验室西安710072

弹性超材料是一种具有超常力学和声学性能的人工微结构,具备独特的带隙特性,通过对其带隙的动态调控设计,可以满足航空航天领域中重大装备对减振降噪性能的特定需求.文章基于深度学习开展弹性超材料带隙的逆向设计技术研究.首先,利用深... 详细信息

弹性超材料是一种具有超常力学和声学性能的人工微结构,具备独特的带隙特性,通过对其带隙的动态调控设计,可以满足航空航天领域中重大装备对减振降噪性能的特定需求.文章基于深度学习开展弹性超材料带隙的逆向设计技术研究.首先,利用深度学习模型在图像处理方面的优势,以像素图像的形式表示单胞结构并将其转换为像素数据,基于参数化曲线描述和膨胀函数运算生成样本构型,并结合两种方法的优缺点,快速生成大量具备带隙特征、多样性好的样本数据;其次,采用条件生成对抗网络进行弹性超材料结构逆向设计,将色散曲线作为样本条件,并利用PatchGAN判别器关注图像区域的误差细节,提升网络对图像细节的处理能力,同时引入新的误差评估标准,提高误差评估的精确度;最后,开展弹性超材料带隙的逆向设计,包括带隙的拓宽、生成和扩增等,通过数值计算得到逆向生成结构的频率响应曲线,结果显示逆向设计弹性超材料弹性波衰减范围与给定带隙区域吻合,验证了逆向设计技术的可靠性,为弹性超材料主动带隙调控提供了一种有效的设计方法.

关键词：弹性超材料带隙分析深度学习逆向设计误差评估

近代铁路通行对华北内地煤矿业经济转型的多维影响

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中州学刊 2025年第2期 151-160页

作者：马义平天津工业大学马克思主义学院天津300387

近代铁路在华北内陆地区未兴起之前,由于华北内地以手工采挖为主要特征的传统小煤窑(俗称土窑)深处内陆腹地,主要依靠肩挑、畜驮、船运等传统水陆交通方式对外运输销售,其所产煤炭大多都销售至周边地区的城镇、客栈、村落等消费市场。... 详细信息

近代铁路在华北内陆地区未兴起之前,由于华北内地以手工采挖为主要特征的传统小煤窑(俗称土窑)深处内陆腹地,主要依靠肩挑、畜驮、船运等传统水陆交通方式对外运输销售,其所产煤炭大多都销售至周边地区的城镇、客栈、村落等消费市场。平汉路、正太路、道清路、北宁路等铁路全线通行后,以近代铁路为骨架的新式水陆交通网络体系在华北内地初步形成后,凭借全天候、大规模、中长距的独特优势,很快使华北内地煤矿业在煤炭的生产模式、运输结构、销售体系等领域发生转变,摆脱了当地煤矿业因传统水陆交通运输条件制约而造成的生产经营困境,华北内地各省煤矿业因此实现了以机械化开采为特征的近代转型,并逐渐融入了全国煤炭经济市场体系乃至海外煤炭经济大市场。

关键词：近代铁路华北煤矿业经济转型新式运销体系

土地生态安全的时空动态:环渤海地区的实证研究

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安全与环境学报 2025年第1期25卷 348-356页

作者：刘沁萍戚梦豪田洪阵天津工业大学经济与管理学院天津300387

随着城市快速发展,环渤海地区的生态环境面临挑战。现有研究未能动态评价环渤海地区土地生态安全现状和未来趋势。研究基于1 km×1 km网格尺度,采用压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型、最优参数地理探测器、元胞自动机-... 详细信息

随着城市快速发展,环渤海地区的生态环境面临挑战。现有研究未能动态评价环渤海地区土地生态安全现状和未来趋势。研究基于1 km×1 km网格尺度,采用压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型、最优参数地理探测器、元胞自动机-马尔科夫(Cellular Automata-Markov,CA-Markov)模型,评价与预测2010—2035年环渤海地区土地生态安全时空动态。结果显示:在研究期间,环渤海地区耕地面积减少,建设用地和水域面积增加。土地生态安全状况经历“先降后升”趋势,呈现“北高南低、西高东低”的格局。2010—2020年,土地生态安全的安全级占比分别为24.33%、21.73%以及23.15%。城镇化率、城镇居民人均可支配收入、工业二氧化硫排放量、土地利用程度和人为干扰指数是影响土地生态安全的关键驱动因素,对应的年均解释力q分别为0.977、0.966、0.938、0.912和0.896。交互因子探测结果显示,人类干扰指数、土地利用程度、建设用地比例3个变量的交互作用最强,均超过0.87。随着环境保护政策的加强,环渤海地区的土地生态安全状况在未来将得到改善。

关键词：环境科学技术基础学科土地生态安全压力-状态-响应模型最优参数地理探测器元胞自动机-马尔科夫模型环渤海地区

掺杂对导电聚合物基直流纳米发电机输出性能优化的研究进展

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化工新型材料 2025年第2期53卷 7-12,20页

作者：王幸尊张曙林金欣王闻宇天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

近年来,金属导电聚合物肖特基纳米发电机在学术界引起广泛关注。该发电机可以收集环境中的机械能,并将其转换成电子设备可以利用的直流电。然而,这种基于导电聚合物的纳米发电机产生的电流和电压较低,这限制了其在实际中的应用。可以通... 详细信息

近年来,金属导电聚合物肖特基纳米发电机在学术界引起广泛关注。该发电机可以收集环境中的机械能,并将其转换成电子设备可以利用的直流电。然而,这种基于导电聚合物的纳米发电机产生的电流和电压较低,这限制了其在实际中的应用。可以通过对导电聚合物进行掺杂改性,提升材料性能,提高以此为基底的纳米发电机的输出性能。阐述了不同掺杂方法对导电聚合物影响的理论基础,以及这些改进对纳米发电机直流电输出性能具体的提升效果。最后,总结了导电聚合物基直流纳米发电机目前的发展趋势和面临的挑战。

关键词：导电聚合物掺杂肖特基直流纳米发电机

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提高超疏水表面耐久性的研究进展

化工新型材料 2025年第1期53卷 62-66,72页

作者：姚思雨朵永超牛家嵘钱晓明金欣王闻宇天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

超疏水材料因具有非凡的润湿特性而得到广泛应用。但是,目前制备的大部分超疏水表面耐久性较差,因而严重限制了其实际应用。从超疏水机理出发,介绍了超疏水表面的失效机理,综述了近年来提高超疏水表面耐久性的方法,包括在材料表面构建... 详细信息

超疏水材料因具有非凡的润湿特性而得到广泛应用。但是,目前制备的大部分超疏水表面耐久性较差,因而严重限制了其实际应用。从超疏水机理出发,介绍了超疏水表面的失效机理,综述了近年来提高超疏水表面耐久性的方法,包括在材料表面构建多级的微纳米粗糙结构、加入粘合剂、制备一体化结构或者自修复性能的超疏水表面。最后总结了超疏水表面存在的一些问题,并展望了其未来的发展方向。

关键词：超疏水耐久性微纳米结构粘合剂自修复

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针刺-缝合陶瓷基复合材料面外拉伸性能

复合材料学报 2025年

作者：张一帆王烁凯张茜冯甲丁陈利天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点试验室天津工业大学纺织科学与工程学院

为了研究关键工艺参数对针刺-缝合复合材料面外拉伸性能的影响，本文制备了四种不同工艺参数的针刺-缝合复合材料，对其面外拉伸性能及损伤演化机理进行研究。结果表明：随着缝合间距减小，面外拉伸强度显著提升，缝合间距为8mm×8mm，... 详细信息

为了研究关键工艺参数对针刺-缝合复合材料面外拉伸性能的影响，本文制备了四种不同工艺参数的针刺-缝合复合材料，对其面外拉伸性能及损伤演化机理进行研究。结果表明：随着缝合间距减小，面外拉伸强度显著提升，缝合间距为8mm×8mm，6mm×6mm，4mm×4mm时，面外拉伸强度分别提高了28%，41.14%，58.29%，但减小缝合间距对面外拉伸强度的提升效果表现为逐渐减小的趋势。在面外拉伸过程中，应变较大区域首先表现为缝线位置，随着载荷增大至缝线断裂后，复合材料会出现层间开裂现象，减小缝合间距对应变集中区域有较明显影响，拉伸过程中应变分布更加均匀。针刺-缝合复合材料厚度拉伸的失效模式主要为缝合线断裂和拔出、基布层间及基体的开裂。缝合间距减小会导致复合材料面外拉伸的断口较为粗糙，裂纹会沿着不同层扩展，会导致多个单元层发生失效。

关键词：针刺-缝合复合材料面外拉伸力学行为失效机理

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开关磁阻电机电流连续模式研究

组合机床与自动化加工技术 2025年第1期 104-109页

作者：刘云虎蔡燕天津工业大学电气工程学院天津300387

针对开关磁阻电机(SRM)高速运行时,由于反电动势大,使得相电流难以达到较高水平,导致电机的输出转矩下降,恒功率调速范围受限的问题,开展高速时电流连续模式(CCM)的控制规律研究来提高电机高速输出性能。首先,对CCM稳定运行条件进行分析... 详细信息

针对开关磁阻电机(SRM)高速运行时,由于反电动势大,使得相电流难以达到较高水平,导致电机的输出转矩下降,恒功率调速范围受限的问题,开展高速时电流连续模式(CCM)的控制规律研究来提高电机高速输出性能。首先,对CCM稳定运行条件进行分析,设计了一种基于转矩闭环的导通角控制策略以确保CCM稳定运行;其次,研究了角度控制参数对SRM输出性能的影响,得出输出转矩随控制参数的变化规律。为进一步改善电机运行效率,又以最大转矩安培比(MTPA)为优化目标对不同工况进行了控制参数优化。仿真和实验结果表明,所提方法极大地拓宽了SRM的恒功率运行范围,并提高了电机运行效率。

关键词：开关磁阻电机电流连续模式转矩安培比角度位置控制