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超亲水-水下超疏油ZnCo_(2)O_(4)-不锈钢的制备及油水分离性能研究

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表面技术 2024年第16期53卷 198-207页

作者：张跃忠沈静张少华武鹏鹏刘宝胜太原科技大学太原030024

目的通过简易的方法制备耐久性的油水分离材料。方法采用水热-退火方法在不锈钢网(SSM)基底上制备了ZnCo_(2)O_(4)纳米针状阵列(ZnCo_(2)O_(4)-SSM)。利用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱和接触角测量仪... 详细信息

目的通过简易的方法制备耐久性的油水分离材料。方法采用水热-退火方法在不锈钢网(SSM)基底上制备了ZnCo_(2)O_(4)纳米针状阵列(ZnCo_(2)O_(4)-SSM)。利用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱和接触角测量仪对油水分离材料的表面形貌、组分和表面润湿性进行了表征和研究。结果ZnCo_(2)O_(4)-SSM空气中水的接触角为0°,水下油的接触角≥155°,显示了超亲水-水下超疏油的特殊润湿性。ZnCo_(2)O_(4)-SSM呈现出优异的抗油污性能和重力驱动油水分离性能。对油-水混合物的分离效率大于99.8%,通量为3861~6114 L/(m^(2)·h),对水包油乳液的分离效率大于99.5%,通量为231~322 L/(m^(2)·h)。ZnCo_(2)O_(4)-SSM具有循环使用稳定性,在连续分离煤油-水混合物30次后,分离效率仍然能够达到99.8%以上。更重要的是,ZnCo_(2)O_(4)-SSM显示了优秀的长期稳定性、机械耐久性和强腐蚀环境耐久性(强酸,pH=1;强碱,pH=14;高盐,3.5%(质量分数)NaCl溶液)。结论ZnCo_(2)O_(4)-SSM以不锈钢网为载体,弥补了机械强度差的缺点。ZnCo_(2)O_(4)-SSM以高化学稳定的ZnCo_(2)O_(4)作为微纳米结构,提高了分离材料的耐久性。因此,ZnCo_(2)O_(4)-SSM制备方法简单,在工业含油污水的分离中具有很好的潜在应用前景。

关键词：油水分离不锈钢网 ZnCo_(2)O_(4) 耐久性润湿性

高校图书馆重点学科资源优化配置研究——以太原科技大学图书馆为例

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新阅读 2024年第3期 75-78页

作者：齐美山太原科技大学图书馆

高校图书馆扮演着学校文献信息中心和教学科研文献支持机构的重要角色。其馆藏结构的合理性及与学校学科建设的契合程度，不仅是衡量馆藏质量的关键标准，也是确保学科建设高水平发展的基本前提和重要支持力量。本文以太原科技大学图书... 详细信息

高校图书馆扮演着学校文献信息中心和教学科研文献支持机构的重要角色。其馆藏结构的合理性及与学校学科建设的契合程度，不仅是衡量馆藏质量的关键标准，也是确保学科建设高水平发展的基本前提和重要支持力量。本文以太原科技大学图书馆为例，对2018—2022年入藏的重点学科纸质图书的文献资源保障率和经费情况进行分析评价，并从采购渠道多元化、馆藏政策制度化和学科服务精准化几方面提出了优化馆藏资源配置的策略。

关键词：高校图书馆重点学科资源建设优化配置

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冷/温混合贮备系统最优切换及视情维修决策

控制与决策 2024年第6期39卷 2069-2078页

作者：张晓红陶倩倩杨天祥何于港甘婕太原科技大学工业与系统工程研究所太原030024 太原科技大学经济与管理学院太原030024

针对周期性切换冷/温混合贮备系统,研究其最优切换以及视情维修决策,在系统劣化建模的基础上,分析系统结构和切换式运行维修特性,制定基于周期切换和检测的离线视情维修策略.首先,通过分析系统运行与备用设备交替使用、维修过程中的状... 详细信息

针对周期性切换冷/温混合贮备系统,研究其最优切换以及视情维修决策,在系统劣化建模的基础上,分析系统结构和切换式运行维修特性,制定基于周期切换和检测的离线视情维修策略.首先,通过分析系统运行与备用设备交替使用、维修过程中的状态转移特性,推导各检测周期时刻系统状态概率分布模型以及各维修活动的概率;然后,以系统有限时间范围内平均费用率最小为目标建立解析优化模型,以决策最优切换周期和维护阈值,并采用遗传算法对模型进行求解;最后,以汽轮发电机定子冷却水泵系统为对象验证策略和模型的正确性和有效性,并对参数进行灵敏度分析.实验结果表明,所提出离线视情维修策略能够有效地降低系统的维修成本.

关键词：贮备系统最优切换视情维修冷/温混合贮备最优决策

基于自适应噪声完全集合经验模态分解与BiLSTM-Transformer的锂离子电池剩余使用寿命预测

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 167-177页

作者：刘斌吉春霖曹丽君武欣雅段云凤太原科技大学应用科学学院山西太原030024 太原科技大学计算机科学与技术学院山西太原030024 太原科技大学经济与管理学院山西太原030024

锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)是使用者十分关心的问题,其涉及电池的更换时间和安全。针对锂离子电池的电容量非线性变化趋势,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解与双向长短期记忆网络-Transformer的... 详细信息

锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)是使用者十分关心的问题,其涉及电池的更换时间和安全。针对锂离子电池的电容量非线性变化趋势,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解与双向长短期记忆网络-Transformer的锂离子电池剩余使用寿命预测方法。首先,利用自适应噪声完全集合经验模态分解方法对锂离子电池电容量数据进行分解。其次,使用串联的双向长短期记忆神经网络和Transformer网络对分解后得到的残差序列和本征模态分量序列进行建模预测。最后,将预测的若干本征模态分量序列和残差序列进行求和,并对求和之后的最终预测数据与原始数据进行RUL预测。采用NASA公开的电池数据集对所提方法进行验证,结果表明,所提方法的平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差和绝对误差控制分别控制在0.0173、0.0231、1.2084%和3个循环周期以内,能够有效地提高锂离子电池RUL的预测精度。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命预测 Transformer网络双向长短期记忆网络完全集合经验模态分解

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面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 837-851页

作者：董青胡双贤徐格宁南方磊戚其松太原科技大学机械工程学院山西太原030024

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场... 详细信息

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场景出发,结合数字孪生五维模型,设计起重机结构承载能力数字孪生框架;以多指标下的结构承载能力动态综合评估方法为支撑,围绕虚实映射、数据交互与服务交互,分层分级阐述结构承载能力数字孪生系统构建方法;从模块内聚,功能集成的角度,搭建数字孪生系统平台。以YDC20/30轻小型移动式起重机为例,验证了所提方法及系统的有效性,为及时精准判断起重机服役过程中的安全性提供了一种新途径、新策略。

关键词：数字孪生移动式起重机承载能力综合评估虚实映射

Cr_(3)C_(2)/WC的添加对Stellite 12熔覆层耐磨耐蚀性的影响

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表面技术 2024年第1期53卷 135-142页

作者：赵菲张亮吴志生温保安太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

目的提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr_(3)C_(2)、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电... 详细信息

目的提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr_(3)C_(2)、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验,分别评价熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性,并通过超景深显微镜对磨痕形貌进行分析。结果添加碳化物后,熔覆层的微观组织以柱状晶和树枝晶为主,物相主要由γ-Co固溶体和碳化物(M23C6、M7C3)组成;Cr_(3)C_(2)的添加使得熔覆层的硬度降低,由610HV0.2降至530HV0.2,但耐磨性得到提高,磨损量由0.45 mm^(3)降至0.33 mm^(3),下降了28%,耐蚀性得到提高,腐蚀电位由-0.385 V增加到-0.264 V,腐蚀电流密度由9.269×10^(-10)A/cm^(2)降至1.496×10^(-10)A/cm^(2),极化电阻由3.982×10^(7)Ω·cm^(2)提升至2.424×10^(8)Ω·cm^(2),提高了1个数量级;WC的添加使其硬度由610HV0.2提高至750HV0.2,磨损深度变浅,磨损量由0.45 mm3降至0.19 mm^(3),下降了43%,但耐腐蚀性有所降低。3种熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。结论WC的添加可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性,但耐腐蚀性有所降低;添加Cr_(3)C_(2)后,耐蚀性得到显著提高,耐磨性略微提升,但硬度降低。

关键词：激光熔覆复合熔覆层显微硬度摩擦磨损行为磨损机制电化学腐蚀行为

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基于强化学习的挖掘机时间最优轨迹规划

控制与决策 2024年第5期39卷 1433-1440页

作者：张韵悦孙志毅孙前来王银太原科技大学电子信息工程学院太原030024

针对挖掘机的自主作业场景,提出基于强化学习的时间最优轨迹规划方法.首先,搭建仿真环境用于产生数据,以动臂、斗杆和铲斗关节的角度、角速度为状态观测变量,以各关节的角加速度值为动作信息,通过状态观测信息实现仿真环境与自主学习算... 详细信息

针对挖掘机的自主作业场景,提出基于强化学习的时间最优轨迹规划方法.首先,搭建仿真环境用于产生数据,以动臂、斗杆和铲斗关节的角度、角速度为状态观测变量,以各关节的角加速度值为动作信息,通过状态观测信息实现仿真环境与自主学习算法的交互;然后,设计以动臂、斗杆和铲斗关节运动是否超出允许范围、完成任务总时间和目标相对距离为奖励函数对策略网络参数进行训练;最后,利用改进的近端策略优化算法(proximal policy optimization, PPO)实现挖掘机的时间最优轨迹规划.与此同时,与不同连续动作空间的强化学习算法进行对比,实验结果表明:所提出优化算法效率更高,收敛速度更快,作业轨迹更平滑,可有效避免各关节受到较大冲击,有助于挖掘机高效、平稳地作业.

关键词：挖掘机自主作业轨迹规划多智能体 PPO算法智能决策

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掘进机器人行驶状态嵌入式传感系统研究

振动．测试与诊断 2024年第4期44卷 785-792,832页

作者：张宏刘阳陈小兵殷国珠宋佳琪太原科技大学机械工程学院太原030024

针对掘进机器人履带行驶结构作业处于高冲击、碰撞、高湿度和复杂煤岩底质等空间受限环境、受到的外部动载荷通常无法直接测量或测量比较复杂问题,提出了一种可实时监测掘进机器人履带动载荷的嵌入式传感系统无线监测方法。设计了适用... 详细信息

针对掘进机器人履带行驶结构作业处于高冲击、碰撞、高湿度和复杂煤岩底质等空间受限环境、受到的外部动载荷通常无法直接测量或测量比较复杂问题,提出了一种可实时监测掘进机器人履带动载荷的嵌入式传感系统无线监测方法。设计了适用于掘进机器人的特种履带行驶结构,搭建基体-夹板-无线采集模块等组成的多层复合封装防护结构,在封闭环境下对嵌入式传感系统进行无线传输特性及行驶状态下的动应力分布研究,并进行传感系统封装集成的测试精度标定试验。将嵌入式传感系统随机替换履带链环中的一块山型减振垫,对掘进机器人行驶状态周期循环的履带载荷历程进行监测测试。结果表明,该嵌入式传感系统在不改变履带链环整体受力的前提下,能实时采集履带行驶结构的动载荷并无线传输给上位机,动载荷时间历程数据完备、稳定可靠,解决了井下极端工况下掘进机器人履带行驶结构动载荷获取难题。

关键词：履带行驶结构嵌入式传感系统动载荷时间历程无线测试

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桥式起重机3D防摇动力学理论模型及控制策略

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控制与决策 2024年第10期39卷 3319-3327页

作者：戚其松操尚峰董青沈舒杰张宇乐太原科技大学机械工程学院

以桥式起重机为研究对象,针对其在三维复杂欠驱动系统中因状态参量高度耦合而导致动力学方程难以线性化处理和滑模控制器本身控制力输出的高频抖振等系列问题,设计一种基于分层滑模控制的改进超螺旋滑模控制器,以期当负载质量和钢丝绳... 详细信息

以桥式起重机为研究对象,针对其在三维复杂欠驱动系统中因状态参量高度耦合而导致动力学方程难以线性化处理和滑模控制器本身控制力输出的高频抖振等系列问题,设计一种基于分层滑模控制的改进超螺旋滑模控制器,以期当负载质量和钢丝绳长度等参数不断变化时,仍能实现对起重机的精确定位并有效抑制负载摆角.采用Lyapunov函数对控制器稳定性和可行性进行证明,通过搭建物理模型对所研究内容进行验证,仿真与实验结果的一致性证明了所提出的控制器对抑制负载摆动现象具有较好效果.以上结果表明所研究的控制器能够在不降低系统鲁棒性的前提下有效消除系统抖振并抑制负载摆角幅度,具有重要的理论意义与应用潜力.

关键词：桥式起重机欠驱动系统超螺旋滑模控制防摇控制 Lyapunov函数鲁棒性