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面向预期功能安全的汽车队列主动容错控制

机械工程学报 2024年第10期60卷 384-398页

作者：王博罗禹贡赵超王永胜清华大学车辆与运载学院北京100084

针对智能网联汽车队列预期功能安全挑战,以同时存在感知、控制执行与通信系统性能局限的智能网联汽车为研究对象,提出面向预期功能安全的汽车队列主动容错控制。首先,提出适应不同间歇车间通信拓扑构型的队列容错控制方法,分别设计分布... 详细信息

针对智能网联汽车队列预期功能安全挑战,以同时存在感知、控制执行与通信系统性能局限的智能网联汽车为研究对象,提出面向预期功能安全的汽车队列主动容错控制。首先,提出适应不同间歇车间通信拓扑构型的队列容错控制方法,分别设计分布式增广综合干扰估计器、容错跟踪控制器和安全控制器,用于提供估计信息、应对理想或部分连接的和应对完全中断车间通信拓扑构型;此外,提出了时变车间通信条件下的控制器平稳切换充分条件及其在线参数自适应更新方法,应对时变的间歇通信与控制器切换。基于Matlab/Simulink建立7车队列模型和控制策略,基于dSpace和真实通信硬件搭建队列容错控制硬件在环试验平台,对比验证了所提控制策略的有效性和优越性。仿真和试验结果表明,所提方法在多种工况下均可保障队列在同时存在感知、控制执行和通信性能局限条件下的安全稳定运行,且良好的鲁棒性和切换平顺性。

关键词：智能网联汽车队列预期功能安全状态估计容错控制

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基于间苯三酚的电池热失效自毁机制研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1663-1670页

作者：侯博文彭勇冯旭宁清华大学车辆与运载学院北京100084

高比能锂离子电池的热失控问题是限制其大规模应用的关键原因。本文从自毁电池的角度出发,以间苯三酚为自毁剂,阻断负极和电解液的反应,避免大量还原性气体的产生,减少气体串扰的反应热释放,最终降低热失控灾害程度。结果表明,间苯三酚... 详细信息

高比能锂离子电池的热失控问题是限制其大规模应用的关键原因。本文从自毁电池的角度出发,以间苯三酚为自毁剂,阻断负极和电解液的反应,避免大量还原性气体的产生,减少气体串扰的反应热释放,最终降低热失控灾害程度。结果表明,间苯三酚的引入使热失控反应提前至120℃,且消除了200℃时的剧烈放热,实现了热失控反应时序的调控和热失控反应焓值的降低,提高了电池的安全性。本文为高安全电池设计提供了新的思路,具有一定的指导意义。

关键词：锂离子电池自毁电池热失控反应时序调控间苯三酚

能耗双控转向碳双控的政策影响评估——基于安徽省动态CGE模型

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中国环境科学 2024年第4期44卷 1795-1804页

作者：安康欣刘米可范淑婷王灿清华大学环境学院北京100084

通过以安徽省为案例构建混合动态可计算一般均衡模型,分析能耗双控优化以及转向碳双控的能源经济影响.研究发现,扣除新增可再生能源显著促进能耗双控政策支持可再生能源的作用并改善经济有效性,2035年可再生能源发电占比达到27.9%,而GD... 详细信息

通过以安徽省为案例构建混合动态可计算一般均衡模型,分析能耗双控优化以及转向碳双控的能源经济影响.研究发现,扣除新增可再生能源显著促进能耗双控政策支持可再生能源的作用并改善经济有效性,2035年可再生能源发电占比达到27.9%,而GDP损失降低0.2个百分点;转向碳双控政策会进一步促进可再生能源发展、腾挪能源消费空间并提高经济效率,GDP损失率进一步下降0.05个百分点;控制政策会产生赢家和输家行业,转向碳双控政策将会降低输家行业产出损失,2035年行业产出的变化率在-20.6%至10.3%之间.建议坚持实施能耗双控制度优化措施并在“十五五”时期向碳双控政策过渡,匹配以前瞻性的产业布局和必要的公正转型措施来降低产业调整的不利影响,在降低短期政策调整波动的同时促进中长期“双碳”目标实现.

关键词：能耗双控碳双控安徽省可计算一般均衡模型

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基于事件触发的汽车主动悬架振动控制器设计

兵工学报 2024年第8期45卷 2698-2711页

作者：庞辉王明祥王磊郑理哲西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

为提升车辆的行驶平稳性和安全性,针对具有输入死区和饱和特性的汽车主动悬架系统,设计一种基于事件触发(Event Trigger,ET)和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的智能振动控制器。在构建四分之一车辆主动悬架模型基础上... 详细信息

为提升车辆的行驶平稳性和安全性,针对具有输入死区和饱和特性的汽车主动悬架系统,设计一种基于事件触发(Event Trigger,ET)和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的智能振动控制器。在构建四分之一车辆主动悬架模型基础上,提出一种高效的ET控制器,能够有效缓解通信紧张问题和避免控制器固有的芝诺现象,提高控制器的稳定性和可靠性。为了进一步增强控制器的智能性和自适应性引入了LSTM神经网络,利用径向基函数神经网络来模拟和生成不同条件下的响应数据实现LSTM神经网络的训练,以精确预测并补偿作动器的死区和饱和影响,进而使主动悬架系统的垂直加速度趋近于0 m/s^(2),从而极大地提升了乘坐舒适性。通过数值仿真验证所设计控制器的适用性和有效性。研究结果表明,所设计的控制器在多种工况下能够有效提高主动悬架系统的动态性能。

关键词：主动悬架系统事件触发长短期记忆网络径向基函数神经网络

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面向干涉包裹相位的多等级噪声抑制网络

光学精密工程 2024年第14期32卷 2299-2310页

作者：刘芸吴晓强康琦薛锦锋陈梦露张碧轩焦明星邢俊红西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

包裹相位是激光干涉测量获取相位信息的前提,为了减小测量过程中噪声对包裹相位条纹的干扰,提高重构图像的质量,提出了一种非对称融合非局部边缘提取神经网络(Asymmetric Fusion Non-Local and Verge Extraction Neural Network,AFNVEN... 详细信息

包裹相位是激光干涉测量获取相位信息的前提,为了减小测量过程中噪声对包裹相位条纹的干扰,提高重构图像的质量,提出了一种非对称融合非局部边缘提取神经网络(Asymmetric Fusion Non-Local and Verge Extraction Neural Network,AFNVENet)。该网络在FFDNet基础上,设计了非对称融合非局部块和边缘提取模块,通过融合不同级别噪声特征及反向引导去噪过程,在有效抑制多等级噪声的同时,保留了更多的图像细节信息。选择带有乘性散斑与加性随机噪声的包裹相位数据集用于训练,通过消融实验和对比实验结果表明,AFNVENet算法对不同等级的噪声都具有更好的噪声滤除效果,当噪声标准差在[0,2.0]范围内变化时,去噪后的PSNR、SSIM和SSI均值分别达到24.88 dB,0.97和0.95。此外,通过进一步解包裹结果表明,AFNVENet去噪后的解包裹相位均方根误差均值比SCAF,NLM,KSVD和DnCNN分别减小了87%,73%,79%和36%,验证了该方法的可行性。AFNVENet方法在抑制噪声时具有较好的鲁棒性,可适用于不同干涉测量环境下多等级噪声的包裹相位信息恢复。

关键词：激光干涉测量包裹相位噪声抑制 AFNVENet网络

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压电陶瓷调制激光回馈外腔的实验和分析

激光技术 2024年第4期48卷 572-577页

作者：钟尚殷邓勇张书练南通大学机械工程学院南通226019 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

为了研究微片激光器的光回馈效应的调制方式对激光器光灵敏度的影响,采用不同调制电压、频率驱动压电陶瓷(PZT)来调谐微片激光器外腔的方法,观察光回馈条纹幅值和灵敏度的变化情况,并结合复合腔等效模型进行了数值仿真和分析。结果表明... 详细信息

为了研究微片激光器的光回馈效应的调制方式对激光器光灵敏度的影响,采用不同调制电压、频率驱动压电陶瓷(PZT)来调谐微片激光器外腔的方法,观察光回馈条纹幅值和灵敏度的变化情况,并结合复合腔等效模型进行了数值仿真和分析。结果表明,增大PZT调制频率,使其越靠近激光器的弛豫振荡频率,光放大效果越明显,输出幅值和PZT调制频率具有相同变化趋势;PZT调制频率不变,将140 mA抽运电流调小至出光阈值电流约100 mA,弛豫振荡峰值会逐渐靠近PZT移频调制量,能主动放大回馈光,增益可高达105;光灵敏度与PZT移频量相对弛豫振荡峰值的距离有关,两者越接近,光灵敏度则越强;经PZT调制的激光回馈系统相对声光调制,有降低成本、易于调节的优势。该研究为联动调节抽运电流和PZT调制量获得幅值合适、噪声小的光回馈条纹提供了参考。

关键词：激光光学激光回馈弛豫振荡抽运电流压电陶瓷调制

用于激光增材制造的光刻胶:现状、挑战和机遇(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 349-368页

作者：刘炳瑞黄宇聪吴质彬吴东中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026 安徽农业大学资源与环境学院安徽合肥230036

近年来,激光增材制造作为一项极具潜力的新兴加工技术而受到广泛关注。然而,现阶段的研究主要侧重于光学器件调控或光路优化,对光刻胶的综合讨论尚显不足,特别是关于激光与材料交互作用机理的深入探究更为匮乏。本文论述了光刻胶的组成... 详细信息

近年来,激光增材制造作为一项极具潜力的新兴加工技术而受到广泛关注。然而,现阶段的研究主要侧重于光学器件调控或光路优化,对光刻胶的综合讨论尚显不足,特别是关于激光与材料交互作用机理的深入探究更为匮乏。本文论述了光刻胶的组成及其在激光增材制造领域的影响,分别介绍了烯烃类、硫醇-烯烃类、无机类和非均相聚合4种不同单体组成的光刻胶,并阐述了它们的研究现状。之后,讨论了有机类、无机类和两步吸收光引发剂对激光增材制造技术的影响,通过分析不同光引发剂的激发机理,探究了它们在激光增材制造过程中的协同优化机制。最后,探讨了目前激光增材制造在光刻胶设计与制备方面面临的不同挑战,并在当前研究的基础上对光刻胶未来的发展趋势进行了展望。

关键词：增材制造飞秒激光光刻胶

基于无监督学习的工业互联网时序数据事件检测

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计算机集成制造系统 2024年第8期30卷 2644-2651页

作者：崔博文卢北辰金涛王建民清华大学软件学院北京100084

为了在不依赖事件标签的前提下对时间序列数据进行事件检测,提出一种基于概率模型的无监督时间序列数据事件抽取算法,该算法在广义似然比(GLR)算法的基础上,通过预先筛选和分组投票的策略,使得算法的事件抽取效率与抽取结果的准确程度... 详细信息

为了在不依赖事件标签的前提下对时间序列数据进行事件检测,提出一种基于概率模型的无监督时间序列数据事件抽取算法,该算法在广义似然比(GLR)算法的基础上,通过预先筛选和分组投票的策略,使得算法的事件抽取效率与抽取结果的准确程度都得到了一定的提升。此外,还提出了一种基于分裂式层次聚类的时序数据聚类算法,该算法将自上而下的分裂式层次聚类与NME算法相结合,在自适应估计结果类簇数量的前提下达到了较高的准确度。

关键词：事件检测时间序列无监督学习过程挖掘

基于谱残差方法的工业互联网时间序列异常检测

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计算机集成制造系统 2024年第8期30卷 2672-2680页

作者：焦子南陈年金涛王建民清华大学软件学院北京100084

谱残差算法是一种针对图像显著性检测的算法,也可用于无监督时间序列的异常检测。从频域变换、平滑算法、去除季节性影响、阈值自适应调节等多个环节研究针对谱残差算法的改进,提出一种基于谱残差算法的多变量时间序列异常检测方法。实... 详细信息

谱残差算法是一种针对图像显著性检测的算法,也可用于无监督时间序列的异常检测。从频域变换、平滑算法、去除季节性影响、阈值自适应调节等多个环节研究针对谱残差算法的改进,提出一种基于谱残差算法的多变量时间序列异常检测方法。实验证明,所提出的改进可以提高异常检测的准确率,去除环境因素造成的季节性影响,且检测异常用时优于已有算法。另外,所提算法可以根据实际需要,自适应调节异常判定阈值。为了适应工业系统常出现的多变量时间序列数据,在谱残差算法的基础上结合用于处理多变量数据的独立成分分析算法,使算法适用于多变量时间序列。实验表明,谱残差算法与独立成分分析结合的算法能够应用于工业系统的异常自动检测,并且可以保证算法所需的准确性和实时性。

关键词：时间序列异常检测谱残差算法无监督算法独立成分分析