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聚乳酸柔性定形相变薄膜的制备及性能研究

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1458-1463页

作者：吴学红栾林林赵敏陈亚南吕财刘勇常志娟李文浩郑州轻工业大学郑州450000

为解决相变材料易泄漏和力学性能差的问题,以聚乳酸(PLA)为基底,聚乙二醇(PEG)为相变工质,制备PEG/PLA相变薄膜。对其热性能和力学性能进行测试,结果表明,PLA作为支撑基底有效防止了PEG液体的泄漏。PEG/PLA配比为180/100时,相对焓效率最... 详细信息

为解决相变材料易泄漏和力学性能差的问题,以聚乳酸(PLA)为基底,聚乙二醇(PEG)为相变工质,制备PEG/PLA相变薄膜。对其热性能和力学性能进行测试,结果表明,PLA作为支撑基底有效防止了PEG液体的泄漏。PEG/PLA配比为180/100时,相对焓效率最高,达到103.87%,其熔融和凝固过程中的潜热分别为128.5J·g^(-1)和120.2J·g^(-1)。随着PEG比例的增加,薄膜的杨氏模量逐渐减小,PEG/PLA配比为180/100时,杨氏模量为152.2MPa,比纯PLA降低了73.2%,薄膜的柔韧性得到提升。

关键词：柔性相变薄膜聚乳酸热性能力学性能

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一步法制备荧光开启传感器检测BRCA2

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1526-1531页

作者：任林娇魏铭航陈青华张培闫艳霞薛梦晓秦自瑞姜利英郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学计算机与通信工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学量子科技研究院河南郑州450002

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,... 详细信息

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,提高其应用可能性,文章通过DNA分子发夹结构设计,一步实现了BRCA2的检测。其中分子发夹茎部含BRCA2互补序列,茎与环连接处标记四甲基罗丹明荧光基团(TAMRA),环部5个G碱基通过光诱导电子转移猝灭部分荧光信号,降低背景荧光信号;待测BRCA2序列与发夹茎部序列竞争结合,发夹结构被打开,荧光信号上升,测量上升的荧光信号强度即可实现一步法定量检测靶基因。优化实验结果表明,分子发夹浓度不同时,传感器检测范围不同。当分子发夹浓度为150 nmol·L^(-1)时,对BRCA2的线性检测区间为1~50 nmol·L^(-1);浓度为300和600 nmol·L^(-1)时,线性检测区间分别为1~100和1~200 nmol·L^(-1)。三种浓度传感器检出限分别为0.54、0.72和1.81 nmol·L^(-1)。此外,传感器对BRCA2的特异性检测较为突出,尤其对单碱基突变的识别能力较强。该方法制备与检测过程简单且特异性突出,不仅可用于乳腺癌高危人群的早期筛查,还可拓展应用于其他种类的基因检测,为基因传感器的推广应用提供一种制备简单、操作便捷的新方法。

关键词：乳腺癌易感基因2 一步法荧光开启传感器基因检测

基于改进自适应协同控制方法的电力系统混沌控制

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 728-737页

作者：方洁张少辉江泳郑州轻工业大学电气信息工程学院郑州450002

针对4阶混沌电力系统,该文提出一种具有快速收敛特性的自适应协同控制方案。首先基于Lyapunov稳定性定理和全局快速收敛理论,设计了一种具有快速收敛特性的协同控制器,该控制器可使宏变量快速到达不变流形并可以得到平滑无抖振的控制输... 详细信息

针对4阶混沌电力系统,该文提出一种具有快速收敛特性的自适应协同控制方案。首先基于Lyapunov稳定性定理和全局快速收敛理论,设计了一种具有快速收敛特性的协同控制器,该控制器可使宏变量快速到达不变流形并可以得到平滑无抖振的控制输入,实现宏变量的精确收敛。然后将所设计的控制器应用于4阶电力系统的混沌控制中。由于电力系统中的能量过剩会引起混沌振荡,在控制回路中引入储能装置,通过控制储能装置吸收电力系统中多余的有功功率来抑制其混沌振荡。在此基础上通过设计自适应律,消除了控制器设计过程中出现的复杂项,增加了控制器的实用性。最后通过数值仿真,验证了该控制方案的有效性与优越性。

关键词： 4阶电力系统混沌振荡自适应协同控制储能装置快速收敛

并网变换器低复杂度多步递进优化虚拟矢量模型预测控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第16期52卷 72-82页

作者：金楠王正伟郭磊磊李琰琰吴振军郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002

为解决并网变换器有限控制集模型预测控制输出电流纹波较大的问题,提出一种并网变换器低复杂度多步递进优化虚拟矢量模型预测控制策略。首先,该方法通过构建各扇区的电压误差方程,对各扇区电压矢量误差进行量化评估。其次,在各扇区电压... 详细信息

为解决并网变换器有限控制集模型预测控制输出电流纹波较大的问题,提出一种并网变换器低复杂度多步递进优化虚拟矢量模型预测控制策略。首先,该方法通过构建各扇区的电压误差方程,对各扇区电压矢量误差进行量化评估。其次,在各扇区电压误差最大的位置上设计虚拟矢量,以减小电流控制误差。然后,通过所提的多步递进优化方法进一步量化分析含有虚拟矢量的各扇区电压矢量误差,并在电压误差最大的位置设计虚拟矢量,进一步减小控制误差。使用该方法进行多次优化,并确定最终优化虚拟矢量,有效减小了输出电流纹波。最后,为降低计算负担设计了扇区判断简化搜索方案,将每个大扇区分为6个小扇区,从而减少候选电压矢量个数,提高了系统的动态响应速度。通过对比实验验证了所提方法的有效性。

关键词：并网变换器模型预测控制多步递进优化虚拟矢量

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基于改进YOLOv5s的智能车间工人不安全行为实时检测方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1610-1619页

作者：罗国富王源李浩杨文超吕林东郑州轻工业大学机电工程学院河南郑州450000

生产安全是以人为本的智能制造基本要求,为满足智能车间工人不安全行为的实时性检测和边缘端部署需求,提出一种基于轻量化的YOLOv5s的工人不安全行为检测方法。首先,对YOLOv5s特征融合网络以及输出层进行删除;其次,对改进后网络训练得... 详细信息

生产安全是以人为本的智能制造基本要求,为满足智能车间工人不安全行为的实时性检测和边缘端部署需求,提出一种基于轻量化的YOLOv5s的工人不安全行为检测方法。首先,对YOLOv5s特征融合网络以及输出层进行删除;其次,对改进后网络训练得到的模型文件进行结构化剪枝;最后,使用知识蒸馏对剪枝后的网络模型进行微调。实验结果表明,改进后YOLOv5s算法的mAP@0.5高达97.8%,刷新率提升108%,所需算力下降了69.0%。所提出的YOLOv5s-2Detect网络及轻量化设计方案对智能车间工人不安全行为检测具有较高的精度,实时性与鲁棒性能够满足智能车间实际环境中工人不安全行为的检测需求。

关键词：智能车间不安全行为 YOLOv5s 结构化剪枝实时检测

一种基于双定频SOGI与交叉补偿的三相锁相环设计方法

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电力系统保护与控制 2024年第12期52卷 133-142页

作者：郭磊磊叶青洋金楠李琰琰吴振军郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002

基于频率自适应二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)的锁相技术因其具有良好的滤波性能,常与滑模观测器(sliding mode observer,SMO)相结合来解决电网电压存在的直流偏置、频率偏移以及相位跳变等问题。针对常规... 详细信息

基于频率自适应二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)的锁相技术因其具有良好的滤波性能,常与滑模观测器(sliding mode observer,SMO)相结合来解决电网电压存在的直流偏置、频率偏移以及相位跳变等问题。针对常规的频率自适应SOGI锁相环(phase-locked loop,PLL)的前级SOGI与后级PLL之间存在频率耦合导致锁相环的动态性能较差的问题,提出了一种基于双定频SOGI与交叉补偿的锁相环设计方法。所提方法采用定频SOGI代替频率自适应SOGI,消除了前级SOGI与后级PLL之间的频率耦合。同时设计了一种电网电压交叉补偿的方法,该方法能够精准地对电网电压相位和幅值进行同时补偿,改善了传统的补偿方法需将幅值和相位单独补偿的缺点。并详细推导了常规的基于频率自适应SOGI锁相环和所提基于定频SOGI的锁相环的小信号模型,并证明了所提出的PLL稳定性更高。最后,在不同电网电压工况下,通过对比实验研究验证了所提方法的有效性。

关键词：锁相环交叉补偿固定频率二阶广义积分器小信号模型

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基于MSSA的PSS与UPFC-POD参数和UPFC位置协调优化

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电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 174-187页

作者：和萍云磊赵琛王明洋潘志文郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002

针对风火打捆(wind-thermal-bundled,WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)与统一潮流... 详细信息

针对风火打捆(wind-thermal-bundled,WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)与统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)附加功率振荡阻尼控制器(power oscillation damping,POD)参数和UPFC安装位置协调优化策略方法。首先,基于Matlab构建了风火打捆外送系统和控制器模型。然后,利用多目标樽海鞘优化算法(multi-objective salp swarm algorithm,MSSA),将协调优化问题转化为多目标优化问题。目标函数设计中考虑了UPFC装置的调节特性。最后,采用IEEE 4机2区系统和16机5区系统进行多种工况下的仿真。仿真结果显示,协调优化后的控制器可以提高系统阻尼,维持发电机转速的稳定,抑制低频振荡引起的系统有功、电压等的波动,同时降低了系统的有功网损,提高了系统稳定性和运行经济性。MSSA在工程问题上的应用得到了补充。

关键词：风火打捆低频振荡 PSS UPFC-POD 安装位置运行经济性

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太阳能多热源热泵干燥系统多目标优化

农业工程学报 2024年

作者：侯峰芦岩何汀孙红闯李亚威袁培郑州轻工业大学新能源学院

为提高太阳能联合空气源热泵干燥系统的经济效益、环保效益以及太阳能利用率，提出了一种太阳能多热源热泵（solar assisted multi-heat source heat pump, SMSHP）干燥系统。采用模糊层次分析法，该研究选取集热器倾角、集热器面积、... 详细信息

为提高太阳能联合空气源热泵干燥系统的经济效益、环保效益以及太阳能利用率，提出了一种太阳能多热源热泵（solar assisted multi-heat source heat pump, SMSHP）干燥系统。采用模糊层次分析法，该研究选取集热器倾角、集热器面积、水箱容积、热泵功率、水泵流量、空气流量为变量，以SMSHP干燥系统的经济性、系统性能、节能性为优化目标，建立SMSHP干燥系统基于模糊层次分析法的多目标优化模型，得到SMSHP干燥系统的多目标优化函数，并通过正交试验法选出25组优化组合。另外，基于TRNSYS软件搭建了SMSHP干燥系统仿真模型，将25组优化组合参数下的系统进行仿真分析，得出最优参数组，并通过TRNSYS仿真模型验证了最优参数组的实用性和可靠性。研究结果表明，最优参数组为：集热器倾角为35°、集热器面积为40 m2、水箱体积为1.5 m3、热泵功率为10 kW、集热泵流量为2 700 kg/h、空气流量为3 500 m3/h，此组参数下，SMSHP干燥系统成本降低了4.78%，系统性能提高了17.08%，节能性提高了9.41%，各项指标综合提升了6.27%。该研究从多影响因素出发，采用模糊层次分析法对太阳能多热源热泵干燥系统进行多目标优化分析，对提高系统的综合性能具有重要的指导意义。

关键词：太阳能多热源热泵干燥系统 TRNSYS 模糊层次分析法

第一性原理研究Ge掺杂对硅烯储锂行为的影响

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储能科学与技术 2024年第4期13卷 1293-1301页

作者：宋俊蒋明杰尚文华李会洁周文俊曾小蔚郑州轻工业大学能源与动力工程学院河南郑州450000 郑州轻工业大学软件学院河南郑州450000

二维材料硅烯被认为是一种极具潜力的锂电负极材料,然而其难以单独稳定存在,通过元素掺杂可有效提高其结构稳定性。锗(Ge)不仅具有与硅(Si)相同的价电子结构,同时锗烯具有更高的电子电导率,并表现出更好的电化学性能。本工作通过基于密... 详细信息

二维材料硅烯被认为是一种极具潜力的锂电负极材料,然而其难以单独稳定存在,通过元素掺杂可有效提高其结构稳定性。锗(Ge)不仅具有与硅(Si)相同的价电子结构,同时锗烯具有更高的电子电导率,并表现出更好的电化学性能。本工作通过基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Ge掺杂对硅烯储锂行为的影响。分别对Si17Ge的结构稳定性、吸附能力、扩散行为、理论比容量、开路电压和电子电导率等进行了计算和分析,结果表明掺杂Ge后,Si17Ge仍保持着硅烯原有的六角晶格结构,表现出良好的结构稳定性。吸附能和扩散能垒表明Ge的掺杂可提高硅烯对锂的吸附能力以及锂在水平和垂直方向的扩散能力。通过开路电压以及吸附能计算推测Si17Ge最大可吸附18个Li,同时具有高达876.85 mAh/g的理论比容量,与已有的二维材料相比,显示出较高的理论比容量和较低的扩散能垒。态密度分析显示Si17Ge吸附少量锂后,费米能级处的DOS因Li的吸附得到了增强,体系表现出金属性。当Si17Ge吸附较高浓度锂时,Li18Si17Ge的费米能级处出现明显带隙,整个体系从导体变为半导体。本研究将为二维硅基材料以及其他二维材料的设计提供重要的理论指导。

关键词：第一性原理硅烯储锂行为掺杂