摘要：直驱式波浪发电系统浮子位置和速度存在物理约束,基于线性二次高斯控制,提出约束反馈优化功率方案。通过流体力学工具得到辐射力数据,建立系统状态空间模型。采用标准卡尔曼滤波器获得系统全状态量信息,构建最小性能指标函数,计算状态反馈增益;考虑建模误差,设计滑模控制器,利用Lyapunov函数证明系统稳定性,补偿系统模型失配时的状态量偏移及功率损耗;离线计算反馈增益并调整滑模变结构控制参数,降低控制策略复杂性。仿真结果表明,所提控制策略动态性能好、鲁棒性强,能保证物理约束并提升系统输出功率。

摘要：井口吸力桩表层建井技术在天然气水合物开采、边际油田开发、军事航道区水下开发等领域具有良好应用前景,但在井口吸力桩安装过程中存在贯入不到位导致水下井口出泥过高引发钻井工况复杂载荷下水下井口失稳难题,有必要开展极限贯入深度研究。基于井口吸力桩贯入阶段力学模型,考虑沉贯阻力和极限吸力,建立了井口吸力桩极限贯入深度模型。结合南海西部X井位工程实例,开展了井口吸力桩表层建井设计,计算了直径为6 m的井口吸力桩贯入过程中的阻力,给出了井口吸力桩极限吸力设计参数。计算结果表明:在南海西部X井位安装井口吸力桩,其极限吸力的主要限制因素为临界吸力和水泵吸力;极限贯入深度主要受土质类型和强度、临界吸力的影响,强度高和渗透性好的土体会导致极限贯入深度减小;X井位井口吸力桩极限贯入深度为26.75 m。本文极限贯入深度的计算分析可为井口吸力桩的设计和现场施工提供技术参考。

摘要：采用传统共振方法控制的直驱式波浪发电系统,不规则激励下可能存在性能下降的问题,为此提出改进阻抗匹配控制策略。基于系统等效电路模型,构造出波浪能最大功率捕获条件;为适应实际运行工况,引入约束处理机制,改变增益调节浮子速度和位移,保证系统安全运行。以激励力、电磁力为未知输入,设计滑模观测器,检测波浪力信息,结合矢量控制策略,控制电机跟踪理想轨迹,实现功率优化控制。仿真结果表明,滑模观测器观测精度高,可在线估计激励力,所提策略能兼顾系统运动状态与输出功率,提升系统波能获取。

摘要：海洋核能平台2~3年需要拖航至港口进行换料,在其设计的初始阶段对平台拖航阻力的研究至关重要。考虑2种海洋核能平台概念,分析环形月池对平台拖航阻力的影响。采用STAR-CCM+软件对分离式海洋核能平台和一体式海洋核能平台在不同拖航速度时的拖航阻力进行计算。结果表明,随着拖航速度的增大,拖航阻力增加明显;月池的存在使平台周围流场趋于紊乱,导致核能平台拖航阻力增加;对月池增阻机理的分析可为核能平台的设计提供参考。

摘要：衰减筒是池式低温供热堆的主要部件,其功能是保证堆芯出口的放射性冷却水在衰减筒内的滞留时间不低于100s,使短周期放射性核素在池内大量衰减,从而使一回路的放射性水平显著降低。根据整体布置要求,该衰减筒的筒体结构为不规则扇形结构,并在内部设置有分流板和孔板。其设计工作主要包括结构设计、冷却水衰减时间计算以及结构件的强度分析计算,并通过相关计算结果对设计进行优化。最终的设计结果表明,衰减筒的结构设计满足功能要求,冷却水在衰减筒内的衰减时间不低于100s,且强度分析计算满足设计要求。

摘要：为提升系统波能捕获能力,分析浮子受力,以状态空间法近似拟合辐射力,建立直驱式波浪发电系统数学模型。基于最优控制理论,以系统捕获波能为目标函数,在S域求解Hamilton方程,计算奇异最优控制率,经拉氏逆变换后得到理想电磁力信号。结合直接推力控制,设计二阶滑模控制方案,保证电机推力与初级磁链的跟踪效果。仿真结果表明,所提最优功率方案下系统捕获功率高,滑模控制器跟踪误差小、动态性能好,可提高波能转化率,有效降低推力与初级磁链脉动,增强系统鲁棒性。

摘要：合成微生物群落是由多种遗传背景清晰的微生物构成的人工系统,具有复杂度低、可控性高、稳定性强等优势,适用于工业生产、人类健康和环境修复等领域。本文在综述合成微生物群落的设计原理和构建方法基础上,特别聚焦其在聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)生物合成中的应用。作为合成生态学的核心内容、合成生物学的新兴前沿,构建高效、稳定、可控的合成微生物群落需要制定相应策略来调控微生物相互作用、空间结构组装、鲁棒性维持和生物防护。近年来,合成微生物群落已应用于生产药物、生物燃料、生物材料等高价值化学品,其中PHA作为传统塑料的理想替代品受到密切关注。提升并扩大PHA合成菌株的碳源利用能力和范围,降低PHA生产成本,成为合成微生物群落应用于PHA生物合成的研究重点。

摘要：为保证手术器械设计过程中工程师的设计需求符合医生的实际使用需求,对工程师和医生在手术器械使用中的表现进行差异性研究。通过模拟手术实验,设置关键任务与非关键任务,对12名工程师与12医生进行眼动数据(瞳孔直径和平均扫视幅度)与问卷数据(整体评价和各指标评价)的收集,通过四方面分析得到差异结果。结果表明,认知差异:关键任务中,医生瞳孔扩张,具有更高的认知负荷;注意力差异:医生采用主次注意力分配策略,工程师采用平均注意力分配策略。关键任务中,医生相较于工程师注意力集中,扫视幅度小,信息搜索效率高;器械关注度:非关键器械中,工程师设计冗余,超出医生的实际需求;器械评价指标关注度:安全性是共同关注的指标,舒适度相关评价差异性大。可见,应关注设计者角度和使用者角度存在的差异,找到设计和优化关键点,从医生临床实际需求出发进行手术器械的优化与设计,提高手术器械的可用性。

摘要：为了提高电动汽车制动效果,设计了一种基于NSGA-II的电动汽车复合制动多目标优化控制策略。按照多目标优化的方式实现复合制动转矩分配并建立Pareto解集,利用改造后的理想解法实施决策确定最佳输出参数,获得与制动需求相符的转矩分配结果。设计了模糊PID控制器,并开展了控制策略转矩分配仿真分析。研究结果表明:提升制动稳定性,形成更接近I曲线的结果。进行决策分析时,考虑车辆制动过程造成的干扰,决策获得最优参数,从而完成对转矩进行分配的过程。利用这里控制策略能够回收更高比例的制动能量,促进制动回收性能的明显提升,在较低强度制动下获得更优的制动能量回收效果,相对单独的模糊控制策略具备更优综合性能,完成预期制动力的分配。该研究对提高电动汽车复合制动效率具有很好的理论支撑价值,也可以推广到其他的车辆领域。

摘要：基于结构抗震韧性设计理念,提出一种可更换部件的钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩,以改善高墩桥梁的抗震性能。为明确新型组合高墩的正截面承载力,开展了轴心和偏心受压试验,获得其轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-应变曲线和破坏模式。以验证后的有限元模型为基础进行参数分析,探讨荷载偏心率、高墩长细比、软钢板厚度对新型组合高墩受压承载力的影响。研究结果表明:新型组合高墩在轴心和偏心受压下均产生了明显的面内整体弯曲变形,破坏模式均为整体弹塑性失稳破坏。偏心受压试件的承载力随偏心率或长细比的增大呈明显下降趋势,且两者的影响近似相互独立,当偏心率由0增至0.54时,承载力最大降低了约49%;当长细比由4增至79时,承载力最大降低了约38%。软钢板厚度由1 mm增加至10 mm,轴压承载力最大仅提高约9.5%,偏压承载力最大可提高约25%。将新型组合高墩简化为平腹杆格构柱,考虑软钢板对柱肢和钢系梁的约束作用,建立了新型组合高墩轴压承载力的计算公式。采用稳定系数和偏心率折减系数相乘得到承载力总折减系数,得到偏压承载力计算公式。该文建立的实用计算公式的计算结果与试验结果和有限元计算结果吻合良好,可用于新型组合高墩的正截面受压承载力计算。