摘要：针对永磁同步电机(PMSM)调速系统中,存在的建模误差和负载突变等内外扰动影响转速稳定的问题,提出一种基于负载估计的复合自抗扰调速策略.首先,在速度环采用自抗扰控制器替代PI控制器,以改善系统转速与超调之间的矛盾.其次,设计一个负载转矩观测器,通过转速和电流信号直接对负载转矩进行实时的估计和补偿,来解决扩张状态观测器(ESO)对负载突变响应较慢的问题.最后,基于Matlab/Simulink环境搭建了复合自抗扰调速系统的半实物实验平台,并与传统PI控制和线性自抗扰控制进行对比验证.仿真和实验结果表明,所提出的基于负载估计的复合自抗扰控制策略相较于传统控制方法在负载突变时转速变化量减少了30%以上,具有较优越的抗干扰能力和调速性能.

摘要：针对基于电磁式惯性作动器的四面固支板振动系统中存在的由相位滞后、功率放大器等模拟器件、数据采集卡的采样时间等因素导致的时间延迟,本文提出了一种基于跟踪微分器(Tracking Differentiator, TD)的前馈补偿自抗扰控制方法.首先,利用振动理论和电磁感应原理,建立了基于惯性作动器四面固支板的振动模型;其次,利用跟踪微分器获得输入信号的跟踪信号及其微分信号,以实现相位超前功能,并根据控制信号与系统输出同步的原则设计了扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)来估计系统状态和总干扰.最后,搭建了一套基于NI PCIe采集系统的振动控制平台,验证所提出的振动主动控制策略的控制性能.开展了传统三阶-线性自抗扰控制、预测估计器的线性自抗扰控制和所提的振动控制策略的对比试验,结果表明了所提的基于TD的前馈补偿自抗扰控制器具有最佳的抗扰和振动抑制性能.

摘要：[目的]为提高光伏支架的发电效率,以基于Fourier拟合算法的视日运动轨迹光伏跟踪器为研究设计对象。[方法]借助MATLAB分析了传统视日运动轨迹算法的跟踪精度情况,更进一步地在此基础上提出了精度更优的8阶傅里叶拟合视日运动轨迹跟踪算法,并结合GNSS定位技术,得出太阳实时运行轨迹。系统设计以STM32单片机作为微处理器,采用6轴加速度传感器,通过重力矢量在其轴上的投影确定光伏跟踪支架的实时倾斜度,以此二者建立跟踪支架三维运行模型,通过分析太阳光线在支架上的余弦效应即可得到电机需要运行的动作角。同时为解决晨昏时刻光伏组件间的阴影遮挡问题,系统增加逆跟踪算法。并考虑到大规模机组的应用,提出主从电机同步控制策略。[结果]傅-2里叶拟合算法拥有更高的跟踪精度,精度可达到10数量级,高于传统算法一个数量级。同时采用逆跟踪技术可节约24.3%光伏阵列用地面积,大幅提高了土地利用率。[结论]本研究采用更为精准的视日运动轨迹跟踪模型,较好地解决了太阳辐射利用的余弦效应,提升了电站的发电效率,实现了安全高效绿色能源体系的建设,促进了我国“双碳”目标的推进与达成。

摘要：风力机广泛应用于海上、陆上和建筑物上,而复杂的流固耦合特性成为制约风力机安全、高效、稳定运行的主要因素之一。风力机周围流场可视化在目前教学和科研中存在一定的困难和挑战。该文基于现有的风洞实验室平台,设计风力机气动流场可视化教学实验方案和装置,旨在帮助学生直观认识不同风况下的风力机尾流特性和气动规律,阐明屋顶垂直轴风力机的耦合流动机理和流场变化规律,探明复杂地形和风力机周围流场的时空特征,量化不同参数对风力机流场的影响规律。同时,基于该平台探索“双碳”目标下风力机结构的混合式教学方法,建立教学中发现问题并解决问题的反馈机制。

摘要：以进水池模型为研究对象,探索有效的吸气涡控制方法,基于计算流体动力学(CFD)技术,分析消波板与幕墙2种方法对吸气涡的抑制效果,并重点研究关键几何参数的影响.采用开源CFD软件OpenFOAM进行数值模拟,基于三方程的Bifurcation湍流模型求解湍流场以及CLSVOF方法捕捉气液交界面,从吸气涡形态、涡量、流线和出口吸气率等多角度对计算结果进行处理和对比分析.研究结果表明:深度为0.25 D 1的幕墙可以有效抑制进水池吸气涡,且吸气率可降低一半;随着幕墙深度增大,吸气率上升;参考海洋工程领域提出的消波板仅能推迟吸气涡的出现与发展,但无法起到抑制作用;在消波板中心位置和长度不变的情况下,改变消波板宽度均对吸气涡无明显抑制效果.研究结果可为进水池及相关工程设施优化设计提供一定的借鉴和参考.

摘要：为了协助医生实现远程指导病人进行手部康复训练,提出了一种基于云平台交互的手部康复训练评估手套的设计。该系统利用示教手套采集医生的手部姿势数据,将其通过云平台转发至气动式的康复训练手套,控制康复训练手套执行对应动作以辅助患者同步运动。实验结果表明,该系统具备在线康复训练指导的能力,为提高医护人员工作效率和减轻患者负担提供了一个有效途径。

摘要：为克服固液相变材料的低导热性缺点,本文在传统的套管式固液相变储热器中引入了泡沫金属结合金属肋片的传热强化手段,在储热器内部部分填充泡沫金属以进一步加快储热过程。本文探索了多种不同的储热器内部分填充泡沫金属的设置方式,基于enthalpy-porosity方法对相变材料储热熔化过程进行了数值研究,对比了不同泡沫金属设置方式下储热器内相变材料的动态熔化规律、温度响应特点、储热器的无量纲储热量与储热器经济性的差异。结果表明,配置泡沫金属后,相变材料熔化时间最大可缩短约85%,泡沫金属填充位置对其强化性能起到了决定性的作用。泡沫金属填充于远离热媒管的肋片末端与储热器外壳之间是最优的泡沫金属布置形式,其单位时间储热量是未配置泡沫金属的储热器的6.5倍。最后,本文针对具有最优泡沫金属布置形式的储热器在多种不同加热温度下的熔化过程进行了计算,提出了基于傅里叶数Fo与斯蒂芬数Ste的相变材料熔化进程预测拟合公式。本研究有助于推动固液相变储热技术的发展,为设计应用于植物工厂的太阳能光热相变储热器提供参考和指导。

摘要：针对双向无线电能传输系统的控制策略较复杂,需要综合考虑能量流动大小和流动方向的问题,采用二端口网络理论对基于双边LCC补偿网络的双向无线电能传输系统进行数学建模,得到系统有功功率和无功功率的传输特性,进而提出采用有功功率大小与极性分别控制能量流动大小与方向的控制策略,通过Matlab/Simulink软件进行仿真验证。所提控制策略无需切换模式,便可实现能量的双向流动,且保证较高的传输效率,为无线电能传输技术应用于车网互联系统中提供有益指导。

摘要：脉冲功率电源系统与耗能装置之间通过同轴电缆连接,在连续快速脉冲大电流工况下同轴电缆会快速升温。针对该问题,在土壤直埋敷设条件下建立同轴电缆有限元电-热耦合模型,对比分析不同数量和不同排列方式下同轴电缆在多循环通、断电时的温升特性,同时考虑敷设深度对电缆温度的影响。在此基础上,提出两种新型电缆排列方式以改善温度分布。结果表明,随着电缆数量的增加,电缆的最高温度呈上升趋势,但并非比例增长;在相同电缆数量和电缆间距的前提下,多层电缆排列方式相较于单层电缆虽然占用空间较小,但温度更高;随着敷设深度的增加,电缆温度呈逐渐升高的趋势,当敷设深度为1237.50 mm时,电缆温度达到最高,而超过该深度时,电缆温度又显著降低。提出的新型电缆排列方式不仅降低了占用空间,同时还实现了电缆温度的降低。

摘要：基于蓄冷冰球的冰蓄冷是一种封装式的高效蓄冷技术,可以起到“削峰填谷”的作用,在减少能耗的情况下实现粮食的高效储存。本文基于enthalpy-porosity方法对内置了分叉针肋的蓄冷冰球装置进行数值模拟研究,分析了典型的蓄冰过程,明确了肋片对蓄冷冰球装置的必要性。进一步分析了肋片长度比a对蓄冰过程中的温度响应、蓄冰完成时间和蓄冷量的影响,从而为内置分叉针肋的蓄冰装置的设计明确了方向。