摘要：锂离子电池过充时,负极超过最大嵌锂浓度会发生表面析锂,而正极则处于贫锂状态导致颗粒内部应力升高,从而引发严重的寿命和安全问题.本文基于单层电芯颗粒尺度,建立了镍钴锰正极和石墨负极颗粒尺度下的三维电化学-力-热耦合过充模型,能够准确地反映充电过程中析锂和应力-应变规律.基于此,分析了充电倍率和负极颗粒半径设计参数对负极表面析锂的影响.结果表明:高倍率下析锂的触发电压较低,而低倍率下由于极化和温度较低的影响,过充至4.8 V时析锂浓度较高;相较于大粒径颗粒,小颗粒表面呈现最大锂离子浓度高、析锂过电位低、平均冯·米塞斯应力大,更容易发生析锂.在应力方面,探究了正极颗粒空间分布和热效应的影响,定义了接触深度因子J_(r),发现颗粒的接触深度与接触界面区域的应力成反比关系;而且,随着充电倍率增大,温度相关电化学参数显著变化,在计算颗粒层面应力时不能忽略.相关结果可为优化电池设计和充电管理策略提供理论依据和指导.

摘要：针对机器人技术课程传统教学难以达到教学目标的问题,提出UbD单元设计方法,具体阐述如何从学生学习成效和学习需求角度出发,探索“目标清晰、认知内化、实践生成、迁移提升”的教学设计新模式,通过教学效果实践说明这种模式取得的显著效果。

摘要：研究了四旋翼无人机在吊挂载荷飞行中遇到强风扰时的控制问题。首先建立了四旋翼无人机的吊挂模型和3种常见风组合形成的综合强风场模型。然后在MATLAB/Simulink环境下进行仿真实验:设计了线性自抗扰(LADRC)控制器,令带吊挂载荷的四旋翼无人机在强风扰下进行轨迹跟踪飞行,并与PID控制器性能进行对比。实验表明,在强风扰动下,LADRC控制的无人机在轨迹跟踪和抗摆能力方面具有显著优势。

摘要：针对锂离子电池热失控传播问题,以石蜡/膨胀石墨复合相变材料为电池模组热管理介质,建立电池热失控传播二维数值计算模型。通过改变膨胀石墨与石蜡的质量分数得到不同导热系数与相变焓的复合材料,探究关键设计参数对电池热失控传播的阻断特性。研究结果表明相变材料能够有效延缓甚至阻断热失控的传播,当导热系数较低或较高(如0.3和21.01 W·m^(-1)·K^(-1))时皆能阻断热失控传播,对于中间导热系数材料的模组,首次热失控传播时间间隔随导热系数升高而增加,而后续传播间隔随着导热系数升高而减小。

摘要：作为综合能源系统的一部分,热流系统通常在稳态假设下设计其物理系统,在此基础上设计控制器.这种方法忽略了系统与控制器设计间的耦合关系,导致系统暂态性能不佳.为此,本文提出一种协同设计方法,以系统总质量、熵产率以及控制效果为设计度量,基于热流系统数学模型及其熵产率模型,结合嵌套设计方法和同步设计方法完成系统设计.考虑到设计过程中设计参数多、变量范围大的问题,引入时间序列模式距离,构造相关度度量函数来分析物理系统与控制器之间的耦合关系,从而减少非耦合参数.同时,利用数据分析方法进一步缩小了待设计参数范围.为验证方法的有效性,以一个理想热流系统为设计实例,仿真结果表明,通过相关度度量函数及其数据分析,可以将设计参数个数减少66%,选取范围缩小26%.相比于传统顺序设计方法,经过协同设计方法设计的系统控制误差可减少29%,且设计控制器抗扰能力也优于频域方法和SIMC方法.

摘要：科学可靠的电池管理系统是锂离子电池储能系统安全高效应用的关键。传统的电池管理系统存在计算资源少、数据处理能力弱等问题,使得智能管控算法和高仿真度模型的应用具有局限性。以信息物理一体化为特征的数字孪生技术为电池管理系统的发展带来新的契机,通过建立与电池物理实体相互映射的数字孪生体,虚实交互反馈、机理与数据融合,实现智能电池管理系统的开发。系统性介绍数字孪生的技术体系及其功能,包含数据保障层、建模计算层、功能应用层和人机交互层等;分析了电池数字孪生体构建中的模型建模、数据与机理模型融合等重点技术。在此基础上,阐明了基于数字孪生的锂离子电池管理系统的设计框架,旨在为构建智能管理系统的研究提供指导与参考。

摘要：为利用低阶控制器对热力系统中含有高阶大惯性环节的多变量对象进行控制,结合高阶补偿控制和分散式自抗扰控制提出了一种分散式补偿自抗扰控制方法。基于此,通过理论推导给出了系统的闭环传递函数,并根据多变量系统中的逆奈奎斯特阵列设计方法,定量分析了所提出的分散式补偿自抗扰控制与传统分散式控制方法的稳定区域大小。利用实例进行仿真实验,结果表明:分散式补偿自抗扰控制在稳定区域大小、动态性能和鲁棒性上均优于不具有补偿环节的传统分散式自抗扰控制,提高了低阶控制器控制高阶多变量系统的控制性能,有着良好的应用前景。

摘要：锂离子电池内短路诱因复杂,为深入研究内短路引起的电池失效问题须构建合适的精细化仿真模型。本工作以NCM/石墨电池为研究对象,围绕电池内短路失效机理,基于电化学-热耦合物理场,建立了考虑热失控放热副反应的三维单层电芯内短路模型,探究了热失控触发边界,并从内外部特征讨论了单层电芯内短路-热失控的演变过程。首先利用Arrhenius公式得到内短路触发的四种放热副反应产热量与反应速率,探究对电池温升影响最大的副反应类别,结果表明内短路过程放热副反应中负极与电解液反应总热量最大。进一步分析单层电芯内四种典型内短路形式的热失控触发特性,综合考虑组分材料导电性和导热性,得到铝-阳极内短路危险程度最高,其短路电阻值与热失控触发时间呈现正相关趋势,且临界短路电阻的高温热点区域面积值约为30 mm^(2)。模拟结果获得了四种形式内短路临界短路电阻值,并揭示了单层电芯内短路-热失控触发时内部锂离子浓度和温度分布的空间演变规律,相关结果可为研究内短路失效机制和设计安全锂离子电池提供理论指导。

摘要：为缓解大规模海上风电接入末端薄弱电网对系统频率造成的冲击,文章提出了海上风场与海岛微网交互调频机制及控制策略。首先,构建海上风场与海岛微网互联下的电力系统负荷频率控制模型,基于虚拟惯量控制方法,利用海岛微网可调分布式电源支撑海上风场参与调频;其次,为避免风机在提供虚拟惯量过程中发生转速恢复状态跳变,造成系统频率二次扰动,进一步设计了自适应动态量化因子,根据风机不同运行工况实时调控海岛微网支撑能力;最后,基于仿真模型验证了该交互机制及控制策略的有效性。

摘要：针对C语言程序设计课程教学存在的问题,综合学生学习、教师授课、教材内容、实践支撑四方面影响因素,融入基于成果导向教育理念和“构思—设计—实施—运作”工程教学模式,提出“教学目标构思+课程内容设计+课程讲授+结课反馈更新”与“线上学习+课前反馈+课堂交流+课程更新”的双层闭环教学迭代模式,具体阐述其实施过程,以主动匹配新时代科技革命和产业变革下的人才需求,更好地服务学科建设和发展。