摘要：“双碳”目标下,不对称碳监管政策在电力行业低碳转型路径中引发的强、弱复合碳泄漏效应需要引起关注。针对单边碳减排政策在电力系统中的影响,结合边际电价理论构建了考虑输电网级能源网架扩展与配电网级能源枢纽负荷行为的电力系统双层规划模型。首先,在上层能源网架规划中分析线路扩展带来的弱碳泄漏效应,通过拉格朗日乘子求解电网边际电价,在此基础上计及强碳泄漏效应影响下的负荷转移行为,建立下层能源枢纽经济规划模型;其次,分析碳泄漏的成因并提出缓和手段,建立对应模型;然后,提出电力系统双层低碳规划的求解流程,并设计提升双层规划收敛性的二分启发式方法;最后,在改进的IEEE 12节点系统与改进的IEEE 236节点系统中进行仿真,分析碳价格与碳泄漏缓和手段对碳泄漏效应的影响,算例结果验证了碳泄漏的形成渠道与影响。分析免费碳配额或碳排放关税对碳泄漏效应的缓和作用与风险,同时,研究双层规划模型收敛性,可为电力系统低碳转型路径中开展合理碳监管提供参考。

摘要：包含循环流股的流程模拟面临初值难给定和传统算法收敛困难的问题。针对该问题提出了自适应变步长同伦算法,通过自适应调整同伦参数步长处理中间过程收敛失败的情形,提高收敛效率,并采用回溯线搜索法将迭代变量限制在定义域内,以提升算法的鲁棒性。构建了基于直接迭代法、Wegstein法、Broyden法和牛顿法的同伦算法,分析了同伦参数和辅助函数的影响。以淤浆法工艺生产高密度聚乙烯作为案例,模拟结果表明同伦算法可以提高模型在不同工况下的收敛性。商业流程模型软件Aspen Plus内置的求解器最高仅在21%测试工况下可以获得可行解,而同伦算法收敛案例占比可达88%。

摘要：针对精密位姿调整时的大转角、高分辨率、高承载能力和结构紧凑性能需求,利用压电驱动器驱动柔顺机构设计了具有力增幅特性的纯中心黏滑旋转台。单驱动器致动避免了驱动冗余,同时改变桥式驱动机构的倾斜角度可对夹紧力放大特性进行调整。首先利用混合直圆和叶型柔性铰链的柔顺机构,设计了含有一对中心对称驱动足的桥式机构,并与圆形滑块结合,在放大夹紧力的同时实现无冗余、纯中心转动。然后通过有限元仿真分析了旋转台的单步转角、力放大倍数及应力,并与理论计算结果对比。最后搭建实验测试平台,验证了所设计旋转台的性能。旋转台整体尺寸为86 mm×86 mm×32 mm,在150 V输入电压的作用下,实验测得的最大负载为9 kg,旋转台的角分辨率为0.10μrad。

摘要：智能时代的决策机制显现出人机系统“共享控制”的协作关系,但要谨防智能机器被赋予自主权的同时可能引发的责任扩散效应,这就要求人类对自主系统的控制与道德责任之间有新的伦理规约机制。由此,人工智能全球治理领域新近提出了“有意义的人类控制”(MHC)这一人机交互伦理原则。当前,MHC在具体应用中存在系统设计的哲学基础与工程实践之间的显著鸿沟,除了对MHC做出概念界定,还要揭示其理论局限并做出拓展,进而提出一种“全方位人类监督框架”来规范应用MHC。

摘要：单一的雷达指标和通信指标难以评价通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)系统的整体性能,不同的ISAC应用场景对通信和雷达的性能需求不同。提出了ISAC联合优化方案,能够将通信指标和雷达指标联合,并使一体化波形根据不同场景做适应性改变,提高了ISAC系统整体性能。推导了雷达条件互信息(Mutual Information, MI)和通信数据信息速率(Data Information Rate, DIR),在总功率的约束下,设计并实现了雷达MI和通信DIR的联合优化方案,通过求解凸函数优化问题得到了优化的发射功率,从而优化一体化波形。通过仿真和实验验证了联合优化方案的有效性,对比了基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号和正交啁啾分复用(Orthogonal Chirp Division Multiplexing, OCDM)信号调制的光子太赫兹一体化系统的优化效果,得出OFDM一体化系统具有更好的优化效果,性能提升较大。

摘要：为解决泥质滩涂贝类采捕过程中,去除淤泥,实现贝泥分离,设计一种基于机械振动的贝类去泥装置。对去泥过程的贝类进行受力分析,测量贝类的物理尺寸,明晰影响去泥性能的主要因素,通过预试验确定各因素的试验取值范围。以条形筛倾角、振动电机转速和偏心块数量为试验因素,明贝率和完成时间为评价指标,以泥蛤为研究对象开展正交试验,分析各因素对去泥性能的影响,获得合理的参数组合,并进行验证试验。结果表明,当条形筛倾角为12°,振动电机转速为2100 r/min和偏心块数量为16块时,去泥效果和效率较优,明贝率为74%,完成时间为28 s。

摘要：环氧树脂纳米复合材料在电气绝缘领域应用广泛,通过引入纳米介质实现复合材料介电、绝缘性能的调控以满足特殊应用需求.本文通过五氟苯乙烯与苯乙烯的共聚,制备了表面氟化的聚苯乙烯纳米微球,并以其为填料制备了环氧树脂复合材料.以纯环氧树脂和填充聚苯乙烯纳米微球环氧复合材料作为参照,研究了三种复合材料的直流电导率、介电特性、交直流击穿场强、空间电荷行为并计算了材料内部的陷阱能级.结果表明:填充氟化聚苯乙烯纳米微球的环氧树脂复合材料表现出优异的电学特性,其电导率以及介电常数大幅下降、同时交直流击穿场强获得提高.相比填充无氟聚苯乙烯纳米微球的环氧树脂,氟化聚苯乙烯纳米微球的引入可降低材料的介电损耗,限制空间电荷的注入,并加深基体中的陷阱能级.研究结果可为环氧树脂复合材料介电性能调控设计以及环氧树脂在电子封装应用提供指导.

摘要：气体扩散系数Dg和渗透系数Kg是研究非饱和土中气体运移的两个重要参数。推导了稳态条件下,非饱和土中气体运移参数的计算理论。该理论基于示踪气体浓度C与气体流量q1之间及压力梯度P与气体流量q2之间的变化规律,分别确定非饱和土的Dg,Kg。依据推导的理论公式,设计并研制了一种原位测量非饱和土的Dg,Kg的装置。开展土柱试验,利用新装置测量非饱和土的Dg,Kg,并采用单元试验和数值模拟验证新方法和装置的有效性。研究表明新方法测量的非饱和土的Dg,Kg与单元试验及数值模拟结果吻合良好。基于数值模拟开展的敏感性分析结果揭示:Dg测量准确度随土体的质量含水率w减少而降低,而Kg的测量准确度受含水量的影响不显著;非饱和土的Dg,Kg的测量准确度均随着注气球半径增加而降低,但是注气球半径对Kg的测量准确度的影响更为显著,当注气球半径增加到0.05 m时,其准确度约为55%;土体各向异性降低测量准确度,当竖向与水平向的气体运移参数的比值Dgv/Dgh和Kgv/Kgh均为0.1时,Dg,Kg的测量准确度仍可达到40%以上。

摘要：针对摊铺后处理履带车人工步进行驶易与摊铺路面发生碰撞,且难以摆正终点的车辆位置的问题,设计了一种基于MPC的履带车步进行驶控制器。该控制器基于四次多项式轨迹规划,规划步进轨迹,依据碰撞约束及终点平稳性设计目标函数;基于四次多项式规划结果,采用非线性MPC算法及线性MPC耦合PID算法进行轨迹跟踪仿真对比。仿真结果表明,控制器满足碰撞约束及轨迹平稳性要求,线性MPC算法实时性及轨迹跟踪效果更好,对提高路面摊铺后处理质量有重要意义。

摘要：近年来,高端装备制造技术朝着极高精度、极高性能与极限尺度方向迅猛发展,对几何学提出了一系列新的问题和需求。微观几何学描述和刻画在表面或内部具有微小尺度细节的几何特征,为表征、设计、加工和测量微观特征提供了数学基础。本文阐述了微观几何的基本概念与内涵,分析了微观几何在微尺度建模、跨尺度关联和局部形状控制方面的特点。从微观几何的表示与建模、多物理场仿真、智能设计与优化、高精度制造、高效率测量等五个方面梳理了微观几何设计制造的关键技术,并凝练了微观几何设计制造亟需解决的宏观-微观耦合的几何表征、材料-结构-工艺-性能一体化设计、原子尺度的几何表征与测量等关键科学问题。最后介绍了作者团队在基于混合维的复杂零件真实表面建模、基于接触簇约束的复杂产品装配仿真与分析、复杂微孔结构建模与拓扑优化设计等方面的相关研究工作。