ROV attitude control based on multi-motor cooperative propulsion北大核心CSCD

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。     

新型DC 600 V列车供电系统输出电压振荡解决方案

新一代复兴号动力集中动车组列车供电柜,首次采用二电平PWM整流器输出DC 600 V为客车供电。由于负载前端串联EMI滤波器,在负载投入时供电柜的滤波电感和EMI电容发生振荡,引起输出电压振荡。文章为抑制输出电压振荡,对输出端并联RC吸收电路和滤波电感并联RC两种方案分别进行讨论和验证,通过对主电路结构分析,认为滤波电感并联吸收电阻方案为最优。最后通过仿真和试验验证所提方案的可行性和有效性。     

基于可靠性方框图与蒙特卡洛仿真的船舶配电网可靠性分析方法

国船舶工业发展迅速,尤其在近几年迎来了跨越式的发展。船舶建设工业的发展能充分体现一个国家的经济和国防建设水平。但船舶配电网拓扑结构与陆上电网不尽相同,其运行环境非常恶劣,供电连续性和可靠性成为衡量船舶生命力的重要指标,同时也深刻影响大型船舶的平均寿命。因此,可靠性研究在船舶建设中发挥着越来越重要的作用。本研究以典型大型船舶中压配电网结构为研究对象,在全系统元件正常运行时相互独立的情况下,重点研究不可维修与可维修下的系统可靠度、MTBF、可用度、停运时间和失效数等,并进行详细的分析与讨论。首先,本文综合考察各种可靠性分析方法的适用性和准确性,选择利用可靠性框图、最小路集分析法计算并分析不可维修情况下系统的可靠度、平均故障间隔时间等可靠性指标；接着,本文简述了配电网的多种维修任务类型,并采用最小路集法与蒙特卡洛仿真法相结合的方法计算并分析可维修系统的可用度、停电时间、失效数等指标。本文研究结果对船舶配电网的设计、建造、运行和维修等具有积极的意义。     

Economic and ecological optimization of electric bus charging considering variable electricity prices and CO2eq intensities

In many cities, diesel buses are being replaced by electric buses with the aim of reducing local emissions and thus improving air quality. The protection of the environment and the health of the population is the highest priority of our society. For the transport companies that operate these buses, not only ecological issues but also economic issues are of great importance. Due to the high purchase costs of electric buses compared to conventional buses, operators are forced to use electric vehicles in a targeted manner in order to ensure amortization over the service life of the vehicles. A compromise between ecology and economy must be found in order to both protect the environment and ensure economical operation of the buses.In this study, we present a new methodology for optimizing the vehicles’ charging time as a function of the parameters CO_2eq emissions and electricity costs. Based on recorded driving profiles in daily bus operation, the energy demands of conventional and electric buses are calculated for the passenger transportation in the city of Aachen in 2017. Different charging scenarios are defined to analyze the influence of the temporal variability of CO_2eq intensity and electricity price on the environmental impact and economy of the bus. For every individual day of a year, charging periods with the lowest and highest costs and emissions are identified and recommendations for daily bus operation are made. To enable both the ecological and economical operation of the bus, the parameters of electricity price and CO₂ are weighted differently, and several charging periods are proposed, taking into account the priorities previously set. A sensitivity analysis is carried out to evaluate the influence of selected parameters and to derive recommendations for improving the ecological and economic balance of the battery-powered electric vehicle.In all scenarios, the optimization of the charging period results in energy cost savings of a maximum of 13.6% compared to charging at a fixed electricity price. The savings potential of CO_2eq emissions is similar, at 14.9%. From an economic point of view, charging between 2 a.m. and 4 a.m. results in the lowest energy costs on average. The CO_2eq intensity is also low in this period, but midday charging leads to the largest savings in CO_2eq emissions. From a life cycle perspective, the electric bus is not economically competitive with the conventional bus. However, from an ecological point of view, the electric bus saves on average 37.5% CO_2eq emissions over its service life compared to the diesel bus. The reduction potential is maximized if the electric vehicle exclusively consumes electricity from solar and wind power.     

面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化

考虑网联自动驾驶车辆(Connected Autonomous Vehicle, CAV)应用先进的车联网与自动驾驶技术，可以采用智能交叉口的组织形式，大幅提升交叉口的通行效率，为降低CAV与人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HV)混行条件下城市交通系统的整体出行成本，提出智能交叉口在城 市交通网络中的布局优化问题，建立数学优化模型并求解。首先，基于对两类车辆行驶特性的分析，建立混合用户均衡模型，描述CAV与HV的路径选择行为；其次，从交通规划者的角度，以系统最优为目标，整合混合用户均衡模型，建立面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化模型，并利用改进的遗传算法求解；最后，选取Sioux-Falls交通网络作为案例分析，验证模型与算法的有效性，并研究CAV渗透率变化对优化结果的影响。研究表明，智能交叉口在城市路网中的合理规划极大地提高了新型混行场景下城市交通系统的出行效率，同时，大幅降低了由于网联自动 驾驶单方面技术优势带来的CAV与HV的出行效率差距，增进了出行公平性。     

预制综合管廊接头抗剪性能与等效模拟方法

预制管廊接头力学性能及设计方法研究尚属于起步阶段,理论尚不成熟,对接头受力性能的认识尚不清晰。为研究预制管廊接头的抗剪性能及影响因素,基于福建省平潭预制拼装综合管廊工程,以典型的双舱和三舱预制拼装综合管廊结构为例,采用PLAXIS 3D岩土有限元程序建立预制管廊接头精细化三维数值模型,深入分析管廊接头的抗剪性能及影响因素,并提出合理实用的管廊接头等效模拟方法。研究结果表明,不设置剪力键时接头的极限总剪力降低了11.1%,设置剪力键能够明显地改善接头的抗剪性能;接头剪切强度和剪切刚度均与预应力基本呈线性关系;采用等效界面模型可以比较合理地模拟剪力键接头的抗剪力学行为。     

基于车辆自动定位数据的有轨电车运行效率分析与应用

结合有轨电车线路的现有车辆自动定位数据,分析有轨电车运行效率及其相关影响因素。其中,影响因素从站台、路段、交叉口3个方面进行考虑。定性分析了不同站台型式、站台位置、交叉口类型的属性特征,并量化不同路段的路段长度、所包含的交叉口个数,同时考虑了交叉口控制策略对有轨电车运行时间的影响。以某已运营的有轨电车线路为例,通过建立多元线性回归模型,从不同层面探究不同因素对已运营有轨电车线路运行效率的影响。最后用模型对有轨电车新建线路的运行效率进行预测,并提出建议。     

准比例谐振控制算法在三相逆变电源中的应用研究

非线性负载会在三相车载逆变电源系统中引入谐波,损伤用电设备。为了降低逆变电源输出电压谐波含量,文章研究了基于准比例谐振控制算法的谐波抑制方法 ,主要抑制电源输出的5次和7次谐波。通过仿真模型和实物试验,测试了传统瞬时控制方法和准比例谐振控制方法的差别。结果表明,准比例谐振控制方法既能消除输出电压中的特定次谐波,又可满足系统动态响应性能和稳态精度要求,具有良好的谐波抑制效果。     

基于STAR-CCM+的螺旋桨水动力性能分析

文章运用公式将P4119螺旋桨二维坐标型值转换成三维坐标型值,导入Gambit2. 4软件建立几何模型。基于STAR-CCM+软件对该桨进行网格划分,设置边界条件和数值,仿真模拟不同进速系数下的转矩系数、推力系数、敞水效率和桨叶表面压力分布。经与试验值比较,误差均在10%以内,验证了计算结果的准确性,能够满足工程需要。     

造船经济论证方法的探讨

船舶经济分析是船舶技术经济论证的主要环节之一,但传统的造船经济论证方法存在着一定的缺陷。为此,充分考虑各个因素的不确定性,考虑经营的风险性,对传统的造船经济论证方法加以综合改进,形成新的造船论证方法——计算机模拟方法。与传统方法相比,计算机模拟的方法在最终结果的处理上更有现实意义。