Whirl Dynamics of Pendulous Flywheels Using Bond Graphs

Bond graphs are used to generate the equations of motion of a whirling flywheel. The formulation is shown to be a natural one when control forces and moments are included for active control of the whirling modes. Critical frequencies are interpreted as rotational speeds at which non-zero equilibrium configurations exist for displacements (as opposed to the more familiar momenta) and arise when the system dynamics matrix of the complete whirl motion has two zero eigenvalues. In addition, oscillatory modes corresponding to non-zero eigenvalues are examined. Time simulations and other numerical results are given for an example flywheel system which has been proposed for electric utility energy storage.     

Optimal control of a flywheel energy storage system with a radial flux hybrid magnetic bearing

This paper describes the design and implementation of digital controllers for a flywheel energy storage device that incorporates a radial flux hybrid permanent magnetic bearing. Although the uncontrolled device is asymptotically stable, active control is required to: (i) ensure that a finite radial air gap is maintained at all times, and (ii) attenuate the oscillations of the flywheel which reduce the efficiency of the motor generator. The paper presents the design of gain scheduled discrete time linear quadratic regulator (LQR) and linear quadratic Gaussian (LQG) controllers for this rotordynamic system. Real time experiments are conducted to investigate the performance of the controllers. The result indicates that the LQR controller with approximate system velocities is easier to implement than the LQG controller, and also provides superior performance.     

混合量热法测定水合物分解热

提出了一种采用混合量热法测量常压下水合物分解热的实验方法。混合量热法是根据能量守恒对整个系统进行热量衡算进而计算出水合物分解热的一种方法。并采用此方法测量了四氢呋喃（Tetrahydrofuran,THF）水合物和一氟二氯乙烷（HCFC-141b）水合物的分解热：常压下,相变点在4.4℃时,THF水合物分解热为（275.622.64） kJ/kg; 相变点在8.4℃时,HCFC-141b水合物为（348.483.08）kJ/kg,与相关文献数据对比相对误差分别为2％、6.2％。考虑到THF与HCFC-141b各自物性,得到混合法分解实验中THF水合物和HCFC-141b水合物与热水的最佳质量比分别为1：2和1：2.5。     

新型三级变速电动轮毂的研制

针对现有电动车不能适应复杂路况和动力轮转矩不够大的问题,通过在原有电动轮毂上加装机械变速箱来实现轮毂的三级变速,使新型轮毂获得更好的路况适应能力,并且可以根据需要换挡获得更快的速度或更大的转矩。本产品将机械变速箱集成在电动轮毂内,减小了新型三级变速电动轮毂的体积;单向飞轮的使用省去了离合器的使用,使变速过程变得简单易行,新型三级变速电动轮毂的动力性能得到了提高。     

基于复杂社会网络的创新扩散多智能体仿真研究

创新扩散是由潜在采纳者的微观采纳决策所共同涌现出的宏观动力学行为。以复杂社会网络为创新扩散建模载体,通过建立潜在采纳者在社会学习和规范压力双重影响下的创新采纳决策及扩散机制,运用基于多智能体的仿真研究方法,研究微观层面因素是如何影响创新的宏观扩散。研究发现：无标度社会网络下的创新扩散深度最大及扩散速度最快;潜在采纳者的创新信息评价策略会显著地影响创新扩散深度;初始采纳者比例的提高可加快创新扩散速度,但无法持续提高扩散深度;过强或过弱的观念领导者创新性,均不利于创新扩散的深度;不同的初始采纳者类型对创新扩散深度、以及观念领导者创新性的强弱对创新扩散速度的影响取决于社会网络的拓扑结构。研究结果对于制定创新推广策略具有一定的指导意义。     

Large angle maneuver and high accuracy attitude pointing steering law for variable speed control momentum gyroscopes

In the variable speed control momentum gyroscopes (VSCMG), the output torque of the VSCMG can be supported by the gyroscopic torque by a large margin with low resolution. The output torque of the VSCMG can be only supported by the reaction torque of the flywheels with high resolution when the gimbals are locking. Consequently, the torque error that is determined by the low spin rate fluctuation or servo tracking error of the gimbals can be vanished, and the VSCMG can be suitable for large maneuver and high accuracy attitude pointing as the actuator. Unfortunately, the singularity of the flywheel torque co-plane may be encountered. In this paper, the singularity of the flywheel torque co-plane is visualized based on geometry method. The singularity can be effectively avoided by locking gimbals. The locking gimbals positions are optimized with the maximum angular momentum. The steering laws with two phases are proposed to operate the task of the large angle maneuver and high accuracy control for a spacecraft. In the phase 1, a large margin torque can be achieved by the new designed steering law, and the gimbals can be steered to the optimization gimbals positions at the final stage of the phase 1. In the phase 2, the high precision torque can be achieved by only steering the flywheels and the locking the gimbals. Consequently, the torque error that is caused by the spin rate fluctuation or servo tracking error of the gimbals can be effectively eliminated.     

Design and testing of a frictionless mechanical inerter device using living-hinges

In this paper a novel type of frictionless mechanical inerter device is presented, where instead of gears, motion of the flywheel is achieved using living-hinges. The design is a type of pivoted flywheel inerter inspired in part by the Dynamic Anti-resonant Vibration Isolator (DAVI) concept, which was first developed in the 1960s. Unlike the DAVI, it will be shown that the pivoted flywheel inerter has the advantage of producing balanced forces. Furthermore the use of living-hinges eliminates the need for gears or other frictional elements in the inerter mechanism. To demonstrate the utility of the new concept, a bench-top experiment was performed using a small-scale living-hinge inerter manufactured using polypropylene hinges. By estimating the experimental system parameters, the transmissibility results from the experiment could be compared to a mathematical model. These results showed that the living-hinge inerter provided an isolation effect of at least three orders of magnitude in terms of the maximum amplitude reduction from the uncontrolled system compared to that with the inerter added. Although friction was eliminated, the living-hinges did introduce additional damping, and this was found to correspond to an increase in the equivalent damping ratio for the uncontrolled system of 1.2%. It is shown that the living-hinge inerter developed in this paper fits all of the essential conditions required to be a practical inerter device. Furthermore, as it operates without mechanical friction, or fluid flow, it represents a new paradigm in experimental inerter technology.     

华北平原地下水调蓄研究

本文根据华北平原地质和水文地质条件,对可调蓄地层、调蓄空间、调蓄水源以及调蓄有利地带进行了系统分析。在此基础上,计算出华北平原地下水最大可调蓄空间为1478.05×10⁸m³,现状地下水位埋深条件下的可调蓄空间为326.29×10⁸m³。制定了地下水调蓄有利地带的选取原则,华北平原地下水调蓄的最好地带是山前冲洪积扇和中东部平原的古河道带。本文在山前冲积扇地带选择了7处地下水调蓄有利地带进行专门研究,提出了各调蓄有利地带调蓄空间、调蓄水源以及调蓄方式。7处调蓄有利地带利用当地水源调蓄方案实施后,地下水可增加补给量为16.68×10⁸m³/d。运用地下水数值模拟方法对3处有利地带的调蓄效果进行了模拟分析,结果表明地下水调蓄方案实施后对地下水供水环境的恢复效果十分明显。     

基于GF-1 WFV影像的丰宁县植被地上碳储量估算

陆地植被碳储量的定量估算及其空间分布研究有助于了解区域碳平衡,为增汇减排管理及可持续发展提供科学依据。本文以河北省丰宁县为研究区,结合新型国产高分遥感影像GF-1 WFV 和2015年同步野外实测数据,分别建立基于植被指数的森林、灌丛和草地植被地上生物量一元曲线回归模型及多元线性回归模型,选择最优反演模型计算地上生物量,进一步估算植被地上碳密度和碳储量,并结合GIS技术分析其空间分布特征。结果表明：①所建立的多元回归模型对森林和草地植被生物量有较好的反演精度,R²分别为0.528和0.777,基于RVI的指数方程是估算灌丛生物量最佳模型,R²为0.620;②研究区2015年8月森林、灌丛和草地地上植被碳密度估算值分别为55.406tC/hm²、3.304tC/hm²和0.533tC/hm²,碳储量分别为15.714TgC、1.016TgC和0.080TgC,除农田植被外,植被地上碳储量总量为16.810TgC,森林植被为主要碳库;③丰宁县植被碳密度呈现随海拔升高而先升高后降低的趋势,植被地上碳库主要集中在海拔700~1500m之间。     

农户仓类设施采纳及其对玉米储存数量和损失的影响

近年来,粮食增产难度提升,减少粮食损失成为保障国家粮食安全的重要内容。中国政府通过实施科学储粮工程,鼓励农户采用更为先进的设施储粮,改善储粮设施和储藏条件,减少损失。本文基于中国23省（区、市）1202户农户调查数据,使用倾向性得分匹配法评估仓类设施采纳对农户玉米储存规模、储存时间、储存损失和鼠害程度的影响。结果表明：①采用仓类设施显著提升农户玉米储存数量,使农户平均玉米储存规模达4655.30 kg,比没有采用的农户高1188.77~1368.55 kg,并延长农户玉米储存时间0.2个季度;②采用仓类设施显著减轻玉米储存过程中的鼠害,使玉米储存损失数量降低60%,减少的损失使农民平均节约玉米28~33 kg,玉米储存损失率由2.75%下降到0.87%。因此,国家应继续实施科学储粮工程,鼓励更多的农户采用科学储粮设施,降低储粮损失。     

江苏省土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素,目前相关研究主要集中在土地利用变化对单一生态系统的影响,如土壤生态系统、森林生态系统、农地、草地生态系统等,本文以江苏省为研究区域,综合考虑了整个生态系统来探讨土地利用变化对碳储量的影响。文中涉及到的数据包括土地利用数据、土壤数据、植被数据。利用ArcGIS9.3分析1985到2005年江苏省土地利用变化,根据不同的方法,分别计算了江苏省不同土地利用类型的土壤碳储量和植被碳储量,并分析其对土地利用变化的影响,主要结论如下：①江苏省陆地生态系统总碳储量为975.72Tg,其中土壤碳储量为922.03Tg,占有机碳总储量的94.5%,土壤平均碳密度为9.41kg/m2,植被碳储量为53.69Tg,占有机碳总储量的5.5%,植被平均碳密度为1.791kg/m2;②1985-2005年江苏省陆地生态系统有机碳储量共减少9.73Tg,其中土壤有机碳储量减少7.54Tg,植被有机碳储量减少2.19Tg,土地利用变化造成了有机碳的释放,释放量占江苏省陆地生态系统有机碳储量的1%;③建设占用耕地是引起碳储量变化的主要原因,但总体而言,人类土地利用活动对江苏省陆地生态系统总碳储量平衡的扰动并不大;④应通过加强耕地保护、增加碳汇和土地利用结构优化等方式来降低人为活动对自然碳过程的影响。     

杨梅汁内花色苷热降解动力学研究

对杨梅汁内花色苷的热稳定性进行了研究。结果表明，充氮条件下，pH为1．0、3．2、4．5的热降解活化能（E0）分别为386．902、317．837和283．028kJ/mol。在有氧条件下相应的E0分别为343．464、290．970和258．251kJ/mol。说明充氧处理可以明显提高杨梅汁内花色苷的稳定性，同时也可看出，不管是在有氧还是充氮条件下，随着pH值的增高，E0值变小，说明低值下花色苷的热稳定性较好。     

华北平原作物水分生产力区域分异规律模拟

提高作物水分生产力(Water Poduetivity)是节水农业研究的最终目标,定量分析作物WP对干旱和半干旱地区水资源管理和决策制定具有重要意义.华北平原是我国重要的粮食生产基地,但水资源问题已成为制约该区可持续发展的瓶颈,明确该区作物WP时空变化特征及其与气候的关系,对指导该区农业生产和水资源高效利用具有重要作用.本文首先利用华北平原3个代表性试验站各连续3～4年的小麦-玉米轮作田间试验资料,校准验证澳大利亚开发的APSIM模型,然后利用校准后的APSIM模型和研究区域32个气象站1961年～2005年逐日气象数据,结合GIS技术,对华北平原不同供水情景下冬小麦、夏玉米WP空间分布特征进行了模拟研究.模拟结果表明:①当不考虑作物品种变化时,华北平原小麦、玉米WPET(产量与蒸散量比值)分布响应于该区平均气候状况,具有明显的空间分布特征;②充分供水情景下全区小麦WPET为(1.38～1.69)kg/m3,平均值为1.53kg/m3,玉米WPET为(1.69～2.05)kg/m3,平均值为1.83kg/m3;非充分供水情景(仅满足作物水分需求一半)下两作物WPET分布与充分供水情景下相似;雨养情景下小麦WPET为(0.29～1.57)kg/m3,平均值为0.77kg/m3,玉米WPET为(0.86～2.13)kg/m3,平均值为1.47kg/m3;③饱和水汽压差(VPD)是影响作物水分生产力的主要气象因子,研究区域小麦生长季VPD北高南低的趋势使得小麦WPET呈北低南高分布特征;而玉米生长季VPD西高东低,玉米WPET呈西低东高的趋势.改善灌溉管理可提高作物WP,减少由土壤蒸发损失的非生产性耗水对提高作物WP也具有重要意义.     

综合平衡法在浸渍-升华工序工艺参数分析中的应用

为了提高干冰膨胀烟丝质量,针对浸渍-升华工序对膨胀后烟丝质量的影响,文章采用正交试验设计与综合平衡法对升华温度、蒸汽流量、塔内风速、浸渍时间4个工艺参数进行了分析,结果表明:在试验范围内,升华温度320℃,蒸汽流量800-1000 kg/h、塔内风速34 m/s,浸渍时间30秒,为最佳工艺参数,按此参数生产的膨胀烟丝综合质量最优。     

金字塔结构、终极股东控制权与资本结构——基于中国上市家族企业面板数据的实证研究

利用我国303家上市家族企业2007~2009年的面板数据检验金字塔结构下终极股东控制权和资本结构的关系。研究发现:终极控制权处于[50%,100%]区间时,上市家族企业的终极控制权和银行借款率在10%的水平上显著负相关,终极控制权和资产负债率、流动性负债率之间负相关但不显著;终极控制权在[0,30%]区间时,终极控制权与资产负债率、银行借款率负相关但不显著,与流动性负债率正相关但不显著;终极控制权在[30%,50%]区间时,终极控制权与资产负债率、流动性负债率正相关但不显著,与银行借款率负相关但不显著。     

典型峰林平原土壤有机碳储量和分布特征研究

以桂林峰林平原岩溶区为例分析了土壤和土壤剖面的有机碳含量,计算了土壤有机碳密度以及9.27 km2研究区的土壤有机碳库储量。研究表明:土壤有机碳含量变化范围为2.46～17.89 g.kg-1,且随着土壤深度的增加而呈现递减的趋势。水田中土壤剖面的土壤有机碳含量变化幅度最大;表层0～20cm的土壤有机碳密度2.29～5.35 kg.m-2,平均值为3.65 kg.m-2;而0～100cm土壤有机碳密度值范围为5.88～13.54 kg.m-2,平均碳密度为9.83 kg.m-2。0～20cm土壤有机碳密度为水田>弃耕地>旱地>易涝地>园地>林地>草地,而0～100cm土壤有机碳密为弃耕地>园地>旱地>水田>林地>易涝地>草地。研究区表层0～20cm的土壤有机碳储量为2.785×104t,而0～100cm的土壤有机碳储量为8.514×104t。表层土壤0～20cm土壤有机碳储量占0～100cm的32.7%。与受人类活动干扰较少的重庆金佛山研究结果相比,本区的土壤有机碳密度明显偏低,这意味着岩溶区土壤有机碳容易受到人为干扰、易分解、易流失。而不同的土地利用、耕作方式及管理措施也影响着土壤碳库的大小,合理安排土地利用方式,将有助于土壤有机碳的累积和农业生产活动。     

基于Android和STM32的新型智能快递终端的研究与设计

针对传统快递寄取方式受时间、地理因素限制,操作过程相对麻烦,快递存储空间利用率不高等缺点,本文设计出一种基于Android和STM32的新型智能快递终端。该终端可实现24小时自助寄件、自助派件和自助取件。系统通过全自动机械系统实现快递的自动存取,通过最优化空间分配算法实现快递的最优化存储。实验表明,该系统具有较好的稳定性和可靠性,有效地降低了快递的存储成本。     

不同消费情景下中国新能源汽车锂回收潜力

新能源汽车是锂资源消费主力,回收新能源汽车报废锂电池中的锂对于增加锂供给具有重要意义.本文通过建立锂电池储电量与锂消费对应关系,利用新能源汽车生产大数据,测算不同类型新能源汽车、锂电池单位储电量锂消费,并在对锂电池退役相关参数作修正的基础上,测算了不同情景下中国新能源汽车的锂回收潜力,结果显示:①虽然中国新能源汽车的锂...     

产品创新速度的经济性分析

越来越多的企业，把加快新产品开发和投产上市的速度作为创新成败的关键，然而创新速度并不是决定商业成功的唯一要因素。通过建立数学模型，分析产品创新速度与产品性能之间的关系，找寻企业产品创新的最佳周期和最佳性能水平。     

利用MFCC的语音信息隐藏方法

信息隐藏是20世纪90年代逐步兴起的研究课题。语音信号的不特定的静音间隔使得它比较于音乐等其他音频信号缺少了很大的隐藏空间,而语音信号的信息隐藏在Internet和有线与无线电话信道又有着很好的应用前景。提出一种语音信号的信息隐藏算法,能够在MFCC参数中隐藏秘密消息,语音的短时能量具有的较强的稳定性,可以保证隐藏和提取时的帧的同步,使得对应的提取算法可以准确地从隐藏的语音中恢复出信息。本方法可以适用于Internet信道和局域网络或高速网络中的语音应用。