不同开路电压松弛时间下基于等效电路解构的锂离子电池荷电状态估计（英文）

目的:开路电压是基于模型的电池荷电状态估计的必要参数,其测试耗时大、效率低。本文旨在测试各种电压松弛时间的荷电状态-开路电压关系,研究其对开路电压法和等效电路模型的荷电状态估计准确度的影响,提高开路电压测试效率。创新点:1.通过电路解构方法,将二阶阻容电路分解为简单路,运用二阶段递推最小二乘法辨识电路模型的参数;2.基于递推最小二乘法和卡尔曼滤波算法,建立电路参数辨识和荷电状态估计的的联合自适应算法,研究电池电压松弛时间对基于等效电路模型的荷电状态估计的影响。方法:1.通过电路解构技术和理论推导,构建辨识二阶阻容等效电路参数的二阶段递推最小二乘法辨识方法(图2和公式(4)~(9));2.将二阶段递推最小二乘法和扩展卡尔曼滤波器集成,建立适应工况变化的电池模型参数辨识和状态估计的联合算法(图3);3.通过电池测试,建立多温度和多电压松弛时间的荷电状态与开路电压的关系,驱动自适应联合算法,获得既保证荷电状态估计准确度,又缩短开路电压测试时间的电压松弛时间。结论:1.二阶段递推最小二乘法既能简化矩阵计算,又能够保证电路参数的辨识非负性;2.联合自适应算法能够适应工况变化辨识模型参数和估计荷电状态;3.联合自适应算法的结果表明,5 min的电压松弛时间既能保证荷电状态估计性能,又能极大地提高开路电压测试效率。     

镍氢动力电池建模仿真研究

采用便于工程应用的等效电路建模方法,建立镍氢动力电池等效电路模型;根据国内外电池测试规范,对电池模块实施了改进后的混合脉冲循环测试实验,获取模型参数辨识所需实验数据;进而分析了电池电压、内阻、电流、温度等参数之间的相关关系;采用多元线性回归分析方法方便地辨识了电池模型参数.最后在MATLAB/SIMULINK环境下建立了镍氢动力电池模型并进行了仿真测试,结果显示所建立的镍氢动力电池模型及其仿真精度比较理想.     

基于模糊贝叶斯更新的高拱坝施工进度仿真（英文）

目的:针对当前高拱坝施工进度仿真研究中施工仿真参数难以实现对现场施工状态的有效跟踪的现状,研究施工仿真参数实时更新方法,以提高施工仿真参数及仿真计算结果的准确度。创新点:1.通过贝叶斯更新方法,建立施工仿真参数实时更新方法;2.基于模糊集理论,并通过对隶属度的取值,实现对仿真计算过程中施工仿真参数变化的有效模拟。方法:1.通过对高拱坝施工过程的分析(图1),建立高拱坝施工进度仿真的模型(图2和3);2.基于贝叶斯更新方法,建立高拱坝施工仿真参数实时更新方法(公式(4)~(8));3.基于模糊集理论,实现仿真过程中施工仿真参数实时更新;4.将模糊集理论与贝叶斯更新整合,建立模糊贝叶斯更新方法,实现施工仿真参数实时更新(公式(17)和(18));5.将实时更新的施工仿真参数应用到施工进度仿真中,实现施工进度的仿真分析。结论:1.采用贝叶斯更新方法,减小了施工仿真参数与实际参数之间偏差程度;2.采用模糊贝叶斯更新方法,通过不断更新施工仿真参数,使得仿真计算结果与实际施工状态更为接近。     

土体含水率时域反射法现场测试经验模型研究（英文）

目的:建立含水率与介电常数间的经验关系模型是利用时域反射(TDR)技术测试土体含水率的关键。通过收集并建立包含45种土样418个试验数据点的数据库,提出一个土体质量含水率与表观介电常数间的经验公式,分析经验公式误差随土体类型、干密度、击实功、孔隙水电导率和温度等因素的变化规律,并提出考虑干密度影响的修正方法。创新点:1.基于电磁波相互作用理论,直接建立土体质量含水率和介电常数间的关系模型;2.通过数据拟合得到通用型经验公式,可在现场无标定快速高效地实现含水率测试。方法:1.通过理论分析,直接建立土体质量含水率和介电常数间的关系模型(公式(9));2.通过试验数据收集和回归分析得到通用型经验公式(图2和公式(10));3.通过影响因素分析,对公式的适用性和有效性进行分析(图3~7)。结论:1.该经验公式对常见的土体类型均能给出误差在±0.05 g/g以内的结果;2.在1.3~2.3 g/cm3的干密度范围内,该经验公式具有较好的适用性;在工程中常见的击实功和孔隙水电导率变化范围内,含水率测试精度可满足工程要求;4~30°C温度变化范围对本经验公式的计算结果无明显影响;3.利用该经验公式,对于特殊场地,可以不通过标定实现TDR现场测试,具有较好的实用性。     

基于Rayleigh-Love杆理论的非均质土中大直径桩纵向振动（英文）

目的:研究大直径桩横向惯性效应对其动力响应的影响以及与土体径向非均质性的关系。创新点:1.采用Rayleigh-Love杆模型模拟大直径桩,考虑其横向惯性效应;2.所建立的桩土相互作用模型能同时考虑土体的竖向成层性和径向非均质性。方法:1.采用Rayleigh-Love杆模型模拟大直径桩,建立桩土体系纵向振动控制方程(公式(1)和(4));2.通过求解方程,得到桩顶纵向振动频域响应解析解(公式(15))和时域响应半解析解(公式(16));3.通过参数分析的方法,研究横向惯性效应对桩顶响应的影响以及与桩身参数和桩周土径向非均质性的关系(图2~9);4.通过与工程实例的对比,证明本文解的合理性(图11)。结论:1.考虑横向惯性效应时,桩底反射信号后移,导致桩的计算长度大于其实际值;2.横向惯性效应的影响程度随着桩身半径、泊松比、桩周土软化范围和软化程度的增大而增强,随着桩身混凝土强度等级、桩周土硬化范围和硬化程度的增大而减弱;3.考虑横向惯性效应时的计算曲线与实测曲线更为吻合。     

基于数值模拟的低温风洞羽流扩散过程的参数敏感性分析（英文）

目的:低温风洞运行时大流量低温氮气被排放到大气环境中,对周围环境造成潜在的低温、缺氧危险。本文旨在研究羽流扩散过程中各变量(环境风速、环境风温度、相对湿度和排气出口流速)对羽流沉降的影响。创新点:采用考虑相变的低温羽流扩散模型,通过数值模拟对影响羽流扩散的各参数进行敏感性分析。方法:1.基于Hertz-Knudsen关系修正,考虑空气中水的相变,构建低温羽流扩散的数值模型;2.对照美国National TransonicFacility的羽流扩散数据和NASA的二阶分析模型的计算结果,验证本文所采用的数值模型的准确性;3.利用数值模拟,比较不同排放条件下近地面的最低氧含量和最低温度,并对各变量进行敏感性分析。结论:1.考虑相变的羽流扩散数值模型,相比NASA的二阶分析模型拥有更好的准确性。2.对于0.3m低温风洞的羽流扩散,高环境风速有利于羽流消散;高环境温度和高相对湿度能提升近地面的最低温度,但对近地面的最低氧含量影响甚微。3.当排气速度小于2 kg/s时,排气流速增大不利于羽流消散;当羽流速度大于2 kg/s时,排气流速增大有利于羽流消散。     

与裂缝腔联结的弹性板的大幅自主震动（英文）

目的:板腔系统中的裂缝会导致共振特性发生变化。本文旨在探讨裂缝的影响,推导其中的关系与相关公式,并控制计算精确的程度。创新点:1.通过椭圆积分方法破解控制方程,推导裂缝腔联结的弹性板的共振频率;2.建立理论模型,成功计算不同情况下弹性板的共振频率。方法:1.通过理论推导,计算裂缝腔大小、震动幅度与共振频率之间的关系(公式(10)~(12));2.与其它方法得到的数据进行比较,验证所提方法的可行性和有效性(图3和4);3.通过仿真模拟,推导裂缝腔对弹性板共振频率的影响(图5a~5c)。结论:1.板腔系统中的裂缝会导致共振频率出现重大变化;2.裂缝会导致一个额外的低频率共振点。     

基于实时监控的碾压混凝土坝施工仿真（英文）

目的:碾压混凝土坝施工过程中施工仿真参数会随着施工现场环境变化而变化。本文探讨实时监控方法获取的施工信息对施工进度仿真的影响,研究碾压混凝土坝施工仿真参数自适应更新方法,提高施工仿真的精度。创新点:1.通过碾压混凝土坝施工信息实时获取技术,分析计算碾压混凝土坝施工仿真参数;2.利用贝叶斯更新技术对施工仿真参数进行更新;3.利用模糊均生函数对坝区短期降雨量进行预测;4.建立基于实时监控的碾压混凝土坝施工仿真模型,对碾压混凝土坝施工过程进行仿真并与实际施工进度对比。方法:1.通过实地采集,获取碾压混凝土坝施工过程中实时施工信息(图2);2.通过理论推导,构建施工仿真参数先验分布均值和方差与后验分布均值和方差之间的关系,得到施工仿真参数更新方案(公式(16)和(17));3.通过理论推导,利用已知坝区降雨量数据预测未来短期内的降雨情况(图5);4.通过仿真模拟,得到施工仿真参数更新后的仿真成果并将其与实际施工进行对比,验证本方法的有效性和准确性。结论:1.施工仿真参数的准确性对碾压混凝土坝施工仿真结果准确性有很大影响;2.可以利用贝叶斯更新技术对施工仿真中的仿真参数进行更新,利用模糊均生函数对坝区短时期内降雨量进行预测;3.运用基于实时监控的碾压混凝土坝施工仿真方法对碾压混凝土坝施工过程进行仿真,仿真结果与实际施工进度之间的偏差明显减少,仿真准确性明显提高。     

铁矿石制粒粘附比预测及其对烧结过程中NO_x生成的影响（英文）

目的:铁矿石烧结需要对原料进行制粒,而焦炭被细粉颗粒覆盖,会影响其燃烧。本文旨在建立制粒模型分析粘附比例和粘附层的有效面积,并研究铁矿石制粒粘附层厚度对NO_x生成的影响。创新点:1.建立制粒模型计算多组分原料制粒的粘附比;2.结合制粒模型计算粘附比和在不同粘附比下进行NO_x释放实验,并对制粒中的焦炭进行合理分布。方法:1.通过理论分析,建立原料颗粒参数与制粒粒径分布的关系(公式(1)~(11));2.通过实验和制粒模型分析水分以及各种原料的特性对制粒粒径分布的影响(图4~10);3.通过管式炉实验分析不同粘附层厚度对NO_x释放的影响(图12和13)。结论:1.制粒模型可以用于多组分原料的制粒粒径分布和粘附比预测;2.粘附层对焦炭氮释放有较大影响,需要对烧结中的燃料进行合理分布;3.通过原料成分和对粘附比的预测,可定性分析铁矿石烧结过程中NO_x的排放。     

基于UKF算法的电池荷电状态SOC估算研究

新能源汽车锂电池荷电状态是反映电池及电源系统的重要参数,为达到实时估算SOC目的,基于无迹卡尔曼滤波算法提出SOC估算解决方案。在MATLAB/Simulink环境中建立一阶Thevenin等效电路模型和无迹卡尔曼滤波算法,通过建立混合功率脉冲特性实验,辨析出不同SOC和温度对电池模型的影响参数,将辨析出来的参数代入到UKF算法中进行仿真实验。实验结果表明,该荷电状态估算具有较高的精准度。     

基于机器学习算法估算根系土体特性的时空响应（英文）

目的:在绿色岩土工程中,浅层土体特性通常受到当地气候和覆盖植被的影响。本文旨在探讨自然环境条件下不同植物和大气因素(与树的距离、空气湿度和距离地表的深度等)与土体基质吸力的关系,通过一种机器学习方法建立简化的统计模型,并对浅层根系土体中基质吸力的时空变化进行估算和预测。创新点:1.通过一种机器学习方法(即遗传编程算法)建立土体基质吸力和五个选定的影响因素之间的关系;2.根据建立的统计模型,有效地预测了根系土体内基质吸力的时空变化。方法:1.通过现场监测实验(图3和4),量化土体基质吸力和不同影响参数随时间的变化(图5和6);2.通过机器学习算法,构建土体基质吸力的时空变化与五个选定的影响参数之间的关系,得到一个简化的统计模型(公式(11));3.通过误差分析,验证该简化统计模型在估算和预测土体基质吸力时空变化时的可靠性;4.通过敏感性分析研究不同参数对土体基质吸力时空变化的影响(图9);5.通过案例研究,验证利用该方法对根系土体基质吸力时空变化进行预测的可行性(图11和12)。结论:1.遗传编程算法可以有效地建立土体基质吸力和不同影响参数之间的关系,并能给出相应的数学公式以对土体基质吸力的时空变化进行可靠的估算和预测;2.基于方差的全局敏感性分析方法发现干循环时间和初始基质吸力对土体基质吸力的时空变化有重要影响,而且其他的植物和大气相关参数对土体基质吸力的时空变化也有不可忽视的影响;3.案例研究结果表明,本文所提方法可用于预测土体基质吸力的时空变化。     

基于卡尔曼滤波的新能源汽车动力锂离子电池SOC估算方法

由于进行新能源汽车动力锂离子电池SOC估算的过程中产生了滞回电压现象,导致锂离子电池SOC估算结果不准确,估算时间较长,为此提出一种基于卡尔曼滤波的新能源汽车动力锂离子电池SOC估算方法.采用双极化等效电路模型作为基础,加入二极管构建新能源汽车动力锂离子电池模型,消除滞回电压现象造成的理论误差;同时将模型离散化处理,辨识锂离子电池参数;根据参数辨识结果,采用卡尔曼滤波算法估计新能源汽车动力锂离子电池SOC状态.经实验测试结果表明,所提方法的SOC值相对误差基本控制在-0.5%～0.4%左右,所提方法不仅可以有效提升锂离子电池SOC估算结果的准确性,同时还能够有效减少估算时间.     

GM(1,1)模型背景值构造中参数n的公式推导及其应用

提出了一个计算简便,而且是经过严格理论推导得出背景值中参数的确定方法.先对严格指数序列形式推导得到优化背景值z(1)n(k)中等分数n与发展系数a的依赖关系公式,然后对一般序列给出了发展系数的估计式,再根据依赖关系公式求n,最后将优化背景值z(1)n(k)代入灰色微分方程求解发展系数a,进而获得了一个适用范围宽,模拟精度高的预测模型.最后通过实例说明了该方法具有可行性和优越性.     

基于Simulink的燃料电池汽车混合动力电驱动系统仿真

首先分析了燃料电池汽车混合动力电驱动系统基本结构并给出了等效电路,建立了电驱动系统的动态数学模型,主要包括:燃料电池系统、动力蓄电池、电动机和DC/DC转换器四个模块。采用最小二乘法对模型的参数进行了估计,典型工况下的估计结果显示模型的准确性。其次根据设计目标要求,设计了主要部件的功率参数,并提出了适合不同工作模式的车辆控制策略。然后基于Simulink软件平台,建立了前向式仿真模型。最后进行仿真试验,其结果分析表明,建立的电驱动系统模型有较好的动力性、经济性和平顺性,为燃料电池汽车整车研究提供了仿真平台。     

等效电路法动力锂离子电池组系统建模与仿真

以锂离子电池作为研究对象分析了多种电池等效电路模型的优缺点,最终选取二阶RC等效电路模型,搭建了仿真模型。该模型很好地表现了电池的输出特性,不仅直观地反映了开路电压(Open Circuit Voltage,OCV)-荷电状态(State of Charge,SOC)特性,更进一步反映了工作电压-荷电状态特性,对电池的SOC在线评估具有的重要作用。     

基于广义Bayes理论地基参数的Powell反演力学模型（英文）

目的:通过Powell优化反演方法建立Winkler地基参数的反演力学模型,获得地基参数的稳定数值解。创新点:根据Bayes理论,推导广义Bayes目标函数;利用Fourier变换,推求Winkler地基上简支板的Fourier闭式解,建立地基参数的反演力学模型。方法:1.根据Bayes理论,推导广义Bayes目标函数(公式(4))及地基参数的广义Bayes均值和方差表达式(公式(9)和(11));2.引入Mindlin理论,推导Winkler地基上板的控制微分方程,推求Winkler地基上简支板的Fourier闭式解;3.提出步长的一维自动寻优方案,结合Powell优化方法建立Winkler地基参数的广义Bayes反演力学模型。结论:1.地基参数的反演迭代过程稳定收敛于参数真值;2.与Kalman滤波方法和共轭梯度法不同,Powell优化方法的迭代过程不涉及目标函数的偏导数计算;3.广义Bayes目标函数能同时考虑不同测量点和不同测量次数的位移实测资料,计算效率更高。     

CFD模拟下基于风适宜度的沿海岙型地形选址分析——以东亚为例（英文）

目的:风环境直接影响居住建筑室内外自然通风、舒适度以及污染物扩散情况。本文以居住建筑选址分析为目的,建立一系列针对东亚沿海岙型地形的风环境评价方法,分析影响风环境特点的主要因素,提出风适宜度评价模型,探讨风环境与主要地形因子之间的相关性。创新点:1.建立东亚沿海典型岙型地形的分类数据库;2.提出基于选址分析的风适宜度模型;3.建立风适宜度与地形因子之间的回归模型。方法:1.通过CFD模拟的方法,计算典型工况下20种岙型地形的风场(图5);2.通过理论分析和数理耦合的方法,构建风适宜度模型(公式(4));3.通过Logistic回归方法,分析风适宜度与地形因子的相关性。结论:1.风适宜度直接受地形特征影响,开口面向来风向的岙型地形中风适宜度平均值最高,选址过程中应避开开口背向来风向的岙型地形;2.通过多元回归分析得出风适宜度和地形因子的相关性显著,其中海拔是决定风适宜度的主要地形因子。     

准双曲面齿轮接触印痕对安装误差的敏感性分析与优化设计（英文）

目的:准双曲面齿轮副在实际装配过程中不可避免地存在安装误差。本文旨在建立考虑多种安装误差的准双曲面齿轮啮合模型,对齿轮副啮合印痕特征(齿面分布位置、大小和方向)进行参数化建模,精确评价印痕对安装误差的敏感性,以及研究降低接触性能对安装误差的敏感度的方法,为准双曲面齿轮副的加工和安装提供理论依据。创新点:1.对准双曲面齿轮齿面接触印痕进行精确的参数化建模;2.建立考虑轴交角误差、偏置距误差以及大小轮轴向误差的齿轮副啮合分析模型;3.建立准双曲面齿轮副安装误差敏感度综合评价模型;4.通过优化齿轮加工参数,在齿轮副设计环节实现齿轮副安装误差敏感度的降低。方法:1.对准双曲面齿轮副安装误差和齿面接触印痕进行参数化建模,推导出表示接触印痕大小、方向和齿面分布位置的解析表达式(公式(1)～(3));2.建立考虑4种安装误差的准双曲面齿轮副啮合分析模型(公式(4)～(11)),得到不同安装误差对啮合印痕的影响(图5～7);3.建立准双曲面齿轮副安装误差综合敏感度优化模型(公式(15)),并基于改进的多种群遗传算法(图14)实现齿轮副安装误差敏感性的降低(图8)。结论:1.四种安装误差对准双曲面齿轮啮合质量的影响程度不同;其中轴交角误差的影响最大,其次是偏置距误差,而大小轮的轴向安装误差的影响最小,因此安装齿轮副必须注重轴交角及偏置距的安装精度。2.通过降低齿轮副安装误差综合敏感度,可在一定程度上降低系统对装配误差的敏感性;在齿轮副设计环节加入安装误差敏感度分析,优化机床加工参数,对装配后的啮合质量控制具有积极意义。3.考虑安装误差的轮齿接触分析模型能够得到不同安装误差对啮合印痕及传动误差的影响规律,是一种对失配状态下的准双曲面齿轮副进行无载啮合分析的有效工具。     

基于先进小波神经网络的HEV动力锂离子电池SOC估计(英文)

为了提高混合动力汽车(HEV)电池荷电状态(SOC)的估计精度,提出了一种基于先进小波神经网络的HEV动力电池SOC估计算法.首先,建立了基于先进小波神经网络的电池SOC估计模型.然后,通过数学推导证明了先进小波神经网络的收敛性.最后,利用大量HEV动力电池在行驶过程中充放电的数据样本,对神经网络进行网络训练.仿真结果表明,所提出的估计算法与传统SOC估计算法相比,提高了电池SOC的估计精度,有效地将估计误差从±8%减小到±1.5%.     

基于大型隐马尔可夫模型的宽带语音丢帧补偿(英文)

研究了在语音传输过程中由于参数丢失导致语音质量急剧下降的丢帧补偿问题.利用大规模隐式马尔可夫模型对自适应多速率宽带语音编码(AMR-WB)的ISF参数进行建模,然后对丢失的ISF参数进行基于最小均方误差(MMSE)准则的最优估计,将估计的ISF参数和前帧的ISF参数进行加权以平滑估计值,得到补偿的ISF参数.在接收端,利用ISF参数的估计值进行语音合成.将本算法的合成语音和由G.722.2标准附件Ⅰ的基准补偿的合成语音进行比较,仿真结果表明,本补偿算法可以得到更好的性能,在频率加权谱失真和信噪比这2种评价准则上都有所改善,信噪比提高约2.41 dB,频率加权谱失真下降约0.885 dB,证明了该算法的有效性.