多股流换热器的柔性特性及柔性设计研究

本文从换热器的运行和调节特性入手提出了换热器柔性的概念,探讨了柔性特性与换热器变工况运行的关系,指出:柔性特性直接关系到换热器的变工况的运行性能,并且进而改变了换热器的设计思想。在分析了换热器传统设计方法的基础上,本文提出了考虑变工况运行的柔性设计思想,分别对多工况点等权重设计条件和多工况点不等权重设计条件进行了具体分析,并且相应地提出了虚拟工况点设计方法和主要运行工况点决定设计工况的方法。     

物料混合过程的自适应解耦控制

用来描述水泥生料混合系统静态特性的输入输出模型是多变量耦合且非线性的.提出一种可使该系统实现线性化和部分解耦的方案.继而设计了基于线性化解耦模型的自适应控制系统,该系统引入基于改进加权最小二乘法的成分估计器,实现高精度、强鲁棒控制.给出了仿真及实际运行结果,并与常规自适应控制作了对比.     

半柔性网络剪切模量的计算

采用ANSYS软件计算了二维半柔性网络的剪切变形,得到了纤维绕交点可自由旋转和不可自由旋转的剪切模量G_fix和G_free,分析了纤维交点数、长度、纤维力学参数对半柔性网络剪切模量的影响,对比发现G_fix/G_free存在极小值,G_fix/G_free≈1.05. 关键词： 半柔性网络 复杂网络动力学 软凝聚态物质 多尺度     

液压四足机器人的实时分散解耦控制

针对液压驱动四足机器人单腿协调性难以保证的问题,开发了一种实时分散解耦控制系统：基于PC-Based控制系统架构,在RTX环境下模块化了实时控制子任务,并对多任务的处理进行了实时调度,搭建出了机器人的实时分散控制系统框架;针对单腿系统设计了基于PID神经元网络的广义解耦控制算法,并将其嵌入到整体程序框架中,实现了多腿联动的分散解耦控制。物理样机实验表明开发的控制系统能够满足分散解耦控制算法的实时性要求,提高了四足机器人运动的协调性,进而保证其连续稳定地行走,具有一定的独创性与实用价值。     

直膨空调系统动态建模及温湿度解耦控制

基于压缩制冷循环的直膨空调系统可以通过调节压缩机转速和风机转速来实现室内热环境的温湿度同时控制,但由于系统存在工况范围大、干扰多、非线性、运行参数强耦合等问题,简单控制方法很难取得良好的温湿度控制效果。本文通过联立空调房间及直膨蒸发器的一阶微分方程,建立了直膨空调系统动态机理模型,并借利用实验数据完成了机理模型验证。利用模型分析了直膨系统降温除湿过程温湿度的交叉耦合作用。借助机理模型,设计了基于PID控制的双回路的温湿度前馈解耦控制器。该控制器通过在压缩机转速-干球温度控制回路和空气流量-含湿量控制回路分别设置前馈补偿器的方式实现了系统解耦。结果表明,所设计的前馈解耦控制器能较好的补偿直膨空调系统降温除湿过程的热湿耦合,实现室内温湿度控制的同时也具备较强的抗干扰能力。     

基于期望控制函数频率特征的解耦多变量控制

提出一种简单的解耦多变量系统比例积分微分(PID)控制器设计方法;首先,将多变量过程前馈解耦为多个独立单回路系统,利用解耦器对角环节保证解耦器的稳定性和可物理实现性;其次,针对每个已解耦单回路系统,提出同时考虑设定值跟踪、扰动抑制和鲁棒稳定性要求的期望闭环传递函数,由此得到期望控制函数,并基于期望控制函数的频率特征快速获取PID控制参数;最后,示例了解耦多变量控制器的设计过程;仿真结果表明该解耦PID设计法对一般多变量时滞过程的控制是有效的。     

考虑最佳入口温度的多股流换热器网络循环优化

针对于多股流换热器网络的应用优势,本文在衍生网络优化方法基础上,提出了考虑最佳入口温度的多股流换热器循环优化方法,即利用多股流换热器网络小面积换热器合并而不产生固定投资费用这一特点,将优化结果中存在公用工程的流体返回到另一种流体的入口并与其入口流体进行循环优化。结果表明,这种优化方法能够进一步发挥多股流换热器网络的优点,得到年综合费用更小、运行费用更低的网络结构。     

柔性关节机器人全局渐近稳定PID算法控制

"小误差放大,大误差饱和"函数能够提高柔性关节机器人位置的控制品质。利用这一函数,提出了比例-非线性微分加实时重力补偿(P-ND+)位置控制算法。应用Lyapunov稳定性理论和La Salles不变性原理证明了闭环系统的全局渐近稳定性。通过仿真,采用P-ND+算法能使机械臂和关节的稳定时间从1s减小到0.2s左右,结果表明该算法比传统算法响应速度更快,验证了提出的非线性控制(P-ND+)相对于传统的线性(PD+)控制具有更好的控制品质。     

多股流换热器优化运行和控制研究

本文针对板翅式平行流多股流换热器,从最小能耗运行方面进行了优化研究,获得了在不同目标函数下的最优运行工况。并且,结合对流换热场协同理论,提出了多股流换热器运行和控制优化方法:当被控制的目标流体入口发生工况变动后,为了保证其出口工艺条件,调节不同的辅助流体所需的能量投入是不同的,其中有一种最佳的调节组合可以实现能量投入量最小。     

多股流换热器网络优化的衍生网络法

从换热器网络综合及优化中相互矛盾的投资费用和运行费用分析入手,以多股流换热器代替两股流换热器网络,建立了一种网络优化目标的松弛技术,即在整体网络优化中允许小面积换热器的存在,然后通过多股流换热器对小换热器进行合并处理.结果表明,应用该方法进行换热网络的综合优化,可以充分发挥多股流换热器的优点,获得综合费用更低的换热网络结构.     

基于Goose LDW-PSO的管壳式换热器优化设计

管壳式换热器在工业中的应用越来越广泛,对于设计者和使用者来说使其费用最小化是一个很重要的目标。本文以最小化管壳式换热器的总费用为优化目标,提出了运用基于雁群启示的惯性权重线性下降粒子群优化算法(Goose LDW-PSO)对其进行优化设计。为了验证这种方法的有效性,用Goose LDW-PSO对管壳式换热器进行了优化设计,并与原始设计结果进行了比较。比较结果表明,虽然管子数目增加,但是换热器的总费用比传统方法少了很多。     

超结构换热器网络综合优化的遗传/模拟退火算法-Ⅰ.改进的换热器网络通用解方法

在换热器网络的最优化设计中,为计算其年度总费用,必须首先得到网络中各换热器流体的进出口温度.本文提出了分级超结构换热器网络中流体温度的显式解析解.这一新算法大大降低了它对计算机内存的要求,使其能适用于大规模换热器网络的温度计算和最优综合.     

超结构换热器网络综合优化的遗传/模拟退火算法-Ⅱ.遗传/模拟退火算法及应用

本文提出了用于换热器网络综合的改进的遗传/模拟退火算法.最优综合的模型基于本文第一部分所提出的通用解方法.所采用的遗传算法结合了模拟退火算法和爬山优化算法,同时引进精英策略和结构变异策略以增强算法的搜索能力.采用本文提出的算法对文献提出的算例进行了计算并得到了更好的结果.     

二区域U型埋管传热模型及其实验验证

以钻孔壁为界将垂直U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,从而构建了二区域U型埋管传热解析解模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,基于元体能量平衡法建立了考虑埋管流体温度沿程变化及U型两支管间热干扰的钻孔内U型埋管传热模型.实验验证表明,该模型预测出的埋管出口温度值与实测值的变化趋势一致,预测相对误差在6%以内.所建二区域U型埋管传热模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.     

具有前置公用工程的换热器网络的通用解法

本文在罗行等人提出的分级超结构换热器网络的通用解的基础上,提出一种将热冷公用工程放置于换热器网络每一级的冷热流体之前的带分流的分级超结构换热器网络数学模型,并根据这种新型的模型推导出换热器网络的出口温度和每一级流股节点的温度的计算公式,从而增强了分级超结构换热器网络模型的适用性.最后用实例证明所提出的数学模型的正确性.     

对流换热过程的热力学优化与传热优化

为了进一步明确对流换热过程中热力学优化与传热优化之间的差异,本文分别利用熵产最小原理、(火积)耗散极值原理针对两种边界条件下的对流换热问题进行分析,讨论熵产,(火积)耗散与有用能损失以及对流换热能力之间的关系.结果表明:熵产最小意味着系统的有用能损失最小,但并不反映系统的对流换热能力的强弱;而(火积)耗散取极值意味着系统的对流换热能力最强,但与系统的有用能损失不存在对应关系.因此,对于将降低有用能损失作为优化目标的换热问题应采用熵产最小原理进行分析;而对于需要将提高换热能力作为优化目标的对流换热问题应采用(火积)耗散极值原理进行分析.     

换热器集箱管组流动和换热分析

本文通过实验研究和理论分析，提出准确计算换热器集箱管组中流量分配的离散模型．应用离散模型对某台锅炉再热器的爆管原因进行分析，指出蒸汽侧流量偏差太大是造成超温爆管的主要原因之一．     

弹性管束换热器动态特性分析及仿真系统设计

在对弹性管束换热器进行合理简化和分析的基础上得到了描述其工作物理过程的数学模型,对其动态特性进行 了理论分析和数值求解,确定了当进水流量和蒸汽压力发生扰动时,弹性管束换热器出水温度的动态响应规律。为该类型 换热器控制系统的设计提供了依据。本文开发的仿真环境也可用于其它换热设备的动态特性模拟。