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基于非插值卷积自编码器的湍流降阶模型
1
作者 武频 张波 +1 位作者 宋超 周铸 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第1期149-153,共5页
降阶模型通过代理数值模拟,有效降低了大规模流体动力学问题的计算成本。其中,降维和重构方法是降阶模型的关键组成部分。传统的本征正交分解基于线性映射,常常在处理流场时损失大量非线性流动信息。全连接结构的自编码器在处理较大规... 降阶模型通过代理数值模拟,有效降低了大规模流体动力学问题的计算成本。其中,降维和重构方法是降阶模型的关键组成部分。传统的本征正交分解基于线性映射,常常在处理流场时损失大量非线性流动信息。全连接结构的自编码器在处理较大规模流场网格时会导致模型参数爆炸,难以有效训练。为了获得均匀流场快照,卷积自编码器一般需要在流场上进行均匀插值,这通常伴随着插值误差和不必要的时间成本。为解决这些问题,提出了一种创新的非插值卷积自编码器,该模型可以提取流场的非线性特征,降低参数量,避免插值误差和额外的计算成本。在二维圆柱绕流算例上,降维重构的均方根误差均约为1×10^(-3),速度云图和绝对误差云图展示了非插值卷积自编码器在重构方面的卓越性能。 展开更多
关键词 降阶模型 非插值卷积自编码器 降维重构
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空天飞行器气动弹性问题研究进展
2
作者 苑凯华 田海涛 +1 位作者 付志超 刘凯 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期275-285,共11页
空天飞行器经历起飞、高速飞行、入轨到再入返回等阶段,承受严酷的气动力、热、氧、噪声等复合作用,同时作为具有使用价值的自由往返于大气层和轨道空间的飞行器对结构轻质化要求更高,结构刚度低,热气动弹性问题突出,这类问题直接影响... 空天飞行器经历起飞、高速飞行、入轨到再入返回等阶段,承受严酷的气动力、热、氧、噪声等复合作用,同时作为具有使用价值的自由往返于大气层和轨道空间的飞行器对结构轻质化要求更高,结构刚度低,热气动弹性问题突出,这类问题直接影响到空天飞行器的气动性能、飞行包络和结构安全性等。详细阐述了空天飞行器面临的典型气动弹性问题,着重介绍了热弹性变形对气动特性及飞行轨迹的影响、与热气动弹性耦合的吸气式发动机进气性能变化、热颤振问题、壁板动气动弹性问题、高温氧化下的热气动弹性问题、变体过程中的气动/结构/运动耦合问题等。结合空天飞行器分析和设计的需求,有针对性地综述了在热气动弹性分析的降阶模型、不确定性分析和风洞试验等方面的最新进展,并对后续发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 空天飞行器 热气动弹性 颤振 降阶模型 不确定性 风洞试验
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基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建模方法
3
作者 牛海清 黄世杰 +4 位作者 王东 马海涛 范华 翁利国 刘刚 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期10-20,共11页
电力设备的物理状态感知是建设智能电网的关键点之一。数字孪生技术可实时映射并快速预测设备的物理状态,但现有建模方法难以满足电缆温度场数字孪生模型的实时计算要求。鉴于此,该文提出了一种基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建... 电力设备的物理状态感知是建设智能电网的关键点之一。数字孪生技术可实时映射并快速预测设备的物理状态,但现有建模方法难以满足电缆温度场数字孪生模型的实时计算要求。鉴于此,该文提出了一种基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建模方法。首先,建立电缆多物理场全阶模型,基于奇异值分解和响应面插值方法建立其稳态温度场降阶模型;然后,结合稳态温度场降阶模型及电缆表面温度数据,通过实时求解多回路电缆传热反问题重构当前的电缆内部瞬态温度场,并基于排管敷设电缆温升试验验证了方法的正确性。进一步地,将该方法应用于实际运行的10kV电缆的内部瞬态温度场重构,将重构结果作为已知初始状态,基于稳态温度场降阶模型和改进叠加法快速预测应急状态下的电缆导体温度。与全阶模型相比,电缆导体温度重构值的最大相对误差为1.76%,应急状态运行的导体温度预测误差为1.01%,单次重构和预测计算时间分别为8.1s和3.6s,计算效率分别提高约35555倍和6000倍。该方法兼顾了计算速度、计算精度和建模成本,对其他类型电力设备温度场数字孪生建模具有参考意义。 展开更多
关键词 配网电缆 数字孪生 降阶模型 温度场重构
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基于非线性动力学稀疏辨识的涡致振动系统建模
4
作者 季廷炜 王亮 +2 位作者 谢芳芳 张鑫帅 郑畅东 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期402-412,432,共12页
以二维和三维圆柱涡致振动(VIV)系统为研究对象,通过非线性动力学稀疏辨识(SINDy)的方法,识别VIV系统的结构响应模型和尾流振荡模型.对模型进行验证和分析,得到VIV系统的流固耦合模型,实现不同缩减速度下圆柱VIV位移和速度响应的预测.... 以二维和三维圆柱涡致振动(VIV)系统为研究对象,通过非线性动力学稀疏辨识(SINDy)的方法,识别VIV系统的结构响应模型和尾流振荡模型.对模型进行验证和分析,得到VIV系统的流固耦合模型,实现不同缩减速度下圆柱VIV位移和速度响应的预测.结果表明,采用SINDy算法,识别了带有附加阻尼的二维VIV系统的结构响应模型.该模型与流固耦合系统的动力学特征表现出明显的规律:当涡致振动系统处于锁定(lock-in)区域时,附加阻尼随缩减速度变大而基本保持不变,结构的无量纲最大振幅保持在较高水平;当涡致振动系统处于非锁定区域时,附加阻尼随缩减速度变大而呈现线性下降的特征,结构的无量纲振幅保持在较低水平.基于SINDy方法识别的二维VIV系统流固耦合模型和三维VIV系统结构响应模型有较好的预测能力,其中二维VIV系统流固耦合模型有一定的泛化能力.模型预测值能够表征原系统的运动特征,对二维VIV系统结构位移响应预测的相对误差小于6%,结构速度响应预测的相对误差小于5%,对三维VIV系统结构位移和速度响应预测的相对误差小于4%. 展开更多
关键词 稀疏辨识 涡致振动 流固耦合 降阶模型 非线性动力学
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面向数字孪生应用的大容量GIS整间隔稳态温升及降阶模型研究
5
作者 侯世英 罗澳 +3 位作者 杨帆 权帅峰 霍小晶 孙帅 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2300-2310,共11页
超高压、大容量、数字化电网目标架构对高压开关领域提出了新的挑战。为研究550 kV/8 000 A气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的稳态温升,解决获取温度场时存在模型自由度大、计算时间长等问题,该文研究了GIS整间隔模型... 超高压、大容量、数字化电网目标架构对高压开关领域提出了新的挑战。为研究550 kV/8 000 A气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的稳态温升,解决获取温度场时存在模型自由度大、计算时间长等问题,该文研究了GIS整间隔模型热特性并构建了基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法的温度场降阶模型以面向数字孪生应用。首先,建立了基于物联网的电力设备数字孪生实现架构,提出了数字孪生驱动的GIS状态感知方法框架。基于该框架,搭建了以珠东北站示范工程中的GIS为原型的虚拟实体模型,分析了模型在8 800 A时的磁密、损耗、温度以及气流流速分布,进而搭建了大电流温升试验平台进行验证,试验测量结果与仿真结果吻合度高。其次,采用拉丁超立方采样方法构建该模型在不同工况下的快照矩阵输入参数样本集,进一步对温度快照采用POD方法生成温度场降阶模型。最后,对比了降阶前后模型的计算时长与误差:降阶模型相较全阶模型的计算时长由小时级降至秒级,阶数为6时均方根误差为0.053%满足POD误差规范要求。该文研究结果可为大容量开关的设计和运维提供支撑,为数字孪生技术在开关设备领域的应用提供参考。 展开更多
关键词 气体绝缘开关设备 数字孪生 多物理场仿真 降阶模型 本征正交分解
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基于递归本征正交分解与强跟踪扩展卡尔曼滤波的结构损伤识别
6
作者 杨少冲 姚远 +2 位作者 刘家亮 雷振 方有亮 《振动工程学报》 北大核心 2025年第1期117-125,共9页
针对目前已有损伤识别方法难以实时跟踪结构损伤且计算量大的问题,提出了一种基于递归本征正交分解(recursive proper orthogonal decomposition,RPOD)与强跟踪扩展卡尔曼滤波(strong tracking extended Kalman filter,STEKF)相结合的... 针对目前已有损伤识别方法难以实时跟踪结构损伤且计算量大的问题,提出了一种基于递归本征正交分解(recursive proper orthogonal decomposition,RPOD)与强跟踪扩展卡尔曼滤波(strong tracking extended Kalman filter,STEKF)相结合的模型降阶与结构损伤在线识别方法,对动载荷作用下的结构损伤识别进行了研究。利用RPOD方法在线更新并实时建立反映结构状态的降阶模型,解决未知载荷作用下多自由度结构动力分析计算量大且难以收敛的问题,同时跟踪损伤的演化并对其进行定位;通过STEKF方法跟踪降阶模型的状态向量,识别因损伤而退化的降阶模型参数。分别采用六层剪切型框架的数值模拟与三层钢框架的模型试验验证了该方法的可行性,结果表明,所提出的方法能够准确建立降阶模型并跟踪降阶模型参数的时变历程,同时可以有效地识别出剪切型建筑结构损伤的位置和程度,即使在处理高程度噪声时仍有较高的精度。 展开更多
关键词 损伤识别 模型降阶 递归本征正交分解 强跟踪扩展卡尔曼滤波 数据驱动
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油浸式电力变压器温升计算场路耦合和降阶模型研究
7
作者 杨帆 胡星宇 王鹏博 《电工技术学报》 北大核心 2025年第13期4071-4084,共14页
数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而,基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此,该文基于M... 数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而,基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此,该文基于Modelica语言,构建了变压器的等效热流计算场路耦合简化模型以降低计算复杂度。模型结合本征正交分解(POD)对场计算部分进行降阶以提高计算效率。为验证所构建模型的有效性,该文对35kV油浸式自冷(ONAN)换流变压器开展温升实验。结果表明:计算时是否考虑散热器对绕组温升的大小和热点位置均有显著影响。在达到稳态时,所提模型与实验结果的最大绝对误差为1.37 K;所提模型在温升工况下的计算与三维全阶模型相比效率提升258.65倍,与全阶场路耦合模型相比速度提升5.1倍,证明所提模型在保证数字孪生模型计算精度的同时显著提高了计算效率。 展开更多
关键词 数字孪生 modelICA语言 场路耦合 绕组温升 降阶模型
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基于数字孪生的水泵水轮机实时监测系统
8
作者 李琪飞 李润涛 +1 位作者 辛路 陈祥玉 《流体机械》 北大核心 2025年第5期102-109,共8页
针对抽水蓄能机组运行过程中数字化、智能化水平不足,以及现有仿真软件计算耗时较长、无法满足数字孪生系统实时性需求等问题,提出了一种基于数字孪生技术的解决方案,旨在提升对水泵水轮机的监控预测能力。采用本征正交分解降阶方法建... 针对抽水蓄能机组运行过程中数字化、智能化水平不足,以及现有仿真软件计算耗时较长、无法满足数字孪生系统实时性需求等问题,提出了一种基于数字孪生技术的解决方案,旨在提升对水泵水轮机的监控预测能力。采用本征正交分解降阶方法建立降阶模型,并通过FMI协议将其集成至系统中,结合Open3D点云实现了可视化交互,整个过程仅耗时728.6 ms;同时,基于长短期记忆网络算法开发了压力脉动预测模型,用于运行状况的提前预测,且预测的准确性大于96%;此外,通过Unity3D平台开发完整的数字孪生系统,并验证了其有效性和可行性。研究可为抽水蓄能机组的数字化、智能化提供一种全新的解决方案,对水力发电行业的智能化升级和现代化转型具有重要意义。 展开更多
关键词 水泵水轮机 数字孪生 降阶模型 长短期记忆网络 监控预测
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基于数据驱动的变体机翼跨声速颤振分析 被引量：1
9
作者 万芸怡 黄锐 刘豪杰 《力学学报》 北大核心 2025年第2期523-534,共12页
激波运动和流动分离等诱发的跨声速气动非线性效应,可能会引发变体飞行器的颤振特性随构型显著变化,导致变体机构的轻量化设计面临严峻挑战.本文针对后缘变弯度机翼,提出了基于数据驱动的跨声速气动弹性建模方法,高效且准确地预测了后... 激波运动和流动分离等诱发的跨声速气动非线性效应,可能会引发变体飞行器的颤振特性随构型显著变化,导致变体机构的轻量化设计面临严峻挑战.本文针对后缘变弯度机翼,提出了基于数据驱动的跨声速气动弹性建模方法,高效且准确地预测了后缘变弯度角度参变过程机翼的颤振边界.首先,发展了基于计算流体动力学的变弯度流-固耦合数值模拟方法,对后缘变弯度机翼的跨声速非定常流动进行高精度模拟,获得给定激励信号下机翼表面的压力快照数据及气动力响应快照数据.然后,利用获得的训练数据,结合本征正交分解和带控制的动态模式分解方法,建立了能够可靠描述机翼运动和气动载荷分布之间关系的低阶状态空间模型.最后,利用所构建的低阶模型,进行了后缘变弯度机翼的跨声速气动力响应和颤振特性预测.数值仿真结果表明,所建立的数据驱动模型能够可靠预测跨声速条件下,后缘变弯度角度参变过程中机翼的非定常气动力、表面压力分布及颤振边界,变弯度角度的增加会使跨声速颤振凹坑提前出现. 展开更多
关键词 气动弹性力学 颤振 变体机翼 模型降阶 数据驱动建模
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基于POD-DNN降阶模型的油浸式变压器绕组稳态温升快速计算方法
10
作者 赵庆贤 刘云鹏 +3 位作者 刘刚 傅榕韵 邹莹 武卫革 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2423-2436,I0033,共15页
为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态... 为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态系数。然后,建立工况参数与模态系数间的深度神经网络(deep neural networks,DNN)代理模型,解决POD方法中非线性项求解效率低和控制方程依赖强的局限,同时设计网络正则化策略,避免小样本下模型过拟合。最后,将DNN代理模型预测的模态系数与对应的POD模态线性加权,重构绕组温度场。经验证,POD-DNN求解的绕组温升结果与Fluent仿真和试验测量高度一致,计算效率相较于全阶模型和Fluent仿真分别提升了247478倍和23056倍,该算法能够为变压器的在线监测、运行维护和绝缘设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 本征正交分解 深度神经网络 绕组稳态温升 快速计算 降阶模型
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多热源系统全域温度场的实时重构策略
11
作者 张潞 叶彧维 +2 位作者 艾青 刘梦 帅永 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第2期25-32,共8页
在多热源系统的动态热管理中,全域热场分析与实时评估是核心要素,而传统的离散测量和重构技术难以实时获取温度场动态变化。为此,提出一种基于离散测点的全域温度场重构策略,通过引入奇异值分解提取温度场的特征基函数,并引入灰狼优化... 在多热源系统的动态热管理中,全域热场分析与实时评估是核心要素,而传统的离散测量和重构技术难以实时获取温度场动态变化。为此,提出一种基于离散测点的全域温度场重构策略,通过引入奇异值分解提取温度场的特征基函数,并引入灰狼优化算法对重构离散测点的布局进行优化,通过与离散测点值结合,建立全域温度场的关联系数矩阵。采用数值实验,基于4种类型热源系统验证了该方法的可靠性。结果表明:测点布局优化后,4种温度模型的理论重构误差水平显著降低了至少3个数量级。采用该方法对某多芯片PCB的温度场进行重构,与数值实验结果对比显示温度场平均误差为0.12℃,均方根百分比误差低于1%,验证了该策略在实际应用中的可靠性,为电子设备热控热分析提供了参考依据。 展开更多
关键词 模型降阶 最小二乘 温度场重构 布局优化
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数据驱动的流场稀疏数据建模
12
作者 王鸿鑫 徐德刚 +2 位作者 周楷文 李林文 温新 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第5期684-690,共7页
流场实时感知与预测在航空航海等领域具有十分重要的应用价值,但是往往面临流场维度高和实时测量信息少等挑战.针对该问题,提出一种数据驱动的流场建模方法,通过线下建立稀疏数据与高维流场映射,实现线上流场实时重构.线下建模中,针对... 流场实时感知与预测在航空航海等领域具有十分重要的应用价值,但是往往面临流场维度高和实时测量信息少等挑战.针对该问题,提出一种数据驱动的流场建模方法,通过线下建立稀疏数据与高维流场映射,实现线上流场实时重构.线下建模中,针对流场高维度挑战,使用本征正交分解等方法对数据进行降维,提取主要流场空间模态.采用正交三角(QR)分解方法,挖掘流场模态敏感性特征,优化测点位置.利用时间延迟的动态模态分解,显著降低测点数量.在线上重构中,基于实时稀疏测量数据与数据驱动模型,实现对当前和未来时刻全场流场的预测.在圆柱尾涡流场测试中,使用该方法并采用20个稀疏测点,得到的全场重构误差可达10%以下. 展开更多
关键词 数据驱动 降阶模型 动态模态分解 位置优化 稀疏数据 流场重构
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一种高效高精度小样本的流固耦合代理模型
13
作者 钱志浩 丁陈森 +4 位作者 许灵辰 郭朝阳 喻月 罗词金 刘谋斌 《力学学报》 北大核心 2025年第4期803-815,共13页
针对传统流固耦合数值模拟计算效率低、建模成本高的技术瓶颈,本研究使用了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与高斯过程回归(Gaussian process,GP)的数据驱动降阶模型(reduced order model,ROM)实现了流固耦... 针对传统流固耦合数值模拟计算效率低、建模成本高的技术瓶颈,本研究使用了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与高斯过程回归(Gaussian process,GP)的数据驱动降阶模型(reduced order model,ROM)实现了流固耦合问题的代理仿真.通过融合无网格粒子法对流固耦合问题的仿真结果,构建了高保真流场数据集,重点实现了高维流场特征提取与多物理场耦合响应预测两大关键问题,建立了流固耦合ROM.该模型基于POD方法建立流场本征模态空间,实现数百万维流场数据的低维特征表达(维度约简率可达99.8%),并结合GP非参数化建模框架,在仅数十个训练样本的条件下即实现了高精度预测.数值实验表明:在内插情况,模型对流场的平均预测误差在2%左右;当参数外推范围达5%时,最大相对误差仍保持在4.7%以内;即便在参数外推20%的严苛工况下,模型仍能保持定性可靠.效率测试表明:本ROM的计算耗时仅为传统SPH方法的10%左右.该方法可成功应用于:(1)不同密度比工况下的结构沉没过程动力学预测,其流固耦合核心特征捕捉误差在5%左右;(2)水下运动体尾迹场重构,表面波高预测与仿真结果的平均误差约为2%.研究成果为海洋流固耦合问题的分析提供了高效计算工具. 展开更多
关键词 流固耦合 降阶模型 代理模型 高斯过程 本征正交分解
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模型不确定转子系统动力学降阶模型构建方法
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作者 励精为治 刘保国 +1 位作者 刘彦旭 张义彬 《机电工程》 北大核心 2025年第3期472-480,共9页
转子系统进行动力学建模时引入的不确定因素会使其产生模型不确定性,而采用模型不确定建模法建立的动力学模型通常维数较高。本征正交分解(POD)能够从系统中提取出主要的特征信息,从而在降低模型维数的同时,保留其关键的动力学特性。因... 转子系统进行动力学建模时引入的不确定因素会使其产生模型不确定性,而采用模型不确定建模法建立的动力学模型通常维数较高。本征正交分解(POD)能够从系统中提取出主要的特征信息,从而在降低模型维数的同时,保留其关键的动力学特性。因此,针对转子系统不确定动力学模型维数较高的问题,基于POD方法,提出了一种模型不确定转子系统动力学降阶模型的构建方法。首先,建立了转子系统确定性动力学模型,计算了确定模型的临界转速和振型;然后,根据确定模型的低阶振型和实验振型,对不确定模型的散度参数进行了识别;最后,采用非参数建模法和POD方法建立了模型不确定转子系统动力学的降阶模型,搭建了转子实验台,将不确定降阶模型得到的振动响应均值与实验测得的振动响应进行了对比研究。研究结果表明:当转速在3000 r/min~4000 r/min内,模型不确定降阶模型得到的振动响应均值与实测结果更为接近,差异不超过10%,证明该降阶模型对转子系统动力学特性的描述具有准确性和可靠性。研究结果为高维复杂转子系统的动力学建模方法和更高转速工况下振动特性的预测提供了理论参考。 展开更多
关键词 本征正交分解 转动机件 转子系统 模型不确定 降阶模型 动力学特性 散度参数识别
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负载变流器直流侧阻抗降阶模型适用性分析
15
作者 唐欣 屈贝 +3 位作者 李晓萌 唐凯璇 何洋 李珍 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第8期197-207,共11页
负载变流器的负输入阻抗特性削弱了直流配电系统的稳定性,高阶负载变流器模型给系统失稳主导因素分析带来困难,因而在分析过程中通常将负载变流器等效为负电阻或是负电感,然而,二者在中频段与实际变流器阻抗模型契合度较低导致稳定性分... 负载变流器的负输入阻抗特性削弱了直流配电系统的稳定性,高阶负载变流器模型给系统失稳主导因素分析带来困难,因而在分析过程中通常将负载变流器等效为负电阻或是负电感,然而,二者在中频段与实际变流器阻抗模型契合度较低导致稳定性分析结果不准确,且二者的适用频段范围模糊限制了其实际应用。为获得更为精确的简化模型并分析负电阻模型和负电感模型的适用性,文中首先建立直流配电系统中直流/交流(DC/AC)负载变流器的直流侧阻抗模型。然后,基于连分式近似法对直流侧阻抗进行降阶,得到与实际模型高度契合的一阶降阶模型。该模型由包含功率信息的负电阻和包含主电路以及控制参数的负电感组成,而后推导出负电阻模型和负电感模型的适用频段。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台和实验验证了负电阻模型和负电感模型以及降阶模型在直流配电系统各频段稳定性分析中的准确性。 展开更多
关键词 直流配电系统 变流器 降阶模型 稳定性 阻抗建模
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基于POD-神经网络的格尼襟翼压力分布预测
16
作者 董锦昊 董锦洋 唐怀平 《力学学报》 北大核心 2025年第4期829-842,共14页
针对加装格尼襟翼翼型气动特性数值仿真计算效率较低这一问题,提出一种融合本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与神经网络的混合预测方法.通过POD方法从压力分布数据中提取前i阶主导模态,构建表征压力分布核心特征的低... 针对加装格尼襟翼翼型气动特性数值仿真计算效率较低这一问题,提出一种融合本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与神经网络的混合预测方法.通过POD方法从压力分布数据中提取前i阶主导模态,构建表征压力分布核心特征的低维空间,再基于各阶模态对应的特征向量重构数据集,并通过神经网络模型分别学习其非线性映射规律,最终集成多尺度预测结果实现压力分布的高精度重构.该方法提出一种基于POD与神经网络的联合预测方法,有效解决了传统单一模型在翼型表面压力分布预测中局部流动细节捕捉能力不足问题.以加装格尼襟翼的RAE2822翼型为研究对象,基于高精度CFD仿真生成多工况压力分布数据,经验证仿真结果与实验数据最大偏差低于6%.实验结果表明,该方法的预测准确率提升至91.11%,对不同工况差异的捕捉能力显著增强,相较于随机森林算法,预测精度提高了18.83%.此外,该方法在计算效率方面也有明显提升.本研究不仅提高了加装格尼襟翼翼型气动特性预测的精度与效率,还为解决类似复杂气动问题的数值仿真提供了新的思路. 展开更多
关键词 降阶模型 格尼襟翼 随机森林 神经网络 压力分布
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基于解耦模型预测控制的三相交错并联三电平DC-DC变换器均流控制策略
17
作者 孙曙光 徐永海 +2 位作者 袁敞 宋昕一 陈怡薇 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第14期13-26,共14页
针对三相交错并联三电平DC-DC变换器相间电流易受参数失配影响而不均衡的问题,提出一种基于解耦模型预测控制的均流控制策略。基于虚拟电压源对变换器进行拓扑等效,建立了变换器的平均状态方程。在此基础上,引入扩张状态观测器补偿相间... 针对三相交错并联三电平DC-DC变换器相间电流易受参数失配影响而不均衡的问题,提出一种基于解耦模型预测控制的均流控制策略。基于虚拟电压源对变换器进行拓扑等效,建立了变换器的平均状态方程。在此基础上,引入扩张状态观测器补偿相间电流差值中的耦合扰动,并基于控制环路的解耦关系提出一种具有间接控制变量与归一化代价函数的解耦模型预测控制。所提均流控制策略通过多控制环节的独立寻优,在实现变换器相间均流的同时可兼顾输入电压均压与平均输出电流跟踪的控制目标。同时,对解耦电流内环进行降阶等效,简化电压外环控制参数设计。最后,通过实验验证了所提均流控制策略的有效性。 展开更多
关键词 三相交错并联三电平DC-DC变换器 均流 扩张状态观测器 解耦模型预测控制 降阶等效
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基于数字孪生的真空蜗轴泵扬程与流场特性预测方法
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作者 连加俤 蔡晨阳 +1 位作者 许静 谢杭清 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第7期572-583,共12页
蜗轴泵是一种真空排污泵,在船舶真空排污系统中有广泛应用,其高效的负压推动大幅提升了系统的清洁与除臭能力。蜗轴泵的运行状态直接影响系统的稳定性,因此,准确快速预测其性能成为当前亟待解决的关键问题。为应对这一挑战,数字孪生技... 蜗轴泵是一种真空排污泵,在船舶真空排污系统中有广泛应用,其高效的负压推动大幅提升了系统的清洁与除臭能力。蜗轴泵的运行状态直接影响系统的稳定性,因此,准确快速预测其性能成为当前亟待解决的关键问题。为应对这一挑战,数字孪生技术凭借其高精度与实时预测能力,成为评估泵性能的理想工具。文章提出了一种基于正交分解(POD)和径向基函数(RBF)响应面方法的数字孪生预测系统,用于快速评估蜗轴泵在不同工况下的性能。通过拉丁超立方采样生成工况参数矩阵,并结合Twin Builder流场重构方法,建立了流场降阶模型数据库。通过利用径向基函数插值法构建TB-RBF模型,预测未知工况下的流场情况。与对比实验结果表明,该方法在27种验证条件下的预测精度超过96.5%,且单次计算时间仅为0.7 s,计算时间缩短了6676倍。该研究表明,基于降阶模型的蜗轴泵数字孪生系统在实时性能预测方面具有显著优势,性能指标包括蜗轴泵的扬程、流场压力及速度分布,可用于船舶真空排污系统的实时监测和优化设计。 展开更多
关键词 蜗轴泵 数字孪生 降阶模型 径向基函数插值 性能预测
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3D精细热网络直接降阶的永磁电机实时温升预测模型研究
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作者 郭玉敬 刘溪芃 +1 位作者 金平 徐瑞海 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第2期55-64,共10页
永磁电机凭借高功率密度及高效率等特性广泛应用于新能源技术、工业驱动等领域。针对当前电机热计算模型结构繁杂、计算量庞大等问题,提出一种基于3D精细热网络直接降阶的低阶热模型,并利用该模型对永磁电机温升进行实时预测。分析永磁... 永磁电机凭借高功率密度及高效率等特性广泛应用于新能源技术、工业驱动等领域。针对当前电机热计算模型结构繁杂、计算量庞大等问题,提出一种基于3D精细热网络直接降阶的低阶热模型,并利用该模型对永磁电机温升进行实时预测。分析永磁电机温升的分布特点,根据其结构和热路特征建立3D精细高阶热网络模型,并对该模型进行等效降阶,对比了不同阶数下各节点的温升计算精度,最终确定了由关键节点构成的直接降阶热模型。利用该模型对不同工况下电机关键节点的动态温升进行计算,并与实验测量及传统热路模型计算结果进行比较,验证了其计算精确性。该模型的计算速度与传统热路模型相当,但其计算精度更高,可实现电机实时温升准确预测。 展开更多
关键词 永磁电机 三维精细热网络 降阶模型 动态温升 实时预测
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基于国产流程模拟软件的气流床气化炉专业模型建模
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作者 安海泉 刘臻 +2 位作者 田钫丞 刘浩田 李振 《动力工程学报》 北大核心 2025年第7期977-984,共8页
以国产流程模拟软件Simtech Simulator为基础,集成了气流床气化炉的平衡模型、动力学模型和降阶模型,形成了一套气流床气化炉专业模型,并进行了实际工业气化炉的建模与验证。结果表明:建立的气化炉专业模型均能很好地预测空气产品(AP)... 以国产流程模拟软件Simtech Simulator为基础,集成了气流床气化炉的平衡模型、动力学模型和降阶模型,形成了一套气流床气化炉专业模型,并进行了实际工业气化炉的建模与验证。结果表明:建立的气化炉专业模型均能很好地预测空气产品(AP)水煤浆气流床气化炉的气化结果,其中动力学模型和降阶模型的预测精度较高,预测绝对误差小于0.5%,这表明所建立的模型具备较好的预测能力;该模型可用于研究气化温度、动力学参数等对气化结果的影响,并进行气化炉流场分析,为气化工艺的优化提供新的途径。 展开更多
关键词 气流床 气化炉 平衡模型 动力学模型 降阶模型 Simtech Simulator软件
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