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为解决空间可展机构装配过程中无法对杆件进行精准定量调整的难题,针对杆件耦合与环约束复杂等特点,提出了一种空间可展机构装配误差建模与灵敏度分析的方法。首先,通过结构等效转换将空间可展机构分为两部分,并分别基于闭环矢量与虚位移法,推导出上述两部分的几何精度模型,然后利用线性叠加,建立了空间可展机构整体装配误差模型。在此基础上,运用偏微分法完成了空间可展机构误差灵敏度分析,实现了关键误差源识别。最后,以星载SAR卫星天线空间可展机构为数值算例进行了计算,结果表明:在杆长误差和铰链安装位置误差范围相同的情况下,单独调整支撑杆件能更好地满足装配精度要求,且星体连接杆尺寸误差对天线面板指向精度的影响尤为显...

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闭环矢量法 结构等效转换 空间可展机构 灵敏度分析 装配误差建模

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提出一种差动保护改进方案,利用特定电压、电流数据与线路电阻三者间可等效转换的特定电气三角平衡关系,辅以积分算法具有的低通滤波效果,将线路两端突变量差流作为动作量,将线路两端电压突变量差与线路电阻之比作为制动量,构造改进判据.理论分析表明,当线路发生区外故障时,动作量明显小于制动量;线路内部故障时,动作量大于制动量,判据设置清晰、明确.该方案对采样频率要求不高、整定简洁、结果清晰且不受分布电容电流的影响.以我国±800 kV特高压工程为参照搭建仿真模型,设置3种典型故障对保护判据进行仿真验证.结果表明,所荐方案具有可靠性高、判别灵敏的特点,能准确、快速地识别区内、区外故障,具有较好的工程运用前景...

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差动保护 电气三角平衡 电压制动 积分滤波算法 特高压直流(UHVDC) 突变量

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为解决空间可展机构装配过程中无法对杆件进行精准定量调整的难题,针对杆件耦合与环约束复杂等特点,提出了一种空间可展机构装配误差建模与灵敏度分析的方法。首先,通过结构等效转换将空间可展机构分为两部分,并分别基于闭环矢量与虚位移法,推导出上述两部分的几何精度模型,然后利用线性叠加,建立了空间可展机构整体装配误差模型。在此基础上,运用偏微分法完成了空间可展机构误差灵敏度分析,实现了关键误差源识别。最后,以星载SAR卫星天线空间可展机构为数值算例进行了计算,结果表明:在杆长误差和铰链安装位置误差范围相同的情况下,单独调整支撑杆件能更好地满足装配精度要求,且星体连接杆尺寸误差对天线面板指向精度的影响尤为显著。

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闭环矢量法 结构等效转换 空间可展机构 灵敏度分析 装配误差建模

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提出一种差动保护改进方案,利用特定电压、电流数据与线路电阻三者间可等效转换的特定电气三角平衡关系,辅以积分算法具有的低通滤波效果,将线路两端突变量差流作为动作量,将线路两端电压突变量差与线路电阻之比作为制动量,构造改进判据.理论分析表明,当线路发生区外故障时,动作量明显小于制动量;线路内部故障时,动作量大于制动量,判据设置清晰、明确.该方案对采样频率要求不高、整定简洁、结果清晰且不受分布电容电流的影响.以我国±800kV特高压工程为参照搭建仿真模型,设置3种典型故障对保护判据进行仿真验证.结果表明,所荐方案具有可靠性高、判别灵敏的特点,能准确、快速地识别区内、区外故障,具有较好的工程运用前景.

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差动保护 电气三角平衡 电压制动 积分滤波算法 特高压直流(UHVDC) 突变量

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本发明公开了一种星载SAR天线空间可展支撑结构装配精度预测方法，首先进行空间可展支撑结构等效转换，建立可展支撑结构几何精度预测模型，然后建立人工神经网络误差补偿模型，再建立组合预测模型，实现可展支撑结构杆件精准定量装调；本发明能够定量计算天线面板的偏摆角度偏差与位移偏差，为保障星载SAR天线空间可展支撑结构装配精度，实现杆长精准调整提供了坚实的理论支撑。本发明中的装配精度预测方法不仅便于快速计算，还考虑了影响星载SAR天线空间可展支撑结构装配精度的全误差源，所预测结果更加准确。

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本发明公开了一种弧齿锥齿轮的全工序加工方法，包括如下步骤：1)给定大轮齿面；2)设计齿轮副的接触特性目标；3)确定大轮齿面相关参数；4)确定小轮目标齿面参数；5)确定小轮使用频率较高一面的加工参数；6)确定小轮另外一面的加工参数；7)完成小轮齿面的展成。解决了现有技术的全工序加工方法将摇台结构机床的调整参数等效转换到Free‑form式CNC机床上，不利于制造出啮合性能良好的齿面的问题。本发明是直接面向Free‑form式CNC机床的四轴联动全工序加工方法，能够保证加工出设计齿面的同时加工出设计齿深, 加工出的弧齿锥齿轮的啮合性能良好。

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作为海上风电系统规划的重要内容，可靠性评估在海上风能的经济开发和高效利用中发挥着重要作用。针对海上风电系统的特点，本文总结归纳了其可靠性评估的关键问题并逐一突破，进而建立海上风电系统的可靠性模型，提出了系统化的解析评估方法，并结合算例进行了详细分析。具体包括如下研究内容。 1）分析了海上风电系统的特点，总结了其可靠性评估的关键科学问题。根据风电场、换流器、联结风电场的多端直流系统（Multi-terminal Direct Current，MTDC）等组成部分在结构、运行和故障机理等方面的特点，指出了海上风电系统可靠性评估的三个难题：元件连接关系复杂的系统的等效简化、结构冗余且采用周期性检修系统的特性的刻画以及环境冲击下非独立故障的建模描述。 2）提出了系统可靠性的分层分析方法。首先阐述了关键元件、条件系统的概念，根据系统中关键元件的特点将系统分为上下两层，通过逐一评估上层系统的状态、计算下层系统的条件可靠性进而获得整个系统的可靠性指标。然后就三种典型关键元件及其等效化简方法进行讨论，同时给出下层系统的条件可靠性指标以及整个系统可靠性指标的计算方法。该方法能够实现系统的有效化简与等效转换，大幅缩减系统状态空间，与传统的元件故障状态分析法相比具有明显优势。 3）提出了周期更新系统的可靠性评估方法。首先定义了周期更新系统的概念，在结构冗余系统的可靠性模型的基础上讨论了系统可靠性退化现象，然后从可靠性函数出发对周期更新系统的数学模型进行了严格推导。此外，为了使周期更新系统便于作为子系统或元件参与到上层系统的可靠性评估中，采用基于更新过程的平均稳态可用率和平均稳态故障率指标建立了近似可靠性模型。 4）完善了系统可靠性共因失效分析方法。提出了“指定的m个元件同时从N状态转移到F状态的状态转移率”并进行了严格推导，完善了相似模型，使其能够应用于基于可靠性函数的可靠性模型中，填补了现有方法中频率计算方面的空白，扩展了相似模型的应用范围，增强了其实用性。 5）提出了海上风电系统可靠性评估的解析方法。首先给出了海上风电系统的可靠性评估框架。然后采用分层分析方法对海上风电场进行评估，提出保护区模型，大幅削减上层系统的故障状态空间；提出等值机组模型，简化条件系统的可靠性计算。在此基础上通过共因失效分析方法建模，充分考虑环境冲击的影响。同时采用周期更新系统的分析方法建立了模块化多电平换流器（Modular Multti-level Converter，MMC）的可靠性模型，考虑了子模块冗余配置与定期检修的影响，并且进行了灵敏度分析与综合经济分析，更运用共因失效分析方法计及环境冲击的影响。在此基础上，采用分层分析法对MTDC联结的海上风电系统进行可靠性评估，考虑了直流系统接线及运行方面的特点，提出直流线路等值元件模型，有效减少条件系统的计算量。 6）以一个由MTDC联结3个海上风电场组成的海上风电系统为例进行算例研究，分别对海上风电场、MMC和MTDC系统进行了详细的可靠性评估，包括基本计算、环境冲击影响分析、故障数据的灵敏度分析、元件故障率的灵敏度分析、评估方法对比以及方案综合经济对比。验证了本文方法的有效性，并获得一些有价值的结论。 本文的研究工作拓展了可靠性分析理论，有效解决了元件关系相对复杂的系统、采用定期检修策略的周期更新系统以及受环境冲击影响系统的可靠性评估问题。不仅结合海上风电系统特点，为其可靠性评估提供了系统化的解析方法，也为类似问题的解决提供了理论基础与应用范例。

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电力系统可靠性评估 海上风电系统 环境冲击 检修策略

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航空科技是国际竞争的战略制高点，是国家安全和国际地位的保障。航空发动机是飞机的“心脏”，高速，高温，重载，强扰动等极端恶劣环境导致其关键零部件的性能不可避免地发生衰退，不仅带来高昂的全生命周期维护费用，甚至导致灾难性事故的发生。因此，开展航空发动机关键部件的健康状态监测、故障诊断与溯源研究，对保障航空发动机安全可靠运行具有显著意义。 航空发动机结构复杂，振动测点距离振源较远，关键部件如大DN值主轴轴承和减速器齿轮毂，其故障动态响应呈现微弱性、混叠变异性和多源耦合性。针对传统的信号处理方法和经典的稀疏分解方法在发动机关键部件诊断中面临的瓶颈问题，本文提出了协同稀疏诊断理论，该理论的核心思想是建立与故障物理特性相匹配的正则化数学描述，并将其带入经典的稀疏正则、稀疏学习和稀疏分类模型，通过协同作用，实现复杂故障特征的“定制化”挖掘，进而高精度地辨识航空发动机关键部件的健康状态。 针对经典稀疏正则模型无法有效提取强谐波干扰下轴承微弱特征的问题，提出了加权协同稀疏正则算法。从故障特征统计特性出发，采用协同稀疏诊断思想的“协同正则”策略，研究了与故障特征相匹配的敏感性统计指标先验，并将其建模为权系数正则化因子，带入经典的稀疏正则模型，通过权系数因子与稀疏正则模型中正则化参数相协同，建立了轴承故障特征的物理统计指标与稀疏系数衰减率的“桥梁”，突破了传统稀疏模型中稀疏系数一致性收缩的缺陷，实现了以故障敏感特征为导向的稀疏系数“智能化”收缩。针对提出的加权协同稀疏正则模型，构建了基于ADMM的凸优化求解框架，理论分析验证了其快速收敛性能。数值仿真实验，验证了加权协同稀疏模型中权系数因子对于保留故障特征，滤除无关干扰的能力。最后，该方法成功用于航空轴承瞬态冲击成分的提取与微弱故障的辨识。 针对航空发动机大DN值主轴轴承故障诊断难题，揭示了大DN值航空轴承故障的时域动态响应混叠变异特性和频域冲击信息频带弥散性，分析了现有诊断方法的瓶颈问题，采用协同稀疏诊断原理的“协同学习”策略，建立了信号非局部相似先验与稀疏学习策略两者的协同机制，提出了非局部协同稀疏学习算法。首先，针对特征的混叠变异性，提出自适应字典学习策略来构造稀疏表示字典，克服了经典小波变换对混叠特征表征不足的缺陷。针对特征的微弱性，研究了旋转机械故障特征的非局部相似属性，提出用“非局部”的视角来观察时域信号，且任意一个信号样本都可以用与之相似的所有样本的加权平均来 “协同表征”，进而构建了非局部相似正则化项，有效衰减了噪声和无关谐波干扰。针对经典稀疏学习算法的“全局化”字典学习对多样特征表征不足的问题，提出了聚类稀疏学习策略，可实现多样化特征的协同稀疏表示。通过将非局部相似正则机制与聚类稀疏字典学习策略相协同，构造了非局部协同稀疏学习模型，并基于块坐标下降思想开发了其优化求解框架。仿真实验、精密轴承疲劳寿命试验和航空轴承故障模拟实验，验证了非局部协同稀疏学习模型对于大DN值航空轴承微弱混叠特征辨识的有效性。 航空发动机减速器齿轮毂裂纹故障动态响应特征微弱，受到发动机多源振动的干扰，同时减速器差动行星轮系复杂调制机理不清，因此难以有效实现齿轮毂健康状态的辨识。针对上述难题，本研究采用协同稀疏诊断理论的“协同分类”策略，提出了协同稀疏分类算法，其基本思想是将特征先验指导的稀疏滤波和数据驱动的稀疏分类相协同，通过前处理滤波滤除发动机的多源干扰，保留与齿轮毂相关的振动信息，进而利用滤波后的信号进行稀疏分类，使得分类信息定制于齿轮毂，从而实现齿轮毂健康状态的识别。本文首先基于等效转换原则，揭示了齿轮毂裂纹故障的经验调制模式；进而，针对齿轮毂早期裂纹特征辨识难题，采用“协同学习”策略，提出了自相似协同稀疏滤波算法，揭示了特征信息稀疏变换域内的自相似结构属性，建立了特征信息稀疏系数矩阵的$\ell_{2,1}$正则化约束，并将其与经典的稀疏学习模型相协同，实现了特征的“定制化”挖掘；最后，针对齿轮毂健康状态的在线辨识问题，基于“协同分类”的基本思想，利用滤波后的特征信息作为样本构建协同稀疏分类器原子库，实现了齿轮毂健康状态的高精度识别。某型号发动机整机地面台架测试，验证了自相似协同稀疏分类算法可实现齿轮毂早期裂纹故障的高精度识别，且算法具有较高的鲁棒性和泛化能力，为航空发动机运行安全提供了技术保障。

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齿轮毂裂纹 大DN值航空轴承 航空发动机 稀疏分解 协同稀疏诊断

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在前人研究波形钢腹板H型截面梁抗剪承载力成果的基础上,总结归纳了2种形式波形钢腹板在局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲3种情况下的临界应力计算公式,通过对不同计算公式的比较提出了推荐公式.利用大量的数值计算分析,分别找出影响2种波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力的因素,并得出2种不同波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力计算的等效转换条件.结合前人的试验数据和本文的数值计算结果,提出了剪切稳定系数的实用计算公式.结果表明:波形钢腹板H型截面梁的波高、平子面板宽度、波幅、波长应合理设置,过大或过小都将削弱钢梁的极限承载力;提出的剪切稳定系数的实用计算公式与数值分析结果和试验数据拟合较好,并且计算简便,便于实际工程设计应用.

Keyword ：

波形钢腹板H型截面梁 极限承载力 抗剪承载力 数值计算 有限元分析

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中心回线源装置的瞬变电磁场是一种涡流场,在地下主要以扩散形式传播.平面电磁波在地下介质中传播时具有反射、折射等电磁学特性,为了借鉴平面电磁波场测深成熟的解释方法,文中开展了从瞬变电磁涡流场测深数据到平面波场数据的快速等效转换的研究.通过大量的理论模型的正演计算、曲线对比,误差统计,对瞬变电磁场、平面波场在地下传播机制特性的分析,建立了一种由瞬变电磁测深视电阻率数据向平面波场测深视电阻率数据转换的时间-频率等效对应关系.利用这一关系式,把扩散场数据快速转换成等效平面波场测深数据.为进一步进行瞬变电磁拟平面波成像解释打下理论基础.

Keyword ：

等效转换 扩散场 平面波场 视电阻率 瞬变电磁

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