风电系统中飞轮和蓄电池混合储能的控制策略

飞轮储能具有功率密度高、转换效率高和低污染等优点而逐渐受到国内外学者的重视,但是由于飞轮储能单位投资容量小,不适宜应对长时间变化负荷而未被大范围推广.蓄电池储能虽然能量密度大,但是频繁地充放电会缩短其使用寿命.飞轮储能和蓄电池储能结合的混合储能系统能够优势互补.以补偿风电场功率为目标,建立飞轮储能和蓄电池储能混合的储能...     

多线程并行紧致遗传算法的种群多样性研究

提出了一种新颖的多线程并行紧致遗传算法,该算法通过引入多线程机制来提高种群的多样性.基于连续优化问题的实验结果表明,所提出的多线程并行紧致遗传算法能够获得更好的种群多样性和取得更好的解质量.该算法同样可以应用到其他的演化计算领域.     

基于CS-PSO算法的电池储能系统多目标优化运行策略

为了充分发挥储能系统在智能配电网中的积极调节作用,提出了一种统一为成本量纲的电池储能系统多目标优化运行模型。该模型以一个完整调度周期的配电网购电成本、网络损耗费用及电压调节费用均最小为目标函数,以电池储能系统的充/放电功率为控制变量,并确保储能系统在整个调度周期的能量守恒及容量约束。再应用层次分析法计算各子目标权重,化多目标函数为单一综合目标函数。针对所提出的电池储能系统优化运行模型,提出一种改进的混合粒子群优化算法—纵横交叉粒子群优化(CS-PSO)算法。将纵横交叉算子引入粒子群算法,并采用交叉搜索的方法以维护种群多样性,再以电池荷电状态为粒子位置矢量元素,实现完整调度周期内储能系统优化运行策略的求解。最后,对含高渗透率分布式发电单元和电池储能的IEEE34节点算例进行仿真,对比分析了3个单一单目标与本文多目标的优化结果以及3种智能优化算法的计算性能,还分析了储能系统优化运行对系统电压质量的影响。仿真分析结果表明:多目标优化能够充分利用储能系统为配电网提供多种服务,使配电网获得最大综合效益;CS-PSO算法在求解非线性规划问题时具有很好的收敛特性及较高的计算效率,从而验证了所提模型及算法的有效性。     

应用有限元法分析碳纤维复合飞轮强度

针对碳纤维/环氧复合材料具有的各向异性的特点,分别采用弹性力学的解析法和有限元法对集成化储能系统中的碳纤维复合转子进行了强度分析,给出了碳纤维复合转子强度计算的解析公式,对有限元法在该问题中的应用进行了详细说明。文中最后对比了二者在应用中的差异,并提出了采用密度小、弹性模量低的材料做轴或在轴与飞轮之间添加弹性层,可以提高飞轮转速,最大限度地利用碳纤维增强复合材料的优良性能这一优化设计思想。     

基于NicheAGA-CGA的暴雨强度公式优化算法

为了寻求精度更高的暴雨强度公式,提出嵌入共轭梯度的自适应小生境遗传优化算法,该算法基于绝对均方差最小准则和相对均方差最小准则构建暴雨强度公式参数优化模型.通过标准遗传算法中引入小生境技术提高了种群多样性,同时与共轭梯度算法相结合增强了算法的局部搜索能力,使得遗传算法全局搜索能力强和共轭梯度法局部搜索能力强这2个优势有效结合,并应用于暴雨强度公式参数的优化计算.以北京、广州和郑州的降雨资料为基础进行暴雨强度公式优化研究,并将本文算法与传统方法和标准遗传算法进行比较.结果表明:运用本文算法对暴雨强度公式参数进行优化时,优化结果较好且能满足规范要求.与传统方法和标准遗传算法相比,优化结果具有更高的精度,为暴雨强度公式的推求提供参考依据.     

自适应交配限制概率的自组织多目标演化算法

为平衡多目标演化算法求解不同优化问题以及求解同一优化问题时不同搜索阶段的勘探与开采能力,并考虑到减小聚类算法辅助演化算法时产生的计算开销,提出了一种基于自适应交配限制概率的自组织多目标演化算法（adaptive mating restriction probability based self-organizing multiobjective evolutionary algorithm, ASMEA）.首先,ASMEA在每一代利用自组织映射（self-organizing map, SOM）算法建立了演化种群个体间的邻居关系,基于此关系有利于算子实施恰当的重组操作,并在演化算法后期产生优质解,与此同时,为了节省利用SOM建立当前种群个体之间的邻居关系时引起的计算开销,将SOM与演化算法相融合,交替地进行SOM训练与种群演化.然后,运用交配限制概率控制交配父代来源于SOM发现的邻居种群或者是整个种群,以分别加强开采和勘探. 最后,根据采用不同父代来源的重组在过去一定代数产生后代个体的效用,自适应地调整算法的交配限制概率. 利用ASMEA和5种具有代表性的多目标演化算法对标准测试题进行求解,求解结果表明:ASMEA在搜索质量、搜索效率以及可视化方面优于其他5种算法,从而验证了ASMEA算法对多目标优化问题具有良好的求解性能.     

基于蚁群算法的水库调度图优化研究

在满足发电保证率的条件下,以年均发电量最大为目标,建立了基于模拟的水库调度图优化模型。通过混合编码描述调度线的形状,采用蚁群算法优化关键点,求解模型。以隔河岩水电站为研究背景,开展隔河岩水库优化调度图编制研究。计算结果表明,较原设计方案,水库优化调度图年均发电量可提高0.32亿kW.h,提高幅度约1.21%,经济效益显著。     

嵌入演化策略的双种群遗传算法及其应用

针对标准遗传算法的局限搜索能力差、解的精度低等一些不足,提出了一种嵌入演化策略的双种群遗传算法,即用自适应遗传算法进行种群寻 ,用演化策略优化小种群。将该方法应用于非线性约束优化问题中,结果表明,该算法的局部搜索能力、精度和计算速度较改进前有明显提高。     

复合材料高速储能飞轮强度极限转速的确定

从复合材料的强度准则出发，提出了高速储能飞轮的强度条件，并结合有限元分析和优化设计思想，建立了基于强度的飞极限转速的数学模型，给出了相应的计算方法，作为算例，运用该方法计算了混合动力汽车飞轮电池中典型复合材料飞轮的极限转速，得到了相应的应力分布，为飞轮的设计开发提供了有效的研究手段。     

基于混合演化算法的圆度误差计算研究

提出了一种基于混合演化算法的形状误差计算方法。郭涛算法是一种优秀的非线性数值优化算法。文章首先给出了圆度问题的计算模型。然后介绍了郭涛及粒子群优化算法,提出了基于两者的混合演化算法。文章最后将算法应用到实际的圆度误差评价中,计算结果表明混合演化算法可实现圆度误差的精确计算。     

基于结构优化方法的单缸机机体轻量化设计

采用拓扑优化和形状优化相结合的集成优化方法,研究了结构优化方法在发动机气缸体轻量化设计中的应用.拓扑优化采用变密度方法,以缸体总柔度最小化为优化目标,以缸体重量为约束条件;应用形状优化对曲轴箱两侧壁面的厚度进行优化,以减重为优化目标,以最大应力不超过原缸体应力为约束条件.在最大爆发压力工况下优化后的缸体最大应力比原缸体低,应力分布更加均匀.结构优化方法应用于缸体的等强度轻量化设计,容易确定缸体的最佳形状,减少了重复设计验证的次数,可以大幅度缩短产品设计周期.     

飞轮壳结构刚度对机体NVH性能的影响

以某柴油机为例,研究飞轮壳结构刚度对柴油机机体振动问题的影响.建立发动机整机多体动力学计算模型,并对发动机虚拟样机模型进行试验验证;引入拓扑优化计算方法,以飞轮壳结构刚度最大为优化目标,飞轮壳体积比为约束条件,单元密度为设计变量对飞轮壳结构进行优化设计;并结合工程设计经验对优化后的飞轮壳模型重新建模.分析在安装新飞轮壳之后发动机机体振动和声学特性,计算结果表明,在对飞轮壳结构进行优化设计之后,机体振动问题得到了有效的缓解,辐射声功率级降低了0.3 dBA,提高飞轮壳结构刚度能够有效降低机体振动,改善机体振动、声学性能.     

一种新的混合差分粒子群优化算法及其应用

基于差分进化算法在收敛快速性及粒子群算法在种群多样性保持上的优势,提出一种新的混合启发式优化算法,其基本思路是将粒子群种群作为辅助变异算子,与差分进化算法种群进行交叉操作,产生的新子代继承了父代和母代的优势特性,从而避免了单一算法的早熟收敛和收敛速度过慢的问题。通过与已有的改进算法仿真对比,该算法能够有效的跳出局部极值防止算法早熟且收敛速度很快。最后,借鉴已有文献方法对混合算法在B2C路径优化问题中的工程应用进行了实验研究。     

球磨机的磨介碰撞能量及能量分布

磨介的碰撞能量是确定球磨机产量、产品粒度、粉磨效率、磨介及衬板磨损、磨机筒体与联接螺栓强度的关键参数.定义了3种碰撞能量,并用非线性优化方法对其进行了计算及分析.得到的最大质点碰撞能量和最大潜在碰撞能量均比最大降落高度状态下和理论适宜转速下相应的碰撞能量大,而与这些最大能量点对应的磨机转速比与以前方法所建议的转速比有所不同.最优操作参数下的单位时间的磨介总碰撞能量有显著提高,操作参数的可选范围更宽.     

基于 ANSYS 的 EP6柔性飞轮的结构分析

一体式柔性飞轮是用于汽车发动机上的一种新型飞轮,该产品在开发过程中不仅要求有一定的强度、刚度和转动惯量,也要求产品在多工况作用下有一定的可靠度、不易发生失效。建立了柔性飞轮的实体模型,通过有限元分析软件ANSYS分析模拟出柔性飞轮在多工况作用下的应力分布趋势,并分析了影响应力大小的因素,确定出飞轮在各种工况作用下所受的最大应力,并与实际工况作用下的试验结果进行对比,验证有限元结果的合理性,以期对柔性飞轮的优化设计有一定的指导意义。     

基于虚拟加工的数控车削过程优化

为了优化车削加工过程,提高加工效率,提出基于虚拟加工技术预测实际切削参数,采用数控程序优化实现数控切削过程优化的方法.应用轮廓多边形的工件模型表示法,研究车削过程中瞬时切削深度和切削速度的获取算法,进一步利用优化算法和数控程序修正,实现数控车削过程的优化.实际切削实验和分析对比表明:加工时间显著缩短,充分利用了机床加工能力,优化后的切削过程得到了改善,提高了加工效率。     

变密度法在气缸体轻量化设计中的应用

将变密度拓扑优化方法应用于发动机气缸体轻量化设计中.以气缸体上施加最大爆发压力工况下的载荷为边界条件,以气缸体总柔度最小为优化目标,以气缸体体积比为约束条件,以单元密度为设计变量,对气缸体进行拓扑优化.对优化后的结构重新建模,分析了在最大爆发压力工况下的应力分布.结果表明,气缸体质量减轻了5 kg,最大主应力与优化前相当,整体应力分布更加均匀,达到了等强度设计的目的.将变密度法应用于气缸体的等强度轻量化设计,有助于确定气缸体的最佳形状,并减少重复设计验证的次数.     

不同模量比对复合材料储能飞轮强度的影响

以材料的环向与径向模量比λ作为参量,利用ANSYS有限元分析软件,对给定尺寸不同材料的单层及双层异构复合材料飞轮转子进行强度计算,得出飞轮转子在高速旋转时的径向和环向应力分布规律。进而利用强度比方程求解各种结构的强度比,分析材料参数对飞轮转子强度的影响。