一种改进的放射性气体扩散高斯预估模型算法*

通过对放射性气体扩散的特征描述,针对高斯预估模型存在的缺点,引入了动态变化的泄漏强度,并通过夹角系数的方式将风速和放射性气体自身的扩散速度合成,得到对气体扩散起到关键作用的合成扩散速度,进而更好地模拟了放射性气体扩散过程中在不同时段、不同区域、不同气流状态下的气体浓度。最后通过实验仿真模拟,表明该算法在一定条件下能够有效地计算出放射性气体泄漏后的不同时间点和不同气流状态下的扩散浓度空间分布,能够较好地模拟放射性气体扩散的动态变换过程,对放射性气体泄漏事故现场的预测和评估具有很好的辅助决策作用。     

封闭空间中的气体泄漏扩散仿真

在三维有限元计算模型FEM3基础上,利用ViziCAD的前处理和MATLAB软件的数值计算和可视化功能,实现了气体（氧气）在封闭空间中的泄漏扩散仿真,模拟了气体泄漏扩散的动态过程,给出了气体泄漏扩散的效果图以及浓度变化曲线图。该研究为气体泄漏扩散仿真探索了一条新的途径和方法。     

潜艇舱段氧气泄漏扩散的三维仿真

在研究潜艇AIP舱段的氧气泄漏扩模型基础上,研制了封闭空间中的易燃、易爆气体的漏扩散三维仿真软件（SD-LO系统）。SDLO综合利用了有限元前处理软件的网络剖分功能和MATLAB软件的二维及三维图形显示功能,模拟了AIP舱室内的氧漏扩散过程,最后给出了氧气泄漏扩散的效果图以及浓度变化曲线图,该文研究对潜艇安全监控预警系统的建立有一定的参考价值和指导意义。     

煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统设计

目前井下危险气体巡检机器人大多采用升降机构或固定探头的形式进行气体环境感知,对机器人的行驶灵活性产生了影响,且受机器人本体结构的限制,大多数巡检机器人只能检测到传感器安装范围内的局部气体环境信息,缺乏针对巷道任意截面空间内的气体浓度检测。针对以上问题,设计了一种基于气体扩散模型的煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统。该系统以气体扩散理论为基础,结合煤矿巷道气体环境特点,引入巷道壁帮围岩、风速、气体扩散系数对煤矿巷道气体扩散模型的影响,采用虚拟像源法和遗传算法优化BP神经网络智能算法建立了巷道气体扩散优化模型。通过传感器检测系统获取巡检机器人在行进过程中任意点的气体浓度等环境信息,代入气体扩散优化模型求解最优气体扩散系数,通过输入巷道某点坐标位置,可计算求解相应点的气体浓度分布情况,随着巡检机器人的移动,可获取其路径中不同巷道截面上气体浓度分布数据。实验结果表明,该系统能够解算出符合检测误差要求的巷道任意截面上任意点的气体浓度,并实现动态实时检测;克服了传统煤矿巷道气体检测方法的局限性。利用巡检机器人取代人工巡检作业,为煤矿井下气体智能检测提供了一种新思路与新方法。     

基于GIS的桌面应急演练系统

为了减少化学气体泄漏事故的伤害和损失,研究开发一个基于GIS的桌面应急演练系统。该系统采用基于高斯烟团模型的新模型和新数值化仿真运算算法模拟气体扩散,并采用一种车辆紧急调度模型和启发式求解算法进行人员调度疏散演练。最后,该系统在Flex架构下实现了前端交互式界面。桌面应急演练系统的研究有助于应急管理的信息化和智能化。     

基于超声法的微量SF_6泄漏检测

为实现对电力系统中设备内SF6气体泄漏监测,采用超声技术对其进行探测。通过微量气体浓度理论模型寻找出浓度与声速的相关特性,进一步建立单通道超声传感器检测模型,采用DFT数字相位计测相位差法求取声速,进而计算出SF6气体浓度。在研制的超声测量系统上进行SF6标准气体检测试验,该实验在设计的气体标定装置上进行,保证测量结果的可靠性。实验结果表明了该方法测量SF6气体泄漏的可行性,其精度可达μL/L水平,平均相对误差5%左右。     

检测NO 气体的双臂式光纤束传感系统的研究

本文建立了一检测有害气体的双臂式光纤束传感器系统 ,确定了传感器探头内光纤束端面上单根光纤的最佳排列方式 .对 NO气体的特性进行了研究 ,在不同浓度下 ,得到了 NO气体对光的吸收谱和某一波长下 NO气体吸收率随气体浓度、光程的变化特性 .实验结果表明在一定条件下 NO气体浓度与吸收百分比成线性关系 .该系统的响应时间仅为 5 s,恢复时间在 10 s之内     

直拉硅单晶非均匀相变温度场最优控制

针对直拉硅单晶固液界面相变温度场的非均匀性导致晶体直径不均匀问题,提出一种基于偏微分方程(PDE)模型的温度场最优控制策略.考虑生长速率波动的影响,建立了一种改进的提拉动力学模型,确定了域边界演化动力学关系.研究基于抛物型PDE的时变空间域对流扩散过程的温度模型,描述了域运动在对流扩散系统上的单向耦合.针对无限维分布参数系统建模控制难问题,采用谱方法进行系统近似,选取整个空间域的全局和正交的空间基函数,通过Galerkin方法对无限维系统进行降维,获得了该系统的近似模型.采用线性二次型方法控制晶体生长温度,通过仿真实验对相变温度场模型进行验证.结果表明,优化后的模型能够获得较为平稳的晶体生长速率,减小了生长直径的波动,使得固液界面径向温度分布更加均匀,验证了该方法的有效性.     

基于数据驱动的氚粒子扩散三维仿真系统

为了对氚安全包容系统中氚扩散数据的变化进行直观分析,实现氚扩散的计算数据在空间中的三维可视化,本文基于Unity3D引擎研发了氚安全包容三维虚拟仿真系统.本系统基于计算数据驱动粒子系统对氚的输运及泄漏扩散过程进行三维仿真,以中国聚变工程实验堆CFETR的排灰处理系统(TEP)作为案例,模拟了排灰处理系统中氚的输运及渗透...     

氚扩散虚拟仿真系统原型研发及其应用

为了研究氚泄漏时的动态扩散机制与事故风险,本文基于三维图形引擎研发了氚扩散虚拟仿真系统.采用预先危险性分析方法进行了氚系统安全分析,通过粒子系统方法模拟了事故中氚扩散的动态过程,基于虚拟漫游与仿真技术实现了人机交互仿真功能.以国际热核聚变实验堆（ITER）的氚提取系统仿真为案例,模拟了氢同位素分离柱与管道发生泄漏时氚的动态扩散过程和浓度变化情况,仿真结果为氚泄漏的安全防护提供了依据.     

KM6环控系统的湿度调节过程的数字仿真

KM6载入试验容器环控系统是在地面实验室为宇航员提供一定的氧氮比率和一定温湿度气体的系统，该系统采用超声波雾化器为系统加湿。该文介绍了环控系统的湿度调节方法，并建立了湿度调节过程中，加湿装置的的动态数学模型、气体湿度在管路中变化的数学模型及湿度传感器的数学模型，并用这些模型在Matrixx软件上进行仿真。仿真结果表明在试验舱温度较低、压力较高的情况下，能调节的最大相对湿度较大，反之较小。在试舱温验度高于一定值、压力底于一定值的情况下，系统调节的相对湿度达不到70％，这只能通过降低试验舱温度、升高其压力；或通过降低微调室的压力来达到。     

具有同步续流的电动车用直流电机控制器设计

由于直流电机控制器是电动车中的核心部件,又是故障率最高的部件,其损坏的主要原因是车辆持续重载运行时控制器功耗过大,而控制器通常又都安装在较密闭的空间里,通风不良,散热条件差,若功耗大就会造成温度快速升高,容易发生过热损坏。针对当前直流电机控制器续流损耗大、效率低的问题,提出了基于同步续流的直流电机控制系统设计方案,通过Matlab建立系统仿真模型,进行相关仿真研究来验证方案的可行性,大量的仿真研究结果证明了设计方案的正确性。     

跳频通信系统抗干扰性能仿真研究

跳频通信系统与常规定频通信系统相比具有较强的抗干扰能力。文中在介绍跳频通信基本原理的基础上,分析了在宽带阻塞干扰和部分频带干扰这两种常见干扰下的跳频通信系统的抗干扰性能,并借助计算机仿真工具MATLAB/Simulink搭建仿真模型,得到了在两种干扰下的误码率-信噪比曲线,从而验证了理论分析的结果。     

Modelling,on-line state estimation and fuzzy control of production scale fed-batch baker's yeast fermentation

Two soft sensors were developed for the estimation of biomass concentration and specific growth rate in fed-batch baker's yeast fermentation: one based on estimation of specific growth rate from process model, the other based on actual measurements. The first method of estimation gave satisfactory results under fixed initial condition where inoculum size was fixed. However the estimation was deviated when initial amount of seed yeast was changed under otherwise identical conditions. To overcome this problem, the second method of estimation was proposed. This method gave improved estimation even with varying initial condition. Fuzzy controller was designed based on the proposed structure using simulation model of fed-batch baker's yeast fermentation system in order to demonstrate effective use of neural soft sensors developed in this work. The controller determined substrate and air flow rate, relating to status of estimated specific growth rate, elapsed time, ethanol concentration and dissolved oxygen concentration. It has been tested on a simulated fed-batch production scale fermenter. The results demonstrated that the controller has generated substrate and air flow rates as an output acceptable in large scale.     

相位的可辨识性及极大似然反褶积

本文所述系统有两个特点:输入为不可量测的随机信号;系统可以具有不稳定的零点或 者说系统可以是非最小相位的.文中研究了将一类输入信号与具有正确相位的脉冲响应从输 出信号中分开的条件,并对以状态空间模型为基础的极大似然反褶积方法进行了改进.利用 合成数据进行了仿真研究,仿真结果验证了非最小相位系统的可辨识性.     

Improvement in demand-controlled ventilation simulation on multi-purposed facilities under an occupant based ventilation standard

The objective of this paper was to find an effective way of improving demand-controlled ventilation (DCV) simulation performed under an occupant based ventilation standard established in many countries. Two attractive DCV approaches, CO₂–DCV and RFID–DCV, were applied to DCV simulations for a theoretical public assembly space served by a dedicated outdoor air system (DOAS) with an enthalpy recovery device. A numerical model for predicting the real-time occupant number, required ventilation amount, CO₂ and formaldehyde (HCHO) concentrations under given conditions was developed using a commercial equation solver program. The current ventilation standard used in Korea was applied as a case of occupant based ventilation standards. It was found that the current standard might cause unstable DCV simulation results, especially under CO₂–DCV. This is because the ventilation rate (per person) indicated in the standard is the sum of the outdoor air required to remove or dilute air contaminants generated by both occupants and the buildings themselves, and not a pure function of occupant numbers. Finally, it makes DCV control unstable when ventilation flow is regulated only by the number of occupants. In order to solve this problem, the current occupant based ventilation standard was modified as a form of ASHRAE Standard 62.1-2007 showing good applicability to various DCV approaches. It was found that this modification enhances applicability of the current ventilation standard to CO₂–DCV significantly and can maintain acceptable HCHO concentrations during the entire time of operation. Fan energy reduction can also be expected from DCV operations.     

Control strategies for ventilation networks in small‐scale mines using an experimental benchmark

In view of the frequent ventilation network changes during production in underground mining, decreasing sensors and actuators without altering production control and safety is one of the chief engineering challenges. This work is focused on modeling identification and control strategies for underground ventilation networks in small‐scale mines using an experimental benchmark. Guidelines to obtain a discrete state space model are provided, considering the conservation laws in the network to define the structure of the linear model. The main purpose of the paper is to analyze the use of classic controllers in the mine ventilation system when there are limitations on the number of sensors and actuators available to design a feedback control system. A comparison of three classic control strategies is presented considering the a constraint on the available number of sensors. Experimental and simulation results are presented.     

级联长周期光纤光栅氢气传感器

为了监测某些特殊研究领域内狭小密闭空间里的氢气气氛,以防止氢气泄漏对产品和人员产生危害,研究了一种表面镀钯银合金（Pd-Ag）膜的级联长周期光纤光栅氢气传感器。本文简要介绍了检测原理,通过初步实验获得不同氢气浓度下的透射光谱,分析了对应的干涉条纹对比度变化规律,实验结果表明设计的传感器对氢气浓度具有明显的响应特性可以用于监测氢气。     

尺度变换在互连线高阶模型仿真中的应用

Wang氏RC互连线模型的状态方程避免了矩阵求逆,传递函数采用巧妙的递归算法,使互连线的高阶仿真得以可行。但是在用MalLab做高阶仿真中,当在传递函数向状态方程转换以及用传递函数作阶跃响应和波特图时还是会发生困难。研究表明,困难来自互连线电容C值太小以及仿真阶数过高。对于高阶仿真,增大电容C值是解决发生困难的唯一途径。经过证明,增大电容C值等同于对频率进行尺度变换。电容C值扩大后,对阶跃响应图的时间轴进行同比例缩小或波特图的频率轴进行同比例扩大,即可得到原图。     

液位控制系统中混沌运动的小脑模型控制

一般的控制系统可能会因为一些非线性故障转变为混沌动力学系统.液位控制系统中的比例反馈回路中存在非线性环节,使液位控制系统的运动成为混沌运动.针对这种情况下的混沌数学模型,通过仿真验证小脑模型神经元网络控制方法,仿真图说明控制方法对混沌模型进行有效控制,可以将稳态值控制到与期望值一致.同时小脑模型神经元网络具有计算速度快的优点,这种控制方法在实际工程领域中的应用值得研究.