混合推进系统（精选9篇）
混合推进系统 篇1
飞机由于各种原因总存在模型不确定性, 这对飞机稳定性会产生消极影响。传统上, 机体与推进系统的设计是相互独立的。之所以需要研究综合飞行/推进控制系统, 原因就是飞机机体与推进系统之间以及推进系统内部各子系统之间存在着耦合作用, 并且这种耦合作用在现代高性能作战飞机上的表现尤为突出。因此, 所谓综合控制就是指在设计过程中, 全面考虑和利用各子系统之间的交联耦合作用, 从而使系统达到整体性能最优[1]。现以某型飞机作为研究对象, 在建立了飞行/推进系统数学模型后, 用混合灵敏度方法对控制器进行设计。
1综合飞行/推进系统模型
飞机系统是由两大子系统构成的, 即飞行系统和推进系统。从各子系统间的耦合关系出发, 建立综合飞行/推进系统的模型[2]。现只对飞机纵向运动进行研究。所建立的动态方程可表示为
其中状态向量x=[vαqθh N1 N2 P5Wf P2];u=[δe Wfe A CIVV RCVV BLCPr];y=[M Fθp2]。
v—飞机纵向运动飞行速度, α—迎角, q—俯仰角速度, θ—俯仰角, h—飞行高度, N1—风扇速度, N2—压气机转速, P5—涡轮出口压力, Wf—主燃烧室燃油流量, P2—压气机出口压力, δe—升降舵偏转角, Wfe—指令燃油流量, A—尾喷口截面面积, CIVV—进气导流叶片角度, RCVV—压气机导流叶片角度, BLC—压气机放气量, Pr—进气道总压恢复系数。
2控制器设计
2.1 H∞混合灵敏度控制理论
考虑混合灵敏度设计的反馈控制系统如图1所示。
图1中G (s) 是被控对象, 与待选的加权函数W1 (s) 、W2 (s) W3 (s) 构成增广系统;K (s) 是控制器; r、e、u、d、y分别为参考输入、跟踪误差、控制器输出、干扰输入和系统输出; y1、y2、y3是加权增广系统的评价信号。从r 到e、u 和y 的闭环传递函数分别为:
其中:S为灵敏度函数;T为补灵敏度函数。混合灵敏度问题是: 寻找真实有理函数控制器K 使闭环系统稳定, 且满足范数要求[3], 即
由图1可知, S 也是r = 0时干扰d 到输出y 的传递函数;‖S∞‖是闭环系统对干扰抑制能力和对命令跟踪能力的度量;‖R∞‖是对系统加性摄动允许摄动幅度大小的度量, 也是对控制器输出的约束;‖T∞‖是对系统乘性摄动允许摄动幅度大小的度量。相应的W1 (s) 是性能加权函数, W2 (s) 是对控制器输出限幅加权函数, W3 (s) 是鲁棒加权函数。由于H∞控制器的阶次等于被控对象和权函数阶次之和, 所以要尽可能选阶次较低的加权函数。
2.2 加权函数的选取
H∞控制器很大程度上取决于加权函数的选择, 不同对象、不同设计目标需要不同的权函数, 相互间没有特定的规律可循, 更多依赖于设计者的经验。本文给出飞行/推进综合系统加权函数的选取方法。
W1 (s) 的选择: 为提高系统带宽, 增强抑制干扰能力和跟踪能力, 性能权函数W1 (s) 应具有积分特性或具有低通特性。为控制超调量, W1 (s) 在低频段幅值应尽可能大。
W3 (s) 的选择:W3 (s) 在低频段增益应很小, 在高频段幅值应比较大, 保证W1 (s) 与W3 (s) 的频带不重叠, W3 (s) 具有高通特性。W3 (s) 要根据系统高频未建模不确定性选取, 可取一阶或二阶对角的非真有理函数, 保证较大上升斜率, 可以有效地抑制高频噪声干扰。
W2 (s) 的选择: 为不增加控制器阶次, W2 (s) 可取一较小的正常数, 表示加性摄动为一常数界。
W1 (s) 和W3 (s) 选择好后适当调整W2 (s) 即可[4]。
3 仿真与分析
根据以上分析选取的加权函数阵如下:
使用Matlab求得γ=0.745 2时的控制器, 绘制模型不变时和模型增益增加2倍时的阶跃响应图及奇异值图。
图4是灵敏度函数和W
4 结论
仿真结果证明, 采用加权混合灵敏度方法设计的飞行/推进综合控制系统在模型参数发生变化时, 仍能保证系统的鲁棒稳定性和良好的动态性能。说明了该控制方案的有效性和显著性, H∞控制器能使飞行/推进综合控制系统在模型参数变化时具有较强的适应性。
参考文献
[1]张从瑜.综合飞行/推进系统鲁棒控制器设计方法研究.西北工业大学硕士学位论文, 1998
[2]唐宏刚, 蔡元虎, 屠秋野, 等.综合飞行/推进系统H∞控制设计.飞行力学, 2006, 24 (3) :80—84
[3]Zhou K M, Doyle J C, Glover K.Robust and optimal control.New Jersey:Prentice_Hall, 1996
[4]高云霞.H∞混合灵敏度控制在主汽压系统中的应用.电力系统及其自动化学报, 2007; (1) 9:76—79
混合推进系统 篇2
记者：作为教育信息化的实践者，请您谈谈信息技术在学校教育教学中的作用。您认为学校的信息化建设工作重心是什么？
张永强：众所周知，学校中心工作是教学，数字校园建设的重心理所当然是教学的信息化，以服务老师“教”和学生“学”为重点，最终落脚点是方便学生学习，为泛在学习提供技术支撑和环境保障，这是我校信息化建设的最大特点。
通过信息技术应用，构建一个“线上”、“线下”相结合的教学环境。学生除了在课堂学习外，还能在网络空间独立学习，可以让不同认知水平的学生，按照自己的学习习惯，开展自主的学习活动;教师借助互联网络，掌握学生学习动态，开展有针对性的答疑解惑等;最后通过信息化教育，使学生具有终身学习的思想和掌握学习方法，使之在今后的工作中能独立解决学习问题。
我校信息技术应用是要改变传统教学的生态，真正打破传统课堂教学模式的时空局限，实现在教师引导下学生主动学习的模式，重点推广“混合式教学”，促进课堂“教”与“学”模式的翻转，即将“课堂”变“学堂”，老师由“演员”变“导演”。课堂上老师引导学生积极思辨、互助学习，课堂外学生根据自己的兴趣习惯，自主安排“线上”自学，并完成老师布置的学习任务，以此培养学生主动学习的能力;教学过程由“重教学任务完成”转变为“重知识内化，重吸收效果”，实现“教师少讲，学生多学”的目的。
记者：贵校在信息化建设过程中，将“混合式教学”模式作为数字校园的应用重点推广，能否谈谈您对“混合式教学”的理解？学校为什么会选择“混合式教学”作为教学模式改革的方向？
张永强：“混合式教学”就是要把传统学习方式的优势和互联网络学习的优势结合起来，这种教学方式要求老师在课程设计和知识传递中，将课堂教学与信息技术进行融合，使教学过程“线下”（面授教学）与“线上”（网络教学）有机结合，并根据学生特点达到一个合理的学时分配。
经过调查研究，中职学生对互联网络的学习方法抱有兴趣，而对传统的“知识填塞”式教学，心生恐惧和厌弃，他们渴望有多样化的学习方式和评价体系来改变自己学习的“命运”。
我们认为“混合式教学”能比较好地满足学生的这种心理预期。第一，中职学生经历过9年的义务教育，掌握了一定的学习方法和基本的知识技能;第二，人的智力发育有先有后，很多中职学生对高强度的灌输方式，有明显不适应性，不能像“颜回”那样“闻一知十”，需要更人性化的教育方式;第三，加入信息技术元素的混合式教学，使同步递进的传统课堂，多了一个“线上”自主预习的时间差，这样可以缓冲不同程度学生的理解进度，对学习行为稍慢的学生，多了一个可以通过网络弥补和吸收消化知识的渠道;第四，混合式教学，着眼的不是立竿见影的学习效果，是教会学生适应信息社会发展的学习方法，培养的是一种学习能力，靠一个阶段的学习成绩评价学生是不公平的，混合式教学具有教育的长效性，是更符合教育人性化的思想。
记者：与同类学校相比，贵校的“混合式教学”模式有什么特色？
张永强：目前中等职业教育普遍采用的是“2+1”的办学模式，即要求学生参加二年在校学习，一年社会或企业顶岗实习。这种模式缺乏学生毕业后继续学习的长期规划，学校先进的信息化教育手段的潜力也没有得到最大程度的发挥。
联合国教科文组织21世纪教育委员会发表的《学习：财富蕴藏其中》中指出：“人类社会正在转型，终身教育和学习型社会是唯一的答案”。未来学校发展的核心竞争力将是学生的学习能力。终生学习是常态，“一张文凭混一生”的思想将渐行渐远。
与同类学校相比，我校的“混合式教学”最大的创新特色，就是根据中职学校的学情分析，提出了“构建中职教育信息技术‘2+1+N’的人才培养目标”。这种模式与传统职教模式相比，最显著的区别就在于学习链的相对延长和信息技术的充分参与：不仅是在顶岗实习期间，甚至在毕业以后，学生都能通过网络进行继续教育、终身学习。
“2+1+N”的人才培养目标具体来说：“2”是学生在校两年的学习，能在老师的引导下，进行“线上、线下”多方位的混合式学习，养成一种能在网络上自主学习的习惯;“1”是学生第3年参加企业顶岗实习，师生能依托网络，开展远程实习指导、理论补修等，同时学生可以在网络平台完成实习汇报、师生沟通、与工厂师傅在线交流等，这种校外工厂师傅现场指导、校内老师远程跟踪的“混合式工学交替”模式，是解决顶岗实习教学难点的一项创新;“N”是终身学习阶段，学生一旦入学注册，其学号就是数字校园的终生账号，学生毕业后随时可以登录学校数字校园，自主学习、查阅资料，并与老师联系、沟通，交流等。
记者：请您简单介绍一下，为实现以“混合式教学”推动“2+1+N”的人才培养目标，学校主要是从哪几个方面来展开实践？
张永强：《国家中长期教育改革和发展纲要》明确指出“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。那么何为“信息技术对教育发展具有革命性影响”？
乔布斯曾经提出这样一个问题：“为什么计算机改变了几乎所有领域，却唯独对学校教育的影响小得令人吃惊！”而我国的一些学者认为：“信息技术对教育发展未能产生出真正革命性的影响，是由于没有触及教育系统的结构性变革”。
北京师范大学何克抗教授认为：“教育系统的结构性变革唯一衡量标准，就是传统的课堂教学结构改变了没有？”我校提出的“中职教育信息化‘2+1+N’人才培养目标”，就是要改变传统课堂教学的观念，知识传递可以通过网络进行，学习不再受时间地域限制，教育目标不再停留某个特定时期等，这些内容都会触及到原有“教育系统的结构性变革”。
为做好这项改革，我校在信息化的建设过程中，重视高端的引领作用，积极寻求清华大学教育研究院教育技术研究所的帮助，在程建钢、韩锡斌等老师的亲自指导下，我校在数字校园顶层设计方面，是从学生自入校至毕业的整个教育教学流程入手，分析教育教学活动的诸多影响因素;以教师、学生和管理人员为中心，体现的是“广泛共享、有效聚合、充分应用”的发展思想，站在全局的高度统一规划和部署，建设满足多种应用需求、具有良好的伸缩性、可选择性和可拓展性的数字校园。
具体的说，学校是从三个方面展开实践。第一，建设能支撑“混合式教学”的教育信息化环境，这部分任务主要是结合学校信息化试点校建设，核心是以服务教学为目的的数字化校园;第二，开展适合中等职业教育的“混合式教学”研究，这部分任务，主要是对如何开展混合式教学，提出具有指导实践意义的混合式教学活动指南;第三是实践混合式教学，促进学习方式和教育模式转变，这部分任务，是要求老师根据混合式教学指南要求，开展针对中职特点的混合式教学实践，并收集实践数据，逐步完善混合式教学经验，形成具有可推广应用价值的教学模式。
经过辛勤不懈的努力，我校在数字校园建设和混合式教学理论研究方面已经取得了初步成果，先后完成了《数字校园建设手册》和《混合式教学活动指南》，这两份材料都是在实践基础上的经验总结，具有很强的操作性，而对于混合式教学实践方面，我校教师都建设了自己的网络课程，学生都能开展网络环境下的自主学习，特别是第三年顶岗实习所建的网络对师生联系、校企联系、家校联系，提供强有力的保障。
记者：作为国家级重点中专学校，贵校对自身信息化建设有哪些规划？在信息化建设的下一阶段，学校将重点开展哪些工作？
张永强：我校已建成支撑混合式教学的数字化教学环境，初步完成了混合式教学在实践应用方面的尝试。展望未来，我校在信息化建设上，会按照既定的规划稳步推进，我校在信息化建设中，有一个很值得一提的“三个三年规划”。
第一个三年规划：信息化的基础建设（2009-2011年）：
2009年5月起，我校以“打好基础，扎实推进”为宗旨开展了一系列工作，包括坚持软、硬件的标准化建设、制订符合教育要求的统一信息标准，实现对校园信息基础设施、教学资源和教育活动的数字化改造，构建了一个能支撑教育教学的信息化环境，实现统一门户登录、统一身份认证和公共数据管理。
第二个三年规划：教学信息化的应用（2012-2014年）：
2012年初我校确定了校园信息化第二个三年规划，创造性提出“中职教育信息技术‘2+1+N’人才培养目标”，该阶段的重点是：以全面提高教师信息化素养，通过开展混合式教学为抓手，通过“线上”“线下”教学的有机结合，使教学方式更加灵活多样，让学生在一个比较宽松的教学理念下，通过自主的学习，提升学生的学习兴趣和自信力，从而达到“教师少讲、学生多学”的目的。
第三个三年规划：实现泛在学习理念（2015-2017年）
程建钢教授认为，随着信息社会的来临，传统教学将转变为混合教学，并最终向泛在学习方向发展。泛在学习又称无缝学习、普适学习、无处不在的学习等，顾名思义就是指无时无刻的沟通，无处不在的学习，是一种任何人可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息的方式。
我校的“中职教育信息化‘2+1+N’的人才培养”目标，将学生的终身学习纳入到教育规划，体现的就是一种泛在学习理念。因为我们深知，学生在校学习的知识毕竟有限，而且中职学生还处在未成年人阶段，他们毕业以后在工作中，肯定会遇到很多困难和问题，需要进一步学习或者得到学习上的帮助，我们的“N”设计，就是希望在学生最需要帮助的时候能伸出援手，为其知识进步和视野拓宽，实时送上教育的“及时雨”，使教育社会功效的“后显性”更加蓬勃辉发。
混合推进系统 篇3
混合网格由黏性区三棱柱网格及非黏性区四面体网格组成, 很多研究者对此类混合网格进行了相关研究。Pirzadeh[8]起初把层推进法应用于二维情况, 然后把该方法推广到三维情况, 并透过复杂几何体展示了算法的性能。L9hner等[9]采用层推进法对复杂几何体生成边界层网格, 并求解了N-S方程。Sang[10]等采用层推进法在壁面附近生成结构网格, 并同时应用于二维与三维情况, 并通过对机翼等几何模型进行数值计算验证了算法的性能。
在采用层推进法过程中, 计算节点推进矢量是非常关键的一个步骤, 在上述方法中, 节点推进矢量的确定是通过计算与该节点相连的所有面元法向矢量的平均值来确定的, 该方法对于相对平滑的流形能够产生合理的表面法向。然而对于离散复杂拓扑结构这可能违背流形的可视化条件即推进后新节点位置从所有流行面上看是可视的, 比如在离心泵的蜗壳隔舌处以及叶轮进出口处, 采用该方法计算生成的推进矢量可能会与当前的流行面相交, 从而不满足可视化条件。为此, 本文在层推进法的基础上, 采用一种新的计算层推进矢量方法生成三棱柱网格。同时对影响生成网格质量的因素如棱柱的层数和相邻棱柱层之间的比例系数进行相关研究, 在对离心泵中的叶轮及蜗壳划分的网格结果中显示, 棱柱层数越少, 网格质量越高, 且本文算法生成的混合网格比采用已有算法生成混合网格的质量要高。
1 混合网格生成
1.1 算法流程
混合网格的生成包括黏性区三棱柱网格的生成及非黏性区四面体网格的生成。三棱柱网格层推进的方法生成, 具体步骤如下:
(1) 表面网格的生成, 它以非结构化三角形作为三棱柱网格的初始面;
(2) 对物面的每个点计算推进矢量γ, 具体见1.2节;
(3) 对推进矢量进行光顺;
(4) 对物面上的点沿着推进矢量的方向进行推进;
推进步长由下列公式进行控制:
式中:δl为第l层黏性网格的空间分布长度;δ1为黏性网格的第一层的空间分布长度, 根据计算的需要由经验确定, 它必须保证与壁面相邻的第一个节点布置在湍流区, 同时为了较好的捕捉湍流边界层内的变化, 与壁面相邻的第一个节点还应同时位于湍流边界层内, 且湍流边界层内应包含若干节点, 这也要求了网格层数至少要有3层, r代表预先给定的网格压缩因子, 即相邻棱柱层之间的比例系数, 由于三棱柱网格层数及比例系数影响着网格质量及网格划分效率, 因此有必要对其进行测定, 具体见1.3节。当物面上所有的点都向前推进一步后就得到了推进面上的点;
(5) 把这些点按物面上的拓扑关系连接起来就得到一层网格, 并把当前推进面上的点当成物面上的点;
(6) 重复上述过程, 从而得到我们需要的三棱柱网格。
对于非黏性区的四面体网格按文献[11]中的方法生成, 从而生成混合网格。
1.2 节点推进矢量的确定
通常采用计算节点推进矢量的方法是通过计算与该节点相连的所有面元法向矢量的平均值,
式中:γP即为节点P处的推进矢量;ni是与P点相连接的第i个三角形面元的单位法外向矢量;N为与P点相连的三角形面元的个数。
由于离心泵结构复杂, 特别在蜗壳隔舌处以及叶轮进出口处, 采用该方法计算生成的推进矢量很容易发生与当前流行面相交的情况, 即不满足可视化条件。因此, 本文采用一种新的测定节点推进矢量的方法, 其涉及的参量如图1, 计算推进矢量的步骤如下:
(a) 通过寻找面元N1, N2, 确定流形中相交的构成最严重楔形的两个面。
式中:i, j为流行中任意的两个面。
(b) 创建面N1, N2的相交矢量I1。
(c) 构建矢量B位于面N1和N2的平分面上, 且其垂直于I1。
(d) 构建与矢量I1平行的线I, I满足下列条件:
(e) 寻找所有面元与I1相交的点P′t±, t±代表点位于P′的两边;
(f) 计算节点P推进矢量γP。
所有节点的γP值可以在开始进行推进之前求出来, 当推进了一层网格后, 所有节点的γP值要重新计算。
2 比例系数的确定
本文对影响网格质量的棱柱层数及相邻棱柱层之间的比例系数进行研究。图2 (a) 和图2 (b) 分别为叶轮和蜗壳中划分的网格质量随三棱柱层数及相邻棱柱层之间的比例系数的变化情况。从中可以看出, 图2 (a) 和图2 (b) 的网格质量的变化趋势有着很大的相似性, 棱柱层数越少, 网格质量越高, 在棱柱层数较少时, 网格质量随比例系数的增大而减小, 在棱柱层数较多时, 网格质量随着比例系数的增大, 先变小, 后变大。此外, 当比例系数增大到一定程度时, 网格质量在网格层数较多时出现保持不变的情况, 这是由于生成的三棱柱之间发生了重叠, 继续增加棱柱层数对生成的网格已经没有意义。
图3 (a) 、3 (b) 分别为叶轮和蜗壳中网格单元数随棱柱层数及比例系数的变化情况, 从图中可以看出, 两幅图变化趋势相近, 其中在三棱柱层数相同时, 网格单元数基本上是随着比例系数的增加而减少, 而在比例系数相同且较小时, 网格单元数随着棱柱层数的增加而增加。综上所述, 三棱柱层数越少, 网格质量越高, 网格单元数越少, 因此在数值算例中应选取较少的棱柱层数;而在棱柱层数较少时, 随着比例系数减小, 网格质量提高, 但此时网格单元数变多。因此, 基于计算精度和计算效率考虑, 推荐层数为3, 比例系数为1。
3 算例验证
为了验证本文算法生成网格的可靠性, 采用本文算法对叶轮和蜗壳分别划分网格, 通过上述分析, 划分的三棱柱网格层数选取为3, 相邻三棱柱之间的比例系数为1, 并与采用已有计算层推进矢量方法生成网格的质量统计结果进行对比。
图4和图5为采用本文算法与已有算法分别对叶轮及蜗壳划分的网格剖视图及其局部放大图。从局部放大图中可以看出, 采用本文算法时, 除了在生成三棱柱网格质量较差的第一层外, 层推进矢量几乎都垂直于层推进面, 正交性效果较好, 而已有算法的层推进矢量基本上都不垂直于推进面, 这很可能导致网格质量的下降。
通过开源的Gmsh网格软件对划分网格的质量进行测量, 其中网格衡量准则是基于体积与所有边长总和的三次方的比值, 表1为划分网格质量的统计结果, 可以看出, 采用本文算法对叶轮及蜗壳划分的网格单元数和网格节点数较已有算法稍少些, 且采用本文算法生成的网格质量要高于已有算法生成的网格质量。
4 结语
(1) 在比例系数相同的情况下, 划分三棱柱网格的层数越少, 网格的整体质量越高, 生成的网格单元数也越少。
(2) 在棱柱层数较少时, 网格质量随着相邻棱柱之间比例系数的增大而减小;在棱柱层数较多时, 网格质量随着比例系数的增大先减小后增大;在棱柱层数相同的情况下, 网格单元数随着比例系数的增大而减小;且比例系数相同且较小时, 网格单元数随着棱柱层数的增加而增加。
(3) 综合上述分析, 选取棱柱层数为3, 比例系数为1。通过与采用已有的计算层推进矢量方法生成网格相比, 得出本文算法生成的网格有着较好的正交性, 且质量较高。
参考文献
[1]Espadafor F J, Villanueva J B, García M T, et al.Experimental and dynamic system simulation and optimization of a centrifugal pump-coupling-engine system.Part 2:System design[J].Engineering Failure Analysis, 2010, 17 (7) :1 551-1 559.
[2]王洋, 王洪玉, 徐小敏, 等.冲压焊接离心泵叶轮有限元计算[J].排灌机械工程学报, 2011, 29 (2) :109-113.
[3]刘厚林, 董亮, 王勇, 等.流体机械CFD中的网格生成方法进展[J].流体机械, 2010, 38 (4) :32-37.
[4]Evazi M, Mahani H.Unstructured-coarse-grid generation using background-grid approach[J].SPE Journal, 2010, 15 (2) :326-340.
[5]ZHANG Laiping, CHANG Xinghua, DUAN Xupeng, et al.Applications of dynamic hybrid grid method for three-dimensional moving/deforming boundary problems[J].Computers&Fluids, 2012, 62:45-63.
[6]Ito Y, Shih A M, Soni B K.Hybrid mesh generation with embedded surfaces using a multiple marching direction approach[J].International Journal for Numerical Methods in Fluids, 2011, 67 (1) :1-7.
[7]Luo H, Spiegel S, Lhner R.Hybrid Grid Generation Method for Complex Geometries[J].AIAA journal, 2010, 48 (11) :2 639-2 647.
[8]Pirzadeh S.Three-dimensional unstructured viscous grids by the advancing-layers method[J].AIAA journal, 1996, 34 (1) :43-49.
[9]Lhner R.Matching semi-structured and unstructured grids for Navier-Stokes calculations[J].AIAA paper, 1993:93-3 348.
[10]SANG Wenmin, LI Fengwei.An Unstructured/structured Multilayer Hybrid Grid Method and Its Application[J].Chinese Journal of Computational Physics, 2004, 21 (4) :345-351.
混合动力系统的三种联结模式 篇4
混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车的整车性能。根据混合动力驱动的联结方式，混合动力系统主要分为以下三类：串联式、并联式和混联式。
一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下，电池就像一个水库，只是调节的对象不是水量而是电能。电池对发电机产生的能量和电动机需要的能量进行调节，从而保证车辆的正常工作。在早期，很多客车企业都采用了这种系统。
混合推进系统 篇5
一、集团推行混合所有制改革的意义
1、是集团深化改革的需要
目前,集团在深化改革上仍然面临着艰巨任务,大部分企业的体制机制还没有完全与市场接轨,管理水平与行业内优秀企业,特别是与市场活力、市场应变力强的民企相比还有较大差距。因此,集团应继续加大国企改革力度,加速机制和体制的转变,增强活力,提质增效,顺应发展的需要。混合所有制改革虽然不是国企改革的唯一方式,但却是国企改革的重要方式,也是国企未来发展的主要方向。
2、是获取资金、技术、市场、人才等资源的需要
集团产业依存度单一、系统性风险偏大,产业结构急需调整。集团正在加快推进产业转型升级,积极拓展科技信息、金融、医疗健康养老等新兴产业,在大力发展新兴产业的过程中,依靠自身的资金投入、技术研发、市场开拓和人才培养,加上体制机制不活,难以在市场中形成核心优势,从发展的速度和发展质量来看均不理想。在集团转型发展关键时期,混合所有制改革为集团提供了一个很好的解决方案,可以充分发挥国有企业的优势,与具有雄厚资金、核心技术、稳固市场、优秀人才的民营经济开展合作,实现共赢,使集团的发展迈上快车道。
3、是集团资本运作的需要
积极发展混合所有制经济,通过加快国企股份制改革,加快推动符合条件的国企整体上市或核心业务资产上市,是目前公认的发展观念。如集团现有1家A股上市公司,从行业发展、上市概念、财务状况和市场潜力等各个方面予以综合考虑,集团的生态绿化、科技信息、健康医疗、体育产业都具备在国内中小板、创业板和新三板挂牌上市的潜力。集团正加快上市源企业的培育,“十三五”期间,集团将力争实现6家企业挂牌上市。上市挂牌公司通过完全的市场运作,企业的活力得到有效发挥,其经营、并购以及作为融资平台,对集团的发展起着重要作用。因此,充分利用发展混合所有制的契机,促使条件成熟的成为混合所有制企业,向上市公司发展,为集团打造更多的资本运作平台。
二、天津市政建设集团推行混合所有制改革的思路和想法
集团正处于发展的关键阶段,深化改革是集团当前最重要的工作之一。集团正按照天津市制定的《关于深化市属国有企业改革的实施意见》来制定集团的深化改革方案。改革方案以出清一批空壳企业、出让一批低效企业、混改一批潜力企业、上市一批优势企业这“四个一批”为主要突破口,特别是以混合所有制改革作为放开搞活的有力抓手。
1、确定混改的企业(谁来混)及混的原则
一是原则上新设企业,除特定目的公司以外,都尽可能实行混合所有制。二是对现有的充分市场化的企业,根据不同产业企业的性质和特点逐步实行混改。三是根据集团发展战略需要,收购民营经济的股权。到“十三五”末集团混合所有制企业占比达到65%以上。混改原则是宜控则控、宜参则参,承担区域开发的平台企业、从事基础设施投资的企业承担着重点工程任务且投资周期较长,必须坚持国有或适度开展混合经营,但要保证国有绝对控股。涉及房地产开发、科技信息投资、金融、健康医疗养老等新兴产业,民营经济比较看好,且有丰富的资源和竞争优势,可以大力开展混合经营。对于集团内不具备竞争优势的市场化程度高的产业,例如酒店、餐饮等城市功能配套服务业,采取国有参股形式推进混合所有制改革。
2、确定混改的对象(与谁混)
一是与民营企业混合。多数民营企业有一定的资源,对市场变化比较敏感,反应较迅速,集团通过寻求与在各产业领域有合作意向的民营企业进行混合,快速获得稀缺资源和资金,迅速打入并占领区域市场。二是与外资企业混合。外资企业特别是大型跨国公司的发展平台、研发能力、品牌影响力等多方面优势,而且其管理体系较为科学,技术力量强,且能够统筹国际国内两个市场。集团选择合适的外资企业开展混改,有利于培养和提高自身的企业,更好的了解、适应国际市场,引进海外先进技术,为培养凝聚国际竞争力创造条件。三是企业管理层、员工持股。企业管理层、员工持股是企业工作人员利益和企业利益充分结合的一种混合所有形式,体现了对企业家人力资本的尊重,可以优化国有企业产权结构;更容易被国有企业管理层和员工接受,消除改革阻力;有利于改善国有控股企业的公司治理水平;有利于改制企业的平稳过渡;有利于留住核心人才。
3、把握混合所有制改革的方式(如何混)
当前混合所有制改革主要有四种实现方式:一是产权转让,国有企业将存量资产的一部分卖给非公有主体;二是增资扩股,引入非公有主体投资到国有企业中;三是新设企业,由国有企业与非公有主体共同投资设立新的企业;四是并购投资,国有企业将资本投入到非公有主体拥有的企业中去。上述几种方式中,产权转让方式已然成熟,对新设企业方式而言,实质障碍不大。增资扩股和并购投资因相关制度依据空缺,再加上往往涉及企业资本运作的商业秘密,对交易对手的选择也更加个性化、专业化。市场化操作有一定难度,还需要在股权公平市场定价机制方面展开有益探索。
三、推进国有企业混合所有制改革的体会
国有企业要在引入非公有制经济的同时,进行治理结构、人才机制、管理机制等方面的机制转变,完善现代企业制度,从而更具活力。只有商业化的公司治理机制才能与市场经济相容,才能为企业在市场体制中的优胜劣汰和存活发展提供制度框架。根据集团推进混合所有制改革过程中总结的经验,有以下几点体会。
1、控制控股比例
本文认为国有资本在大多数竞争性领域没有必要绝对控股,应考虑相对控股和参股。国企如果绝对控股往往影响了民营资本进入的积极性,而国企相对控股是比较合适的形态,不仅避免了产权单一、一股独大的现象,还有利于企业在资本市场方面的产权评估进场,也摆脱国企在用人机制上的束缚。控股比例有几个重要的节点:持股10%,在董事会中有一个席位;持股1/3,拥有对公司重大事务的否决权,在股权结构设置中常常可以看到将持股33%作为一种限定;持股50%,涉及控股与非控股的区别。在混改过程中应结合实际做好持股比例的控制。
2、加强公司治理
混合所有制改革的关键不在持股主体的多少,而在于企业的法人治理结构是否真的完善。要进一步规范董事会建设,建立健全股东会、董事会、监事会和经理层协调运转、有效制衡的公司法人治理结构。要给予非公有资本参与决策的权限,让非公有资本在董事会占据一定席位。国有监管方面,应给混合所有制企业的董事会充分放权,例如应该由董事会真正具有对职业经理人的选聘权和薪酬待遇的决定权。进一步完善监事会结构,在国有控股的混合所有制企业中,将更多的监督权分配给非公有资本、员工和社会公众;在国有参股的混合所有制企业中,国有企业应拥有更多的监督权。
3、建立市场化用人机制
按照市场化用人机制引进专业技术人才和职业经理人,不仅可以提升公司员工的经营管理水平,还可以实现经营管理者与职业经理人身份转换,并相应建立激励约束机制和退出机制。实施员工持股是对劳动创造价值的认可,形成资本所有者和劳动者的利益共同体是激发企业发展活力和动力的重要手段,也是符合经济发展规律要求的产权组织形式。未来通过发展混合所有制实施员工持股将是企业实现持续健康发展的重要途径。
4、加强团队建设
混合所有制企业发展的核心是团队建设,多元的股东资本决定了多元的价值取向,与合作伙伴设立发起公司的出发点要保持一致。只有这样,企业的发展才能更加顺畅。团队建设中必须做到决策层与管理层分开,既要照顾股东层的利益,也要兼顾管理层的利益。
5、运用好资本运作平台
混合所有制改革要运用好股票市场、产权市场、债券市场等市场平台。股票市场适合于较为成熟的大型国有企业,是混合所有制改革的主要平台;产权市场适合于非上市公司、非上市国企的混合所有制改造,特别是产权转让类和增资扩股类;债券以及包括PE在内的相关市场则可以为混合所有制改革提供股权外的多元化、大体量的投融资工具。除利用债券市场外,还可以利用PE以及银行信贷、信托、基金、租赁等其他各类金融工具和融资手段来解决混合所有制实现所需的资金问题。
6、稳妥规范推进混改
混合所有制改革要稳妥,对政策和主管单位的要求要理解透彻,把改革企业的情况摸清楚,实行一企一策,把已有的经验制度化、流程化,结合监督机制与完善保护国有资产的相关制度流程,保证操作透明、规范,有效防范国有资产流失。要强化监管,从管资产为主向管资本为主转变,按照《公司法》等法律和行政法规,通过法定程序对混合所有制企业进行监督,形成全面覆盖、权责明确、分类监管、流转顺畅的国资监管体系。
参考文献
[1]国家发展改革委体改司:国企混改面对面:发展混合所有制经济政策解读[M].人民出版社,2015.
[2]宋文阁、刘福东:混合所有制的逻辑:新常态下的国企改革和民企机遇[M].中华工商联合出版社,2014.
[3]齐桂珍:中国所有制理论博弈与演进:1978-2015年从公有制到混合所有制[M].国家知识产权局知识产权出版社,2015.
数据与服务混合加载系统 篇6
申请公布日:2016.10.26
申请人:中国地质调查局发展研究中心
地址:100037北京市西城区阜外大街45号
发明人:周顺平;李晨阳;万波;胡茂胜;左泽均;叶亚琴;杨林;商云涛
Int.Cl.:G06F17/30 (2006.01) I
交支流混合系统的仿真 篇7
本程序为交、直流系统潮流计算程序, 采用FORTRAN语言, 其中包括两个主程序:“数据输入程序DA”和“潮流计算程序NR”。主程序NR中调用四个子程序:“计算支流潮流子程序DCL”、“形成雅克比矩阵子程序JNR”、“形成雅克比矩阵因子表子程序FAC4”和“求解修正方程子程序SOL4”。
计算中选用直角坐标形式的功率方程, 采用“牛顿-拉夫逊”迭代法求解非线性方程组。在交、直流系统潮流计算中, 对直流系统的处理:将流经换流站的有功、无功功率当作交流系统的注入功率。采用交替迭代法交替地计算交流系统与直流系统的潮流。
“数据输入程序DA”视为“潮流计算程序NR”服务的, 它包括:动态节点编号优化和形成节点导纳矩阵等内容;用于形成NR程序所需的数据输入文件。另外, 它还可以与“暂态稳定计算程序TS”配合使用。程序计算规模为:500条支路, 300个节点, 100台发电机, 10条双端直流线路。若干程序在做少量的修改, 可是计算规模变得更大。
本程序具有根据直流系统运行要求和交流系统运行情况自动选取换流变压器变比的功能, 并且能方便地保证直流系统整流侧或逆变侧的直流电压和功率为给定值。这些功能对系统潮流调试带来了极大的方便。程序采用交替迭代法计算交流系统与直流系统的潮流分布。将流经换流站的有功、无功功率当作交流系统的注入功率。计算时, 先给定系统各点电压的近似值, 然后求出直流系统吸收或发出的有功、无功功率, 在将其作为交流系统新的注入功率, 重新计算交流网络的潮流、电压分布, 再返回直流系统计算其吸收的有功和无功功率……不断重复上述过程, 直到满足计算精度为止。
2 暂态稳定计算程序TS
2.1 TS程序功能介绍
TS程序是AC/DC电力系统暂态稳定仿真程序, 与AC/DC电力系统数据准备程序DA, AC/DC系统潮流程序NR配套使用。可计算大型交、直流混合电力系统的机电暂态过程。直流系统能计算调节器的影响。是用于电力系统规划设计。运行调度及科学研究等方面的大量计算。
2.2 TS程序特点
1) 可计算最大不超过300个交流 (负荷) 节点;500条交流支路;100台同步发电机组 (调相机组) ;10条双端 (单、双极) 直流输电线路, 并可计算换流站的调节系统。
A同步机可使用E’q恒定的经典二阶 (ω、δ) 模型或E’q变化的三阶 (E’q、ω、δ) 模型;发电机可考虑调速器, 调压器的作用;
B负荷可处理为恒定阻抗或感应电动机模型 (在感应电动机模型中可以考虑任意比例的恒定阻抗) ;
C直流输电线、换流站采用准态化模型;
D换流站可以考虑各种标准控制。例如:定α, β, δ, 以及定电流、定功率控制。
2) 可计算切发电机、切负荷、切无功设备、制动电阻及直流系统、交流系统故障对机电暂态过程的影响。
3) 采用改进欧拉法解系统微分方程。考虑到电力系统中各元件的时间常数相差较大, 程序中对时间常数较小的元件 (如电压调节器, 感应电动机, 直流调节器, 直流线路) 采用比系统微分方程求解步长小的分步长求解, 以提高精度。
4) 程序中交直流接口采用了外推预测、插值及迭代等数学手段, 是精度得以提高。
5) TS程序要求的系统。发电机, 调节器, 直流调节器, 直流系统参数及潮流结果都是以数据文件的形式输入。分别由专用程序 (D A, N R, RD) 形成数据文件。一次形成后可多次使用修改十分方便。采用人机对话的形式, 准备数据较方便。
3 交直流混合系统的实际分析
十三机系统的主要有关数据及线路结构如上图表所示, 这里我们给定8号机为无穷大机, 给定系统前后31-34支路加上直流线路。下面我们利用TS程序进行仿真研究, 首先我们选择支路29-30发生三相短路故障进行分析。
加入直流后的系统发电机的稳定性都大大增强了, 三相短路的影响也显得很小, 而且趋于稳定的速度也明显加快了。特别是11号和13号发电机距31-34支路比较近, 效果也相对比较显著, 1号与4号距较远就没有那么明显。特别是1号机, 距离故障线路和直流线路都比较远, 受影响后不稳定的程度也不是很大, 受到直流的作用也不是很大, 11号发电机相对距故障线路和直流线路都很近, 效果也都特别的明显。加入直流的支路, 距发电机远近不同, 对其影响的效果也不一样。下面我们再来看看, 加入直流前后结点电压的特性曲线。首先由31号32号和26号结点看出, 加入直流后结点的电压受到故障的影响相比不加直流来说减小了, 可以看出距接直流线路的支路较近的结点受到的影响比较大, 效果会更好些。但比较加入直流前后, 加入了直流对系统的稳定性还是起到了作用。
4 结论
我们主要是简单研究交直流混合系统加入直流部分前后对其暂态稳定性的影响通过对仿真程序的分析做了讨论和研究。在此只十三机系统做了简单的分析和研究, 通过比较系统发生三相短路故障时加入直流前后的稳定性影响, 得出了以下结论:
1) 加入直流后的系统发电机的稳定性都大大增强了, 三相短路的影响也显得很小, 而且趋于稳定的速度也明显加快了。
2) 加入直流的支路, 距发电机远近不同, 对其影响的效果也不一样。距离较近的效果会更明显。
甲醇灵活混合燃料系统研究 篇8
甲醇是低碳醇类物质, 与汽油的理化性质相近 (表1) , 但在燃烧特性方面有所不同, 不论掺烧 (定混合比) 、单一甲醇使用或用不同混合比例的灵活燃料都存在与发动机运行工况的最佳匹配问题。不同混合比例灵活燃料具有不同的理化特性和燃烧特性, 当这些不同的燃料应用于同一台发动机时, 其对发动机的要求是不一样的。
灵活混合燃料发动机的开发, 可以有效化解发动机使用低比例甲醇汽油过程中的高温气阻等风险, 同时解决高比例甲醇汽油的低温冷起动和非常规排放物控制等问题。而且, 采用灵活混合燃料系统, 汽油油路和甲醇油路是完全独立的, 可以根据各自的燃料特性进行专门的燃油输送系统的开发, 避免了燃油系统使用多种比例的甲醇汽油所需要面对的材料等方面的复杂局面。
本文中主要介绍灵活混合燃料系统的开发及其应用测试结果。
1 灵活混合燃料系统的提出
甲醇直接作为车用燃料应用有掺烧和纯甲醇应用两种主要形式。其中, 掺烧又分为低比例掺烧、高比例掺烧和灵活燃料三种方式。
1.1 低比例甲醇汽油应用分析
低比例甲醇汽油通常以M15 (燃料中甲醇的体积含量为15%, 汽油的体积含量为85%) 为代表。研究[1,2]表明:M15甲醇汽油对发动机动力性和经济性影响不明显, 常规排放在一定程度上略有改善。同时, 对发动机的可靠性也没有明显影响。但是, 低比例甲醇汽油应用存在以下问题: (1) 低比例甲醇汽油的饱和蒸气压比普通汽油高15~20kPa, 在特定的高温环境下可能产生气阻, 影响发动机的起动和运行。 (2) 甲醇汽化潜热高, 是汽油汽化潜热的三倍多, 低温挥发性差。在低温情况下甲醇雾化效果不好, 发动机低温起动和冷起动过程中容易发生少量甲醇雾化不良而导致燃烧不完全, 造成未燃甲醇、甲醛的生成量比较大;同时, 三元催化转化系统也处于非激活状态, 燃烧产生的未燃非常规排放物将未经转化直接排放到大气中。 (3) 甲醇汽油对燃油系统和整车上常用的丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈、氟橡胶及硅氟橡胶具有一定的溶胀性[3]。目前, 燃油管路中的橡胶管路大部分是多层设计, 虽然可以削弱甲醇汽油的影响, 但是长期使用仍然会导致橡胶材料机械性能下降, 同时造成蒸发排放增加。 (4) 试验发现即使是相同的M15甲醇汽油, 由于其中的助溶剂和其他添加剂选择不同, 对橡胶材料的体积变化率和质量变化率的影响也明显不同, 这为甲醇汽油的使用增加了难度。 (5) 为解决甲醇与汽油助溶问题, 需要添加一定比例的助溶组分。通常的助溶剂多为碳链相对较长的有机物, 其燃烧特性随着碳原子数的增加偏离汽油的程度就越大, 燃烧特性越不好。如果未能添加合理的燃油清净剂, 长期使用就会导致燃烧室沉积物逐渐增多, 对发动机的动力性和可靠性造成严重的影响。
1.2 高比例甲醇汽油应用分析
高比例甲醇汽油通常以M85 (燃料中甲醇的体积含量为85%, 汽油的体积含量为15%) 为代表。研究[4]表明:高比例甲醇汽油 (M85) 燃烧温度低, 散热损失小, 且燃料汽化潜热高使得进气温度低, 充气效率高, 使得发动机动力性提升比较明显。然而, 由于混合燃料热值低, 其燃油消耗高。甲醇属于含一个碳原子的分子, 且燃料中含氧50%, 其燃烧相对完全, 对常规排放降幅较大。在三元催化转化器起燃的情况下, 非常规排放与使用汽油处于同等水平。M85对发动机的性能影响非常明显, 主要存在以下问题: (1) 甲醇汽化潜热高, 低温挥发性差, 在低温情况下雾化效果不好。试验表明:在-5℃以下, 使用M85将很难进行冷起动。当发动机处于低温起动和冷起动过程中甲醇雾化不良而导致燃烧不完全, 造成未燃甲醇、甲醛的生成和排放量较大。同时, 三元催化转化系统也处于非激活状态, 燃烧产生的非常规排放物将未经催化转化直接排放到大气中。 (2) M85对燃油系统和整车上常用的丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈、氟橡胶及硅氟橡胶具有明显的溶胀性, 需要设计专门的燃油管路。 (3) M85对汽油发动机上使用的燃油泵、液位传感器、燃油滤清器、喷油器、调压阀等部件均有影响, 需要专门开发。 (4) M85甲醇燃料低温雾化、挥发性差, 少量甲醇会沿气缸壁流入油底壳, 造成机油乳化和油膜建立能力变差, 因此高比例甲醇汽油燃料发动机需要专用的润滑油。 (5) M15存在的助溶剂的各种问题, M85同样存在。
1.3 传统甲醇灵活燃料应用分析
灵活燃料是20世纪80年代初期开发的技术。灵活燃料发动机需要满足低比例和高比例甲醇汽油应用的要求, 需要无论在金属材料还是在非金属材料的选择上都要兼顾不同的需求, 整体上比较复杂。而且, 该系统仍然无法解决高比例甲醇燃料的低温冷起动和非常规排放等问题。图1为灵活燃料系统的示意图。
传统灵活燃料系统的主要特点如下: (1) 可实时判别燃油中甲醇含量并调整控制参数; (2) 实现对M85以下任意比例的适应性; (3) 对燃料加注基础设施的依赖度低, 方便用户使用; (4) 使用高比例甲醇燃料时低温起动困难; (5) 排放控制难度高; (6) 需要适应不同组分的燃料, 燃油系统成本高。
综合以上分析可知, 传统的灵活燃料系统的优点和缺点同样突出, 在现行排放法规条件下, 要达到比较好的排放指标存在根本上的矛盾。
1.4 灵活混合燃料概念的提出
在综合分析M15、M85和灵活燃料发动机技术的基础上, 提出了灵活混合的概念。灵活混合是指在燃油系统中设立两套完全独立的供油系统, 其中一路为纯甲醇燃料系统专用, 以方便解决甲醇对一般燃油系统中的金属材料腐蚀和非金属材料溶胀等问题;两种燃料只在进气道或缸内才经过燃油喷嘴喷射出来后在空气中进行混合。这种独立双油路设置还可以实现两种燃料的任意比例混合, 必要时可自由切换单用甲醇或汽油。图2为灵活混合燃料系统的示意图。
灵活混合燃料系统的特点如下: (1) 低温起动和暖机状态使用汽油为燃料, 解决低温起动问题的同时, 在三元催化器起燃前不喷射甲醇燃料, 不产生未燃醇, 并控制甲醛的排放。 (2) 可以根据优化的MAP实时燃油比例调整, 在兼顾甲醇替代比例的情况下实现发动机在各种工况下的排放、效率的综合优化。 (3) 甲醇燃料是单一组分, 在解决材料的情况下不需要添加影响燃烧的添加剂, 可以减少对发动机清静性的破坏。 (4) 燃油系统在检测到其中一种燃料处于低液位状态时可以自动切换到另一种燃料的独立使用状态而无需停车切换。 (5) 发动机使用两套完全独立的供油系统, 每套燃油系统只需要适应单一燃料的特性, 降低了对燃油系统材料的开发难度, 有利于成本控制。 (6) 两套燃油系统的布置, 方便用户的燃油加注。
2 灵活混合燃料发动机设计
灵活混合燃料发动机在结构设计上与传统的汽油机基本相同, 只是增加了一路燃油管路的布置。但是考虑到发动机可以以纯甲醇作为燃料, 在材料选择上要满足甲醇燃料的要求。在控制上, 通过发动机管理系统控制汽油喷嘴和甲醇喷嘴的动作, 实现进气道口的两种燃料同时供给或单一供给, 同时优化点火控制, 以实现工况的优化。
试验用机为1.5VCT发动机, 原机使用纯汽油。针对不同混合比例甲醇灵活燃料时, 需对发动机进行改进, 考虑到发动机仍然使用汽油燃料, 因此主要从改变供油系统、燃油喷射装置和发动机管理系统入手。本文中对喷油器重新选型和标定, 选择相匹配的控制器, 制定相应的控制策略, 使发动机在使用不同混合比例燃料时能正常工作。表2为1.5VCT汽油机原机及其附件主要参数。
2.1 燃油喷射系统设计
2.1.1 燃油箱及管路设计
甲醇灵活混合燃料系统需要独立的双油路设计, 即需要两路加油管路和两路输出管路, 如图3所示。
为方便在整车上布置安装, 同时提高甲醇的使用率, 在整车原有油箱的基础上进行了优化设计。将原有的50L油箱在内部分隔为35L (甲醇) 和15L (汽油) 两个完全独立油箱, 且每个油箱各带一个加油口。为方便布置和用户识别, 将两个油箱的加油口分别排列在车身的两侧。
2.1.2 燃油泵选择
使用汽油的油路仍然使用原有的汽油燃油泵。甲醇由于存在腐蚀和弱导电性, 采用有刷结构的燃油泵由于电腐蚀导致电刷失效而无法满足使用要求。比较有效的解决方案是采用无刷电机的方案:无刷燃油泵没有电刷, 结构采用全密封结构, 所有的内置电路、线圈绕组与甲醇都是隔绝的不会连电、不会产生腐蚀, 不会产生电解、电化、置换反应。无刷燃油泵没有电刷和换向器, 不会产生机械磨损, 所以无刷燃油泵使用寿命也相对应的提升。无刷泵通过电动机集成电路交直流变换驱动转子, 再由转子带动叶轮旋转, 通过叶轮旋转一周后使进油口和出油口产生较强的压力差以确保燃油能顺利泵油。图4为无刷甲醇燃油泵的机构示意图。
2.1.3 燃油导轨设计
在发动机进气歧管上布置两排喷油器, 且喷油器喷射孔的位置要保证油束可以喷射到进气道合理的位置。考虑到灵活混合燃料发动机冷起动使用汽油, 而甲醇燃料是热机之后再进行喷射使用, 为了保证汽油有良好的雾化条件, 汽油喷油器布置在更靠近进气道口的前排, 甲醇喷油器布置在后排。图5为灵活混合燃料系统双燃油导轨布置方案图。
2.1.4 喷油器选型
决定发动机转矩大小的是气缸内混合气的热值, 所以在使用灵活燃料时相对汽油的各个工况点需要基本同等热值的混合气体。由于同等质量甲醇的热值不到汽油热值的45.7%, 与汽油喷油器相比, 同等喷油有效脉宽下甲醇喷油器的体积流量必须比原发动机的匹配的汽油喷嘴流量增加一倍左右, 才能保证发动机在燃用甲醇时喷入气缸内的可燃气热值保持与纯汽油相当。
2.2 进、排气系统设计
由于原机的进气歧管设计比较紧凑, 在原机进气歧管上布置两排喷油器缺少空间, 为方便实现安装, 对进气歧管进行了改进设计。在进气歧管与发动机气缸盖结合部位增加一块过渡板。过渡板的结构尺寸与发动机原进气管的末端保持一致。进气歧管的改进方案如图6所示。
甲醇燃料对金属材料有一定的腐蚀性, 尤其对有色金属腐蚀比较明显, 因此在进行灵活混合燃料发动机的开发过程中, 要使发动机完全适应甲醇燃料的使用要求, 在材料的选择上要非常谨慎。高比例甲醇汽油的发动机试验过程中, 对进气门影响较小, 而排气门易发生损坏, 其主要原因是材料本身不适应使用甲醇的高温环境, 因此在进行甲醇汽油灵活混合燃料发动机的开发过程中要对排气门的材料进行重新选择。排气门和气门座圈的粉末冶金材料在保证具有良好切削加工性的情况下要减少铜的使用, 以改善耐腐蚀性。
3 灵活混合燃料发动机分析
3.1 灵活混合燃料特性场的提出
针对所设计的灵活燃料发动机, 为了充分发挥不同配比燃料的优势, 在原有发动机工作MAP的基础上, 增加了燃料比例的维度, 称之为灵活特性场[5]。灵活混合燃料发动机的试验, 其中的主要内容是根据发动机的工况进行“灵活特性场”的构建。对于发动机, 选择喷射何种比例的燃料取决于发动机的转速和负荷。而当发动机安装到车辆上时, 则需要取决于车辆的行驶状态, 即发动机转速与车速和档位建立了联系, 发动机负荷与车辆的滚动阻力、风阻及加速阻力等因素有关。由此可知, 需要建立车辆动力总成各参数及行驶时各参数与发动机转速和转矩的关系, 通过车辆的行驶状态来控制如何选择灵活燃料种类, 建立甲醇灵活燃料汽车的灵活特性场。
通常以稳态工况为依据来选择混合燃料, 但实际上车辆大部分处于变工况运行中, 所需负荷也是变化的。由于非稳态工况的需求, 需要进行车辆多种行驶条件下的动态分析, 根据相应的发动机运行特点构建灵活特性场, 选择灵活燃料。理论上对应于不同的发动机运行工况区, 可以选择最佳的混合燃料 (不同比例的灵活燃料) , 但这样涉及到不同燃料的频繁切换, 发动机在动态工况下运行, 未必能实现实际上的最佳性能, 所以需要对灵活燃料特性场进行重新分区。
由于车辆实际行驶工况变化多端, 作为设计依据和评判标准, 国际上通常采用特定的循环工况, 如欧洲NEDC循环 (new European driving cycle) 。考虑到我国的汽车排放法规体系, 在构建灵活特性场时, 以NEDC循环为依据。
图7为工况点分布及灵活特性场划分策略。通过对NEDC循环的分析, 以对应转速和转矩点为圆心, 圆圈半径的大小表示该区域的范围, 数字表示此范围内发动机工况点的百分比 (占NEDC循环的时间百分比) 。由图7可见, 工况点主要分布在低转速和中低转矩区域, 其中30%工况点位于1400r/min和20N·m以下的区域, 清晰地体现了NEDC循环中城市道路工况的特点;在中高转矩范围内工况点分布较少, 30N·m以上的范围内约占30%;其余约30%工况点集中在低转矩中高转速范围内。
根据NEDC循环工况对应的发动机工况点的分布特征, 将发动机特性场分为三个区域 (图7) , 三个区域各包含了车辆运行NEDC循环时发动机工况点时间比率的三分之一:区域Ⅰ, 使用M100甲醇燃料, 转矩大于25N·m的发动机特性场范围;区域Ⅱ, 使用M15甲醇燃料, 转矩小于25N·m, 转速小于1700r/min的发动机特性场范围;区域Ⅲ, 使用M85甲醇燃料, 转矩小于25N·m, 转速大于1700r/min的发动机特性场范围。
3.2 灵活混合燃料整车性能仿真分析
基于某款自主品牌汽车建立整车模型, 其中整车参数见表3。表4为变速器的速比参数。
对于灵活燃料汽车, 不同比例燃料对整车性能的影响都不相同, 随着甲醇含量的增大, 发动机的动力性增强, 热效率提高。所以, 不同比例灵活燃料的整车性能应该介于M0和M100 (燃料为纯甲醇) 之间。本文中以M100燃料为例测算整车性能。
燃料为M100时, 整车最高车速由纯汽油181km/h提升至196km/h。随着甲醇比例的增大, 整车的动力性增强, 此时在考虑如何使灵活燃料汽车发挥更高性能的同时还需考虑到灵活燃料发动机与传动系是否能良好匹配, 并提高整车的驱动效率。图8为整车功率平衡情况。在原机传动系参数不改变的情况下, 可以看出阻力曲线穿过并接近最大功率点的位置。如果增大5档的转动比, 可以使最高车速提高。然而, 考虑到整车的操纵稳定性, 不建议使最高车速过大, 原因是甲醇燃料的加入已经使整车的动力性增强, 其加速性和爬坡度也符合要求;反之, 减小传动比可以提高发动机的负荷率, 增强整车经济性。
3.3 灵活混合燃料整车测试结果
完成原型样机开发的灵活混合燃料发动机, 搭载在1.5VCT自主品牌汽车上进行排放试验, 试验按照GB 18352.3—2005《轻型车污染物排放限值及测量方法 (国Ⅲ、国Ⅳ阶段) 》和HJ/T 400—2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》对整车的常规排放和非常规排放进行检测。表5为使用93#车用汽油和使用灵活混合燃料两种工作模式下整车排放测试数据。通过对测试数据进行分析, 发现使用灵活混合燃料的方式可以有效地改善发动机的工作状态, THC和CO排放降幅为15%以上, NOx排放降幅接近60%, 甲醛排放仅有工信部规定的点燃式发动机甲醇燃料车辆排放限值的17% (美国SULEV排放标准中HCHO (甲醛) 排放限值为2.5mg/km, 我国工信部颁布的甲醇燃料汽车的甲醛排放限值为10mg/km) 。
常规排放得到改善的主要原因是甲醇属于单碳分子, 且自含氧50%, 燃烧速度快, 着火界限宽, 容易燃烧完全;甲醛排放得到有效控制的原因在于使用灵活混合燃料模式时, 甲醇燃料只有在发动机冷却水温度达到有利于甲醇挥发和雾化的情况下才喷射并参与燃烧。当发动机处于低负荷工况时, 燃烧室内温度相对较低, 有利于甲醛的生成;在中高负荷时, 燃烧室内的燃烧温度较高, 不利于甲醛的生成。灵活混合燃料应用了这方面的规律, 有效规避了甲醛生成的工况, 其效果非常明显。
4 结论
(1) 灵活混合燃料使用汽油作为冷起动燃料, 解决了其低温起动困难的问题, 同时通过燃料的灵活配比降低了发动机在起动、暖机和低负荷阶段的未燃甲醇和甲醛的排放, 当发动机处于中、高负荷阶段, 通过增加甲醇燃料的比例可以获得较高的燃烧热效率, 从而获得更佳的动力性和综合排放效果。
(2) 灵活混合燃料方案可以有效改善发动机的燃烧状态, 其中THC和CO排放可以降低15%以上, NOx排放降幅接近60%, 甲醛排放仅为工信部规定限值的17%。
摘要：提出新型灵活混合燃料系统, 采用甲醇和汽油双油路独立设计, 结合城市循环工况 (NEDC) 的仿真分析, 建立了甲醇和汽油的灵活燃料特性场, 实现两种燃料根据工况的灵活配比。新方案在解决甲醇燃料的腐蚀、溶胀等技术问题的同时, 还可以解决甲醇燃料冷起动困难、非常规排放高等问题, 实现发动机的工况优化。研究结果表明:新方案可以降低HC、CO和NOx等常规排放物排放量, 非常规排放物甲醛的排放仅为工信部排放限值的17%。
关键词：内燃机,发动机,甲醇,混合,灵活燃料
参考文献
[1]齐洪元, 杨友文, 潘升淼, 等.M15甲醇汽油应用研究[C].武汉:中国内燃机学会2005年学术年会暨APC2005年学术年会论文集, 2005.
[2]刘圣华, 李晖, 吕胜春, 等.甲醇-汽油混合燃料对汽油机性能和排放的影响[J], 西安交通大学学报, 2006, 40 (1) :1-4.Liu S H, Li H, LüS C, et al.Effects of methanol-gasoline blend on gasoline engine performance and emissions[J].Journal of Xi’an Jiaotong University, 2006, 40 (1) :1-4.
[3]张基明, 庞秀艳.橡胶在甲醇汽油混合燃料中溶胀程度的研究[J], 橡胶工业, 1992, 39 (9) :542-546.Zhang J M, Pang X Y.Investigation on swelling degree of rubber in maxed fuel of methanol and gasoline[J].Rubber Industry, 1992, 39 (9) :542-546.
[4]Stuhldreher M.Research in high-efficiency alcohol-fueled engines at EPA[C]//SAE 2002-01-2743, 2002.
基于混合应用的竞赛评分系统 篇9
组织专业技术、娱乐文艺类竞赛或其它评选活动, 既是各类社会行业组织、企事业单位或教育行业选拔人才的方式, 也是政府机关丰富人民精神文化生活的重要方式[1]。传统的选拔性比赛, 一般采用人工的方式, 在纸质的评分表上为各选手进行评分。统计总成绩的时候, 需要人工对各评委的打分值进行计算、核对。不同的比赛项目, 其评分表结构往往存在巨大差异, 无法实现评分表的重复使用, 消耗较多的纸张。
鉴于传统方式效率低下, 对资源会造成一定的浪费, 并且评分结果容易被篡改。通过对信息化的评分手段的深入研究, 可以解决实现无纸化评分、降低评阅、统计分数工作量和提高公平公正的作用[2]。学者们基于办公无纸化的启发, 基于Access[1]、Excel[3,4,5,6]、Power Point[3,6]等办公软件进行编程, 对各类赛事进行评分。此类解决方案具有培训成本低、无纸化、自动完成分数统计、统计效率和准确率高的特点。但是由于此类方案仍存在着三点不足:第一, 必须依赖台式机或笔记本电脑作为输入端、安装指定的办公软件, 在赛事筹备时需要备置较多的硬件设备以及进行相关软件的安装, 会在一定程度上提高赛事的组织难度和成本。第二, 基于办公软件实施的评分系统对扩展性的支持不够, 一般只是针对专门的一个比赛项目进行设计, 如果有新的比赛项目, 往往需要重新进行设计和二次编程开发。第三, 软件系统的安全性不足, 缺少对用户评分权限的控制, 较容易对文档进行修改, 从而导致公信度不够。
2. 混合应用开发简介
目前智能手机已经进入人们的日常生活中。全球范围内, 安卓操作系统已经占据整个移动终端市场的80%以上。各类安卓的应用软件为人们的日常生活提供了极大的便利。随着手机应用的发展, 开发人员发现用户需求变化快、变化大, 而传统的原生应用开发周期慢、响应慢和扩展难。鉴于HTML5的普及, 开发者将部分手机应用的功能, 转为使用HTML5进行开发。对于应用中变化较少的部分, 采用安卓SDK进行原生开发, 执行效率性能高;对于应用中变化快的部分, 采用HTML5开发功能后, 嵌入原生应用中, 以避免下载新安装包更新应用, 能够让用户更快的使用到新的功能。应用中的功能既有使用安卓SDK进行开发的部分, 也有使用HTML5进行开发的部分, 因而被称为混合应用。
混合应用中, 采用HTML5开发的功能, 基于B/S的架构, 开发时只需要掌握相关的HTML5标签和用于调用手机功能的javascript库或其它混合应用框架即可。由于主要的界面是采用HTML5进行布局, 大大加快了原型的开发速度和对需求变化的响应速度。
3. 评分系统设计
本评分系统目标在于灵活适应多种不同的比赛、提高选拔评分的统计效率和结果的公信力, 主要的设计如下:
3.1 功能设计
评分系统采用C/S和B/S混合架构, 用户即可以通过手机客户端访问系统功能, 也可以通过浏览器使用系统功能。安全方面由用户模块、裁判模块组成;不同的比赛通过赛项模块、作品模块、选手和团队模块进行管理;结果方面由统计模块自动对裁判的评分进行统计并生成报表。智能终端可以选择安装混合应用开发的APP, 或者直接使用浏览器使用系统。
作为赛事裁判, 可以通过手机浏览器或手机端APP进入系统。对其参加评分的赛事及参赛作品进行查看, 对参赛作品进行评分。作为观众, 无需登录系统, 可以直接通过浏览器进入赛事主页, 查看公布的最终评分结果但无法修改成绩。作为参赛选手, 可登录系统, 提交作品、查看评委对自己作品的评分, 但无法查看其它参赛作品的得分。
3.2 混合应用原理
混合应用开发, 即是在当前采用安卓SDK开发的原生APP中, 嵌入HTML5开发的功能模块。评分系统中, 每个赛事的评分标准都不尽相同, 因此对评分模块采用混合应用开发的模式, 将评分功能以网页的形式内嵌到原生APP中。其主要思路是:
(1) 在安卓应用的assets目录下, 创建一个index.html文件, 作为连接原始APP和功能页面的桥梁。在该页面中编写javascript脚本, 跳转至服务器中的某个网页。
window.href=”服务器网页url”
(2) 在layout布局中嵌入一个Web View控件。执行以下代码加载index.html。
web View.load Url ("file:///android_asset/index.html") ;
(3) Web View控件在加载index.html页面时, 会自动执行HTML页面中的javascript代码, 将页面重新定位至指定的服务器网页。
其主要原理的示意图如下:
3.3 业务模型设计
在服务器端, 通过TB_USER表设置使用系统的用户。对所用用户进行分类, 分为参赛选手、裁判、管理员三类, 记录在TB_ROLE角色表中, TB_USER表设置role_id字段, 外键关联角色表的主键。将系统的各个页面功能看作是资源, 记录在TB_RESOURCES表。针对角色, 对系统的功能进行授权, 权限集记录在TB_ROLE_PRIV表中。
参考文献[7]通过TB_CONTEST、TB_TEAM、TB_ENTRY、TB_TEAM_MEMBER表记录赛事信息、团队信息、作品信息和团队成员信息, 作为基础数据。考虑到不同的比赛有不同的评分规则, 系统中将每一个评分项抽象为评分项TB_ITEM表。该表通过CONTEST_ID字段与赛事表TB_CONTEST进行关联。当裁判对某项作品进行评分时, 系统将赛事主键、作品的主键、评分项主键和分值记录在评分表TB_SCORE。加载网页时, 利用动态网页的技术, 从数据库中读取TB_ITEM表及用于展示该评分项的视图控件 (来自TB_ITEM_VIEW和TB_ITEM_VIEW_TYPE) , 生成相应的HTML控件, 展示在界面上。主要的模型设计结构图如下:
4. 评分系统的实现
裁判登录后可以通过手机浏览器或计算机浏览器对作品进行评分。在服务器端, 利用Bootstrap框架, 采用响应式布局来适配手机端和电脑端的界面。若用户从台式机或笔记本登录, 将看到图4的界面, 导航按钮呈水平展示。若用户通过手机浏览器或手机APP进入系统, 将看到图5的界面, 功能菜单会被隐藏在右上角的按钮中, 当用户点击按钮时, 以弹出窗口展示功能页, 而不会在当前页面中堆叠控件, 导致界面混乱。
图6为裁判评分界面, 左图为未使用响应式布局, 手机浏览器会将文字、输入控件缩小, 影响手机端的查看和输入, 不方便用户使用。右图为采用了响应式布局后, 手机端界面不会进行过度缩小, 方便用户查阅。
5. 总结
充分利用HTML5开发快速的优点可以更好的适应多变的用户需求。将HTML5和原生应用结合的混合应用将是未来智能终端应用开发的趋势, 它能提高对用户多变需求的适应性和响应速度。结合日常的评比活动, 本文设计并实现了灵活度较高, 具备一定权限控制的评分系统, 能够提高无纸化工作的程度和工作的效率。
摘要：竞赛以及评比活动是学校、企业以及社会各行业选拔人才或确定方案的重要手段。提高赛事的组织效率、评比结果的公信力, 是各组织单位都关注和急需解决的问题。由于计算机、智能手机的普及, 提出基于B/S架构、通过数据库配置资料、采用混合应用的模式, 实现适应不同行业、企业的评选活动。
关键词：Android,评分系统,动态配置,控件加载
参考文献
[1]陈定棋, 基于Access比赛评分系统的设计与实现[J], 电脑知识与技术, 2015年5月, 11卷 (14期) :61-63.
[2]张晓红, 郭晨鲜, C语言考试自动评分系统的设计与实现, 福建电脑[J], 2015 (01) :93-94.
[3]李祖全, Excel加Power Point轻松创建比赛评分系统[J], 中小学信息技术教育, 2010 (11) , 85.
[4]马伟东, 刘明滋, 用Excel VBA实现比赛评分系统[J], 电脑编程技巧与维护, 2013 (24) :46-47.
[5]吴江, 李太勇, 刘洋洋, 基于Excel的试卷生成和评分系统[J], 中国教育信息化, 2011 (19) :37-39.
[6]陈艳郁, 用Excel和Power Point组合做演讲比赛评分系统[J], 办公自动化 (综合版) , 2008 (1) :47-48.