热物理系统空间分布输出预测控制及应用基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876010
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0601.工程热力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With the in-depth advancement of energy saving, emission reduction and manufacturing transformation and upgrading goals, in many engineering fields closely related to thermal physical processes, the dynamic control problems of thermal physical fields to be studied are being derived. The research on distributed output control of thermal physical systems has important scientific significance and broad application prospects. This project puts forward the research topic of spatial distribution output predictive control of the thermal physical system based on the practical demand in the field of engineering technology. Several major scientific issues will also be solved in order to carry out the research on this subject. In this project, the structure parameter governing equation with non-parametric prediction model is constructed based on the distribution parameter mechanism model of thermal physical system. Moreover, spatial reduction mechanism of output distribution prediction model based on model dynamics feature clustering is proposed. The adaptive prediction model of output distribution is also established. This project proposes a reconstruction mechanism based on the system equivalent input inversion, and the online reconstruction problem of thermal physical system’s output space is studied. The unmeasurable output of the system is reconstructed according to the measurement information and prediction results of the system measurement space, which provides support for the feedback correction of the distribution output predictive control process. In the project, a constrained optimization scheme based on the objective functional adaptive idea is proposed. The constrained optimization problem is approximately equivalent to the unconstrained optimization problem in the sense of adaptive objective functional. It provides a feasible way to significantly reduce the calculation cost of distribution output predictive control’s rolling optimization. Through the above-mentioned research on key scientific issues, the spatial distribution output predictive control scheme and its realization method for the complex thermal physical system are established. In addition, through the online coordination of finite control inputs, it is ensured that the thermal physical system can meet the required output distribution. These studies provide scientific support for the related technical fields.
随着节能减排和制造业转型升级目标的深入推进,在许多与热物理过程密切相关的工程领域,正在派生出有待研究的热物理场动态控制问题。研究热物理系统分布输出控制问题,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。本项目基于工程技术领域的切实需求,提出热物理系统空间分布输出预测控制研究课题,以及研究该课题需要解决的几个主要科学问题。以热物理系统分布参数机理模型为基础,构造非参数化预测模型结构参数控制方程,提出基于模型动力学特征聚类的输出分布预测模型空间约简机制,建立输出分布自适应预测模型;提出一种基于系统等效输入反演的重构机制,研究热物理系统输出空间的在线重构问题,根据系统测量空间的测量信息及其预测结果,重构系统的不可测输出,为分布输出预测控制过程的反馈校正提供支撑;提出一种基于目标泛函自适应思想的约束优化方案,将约束优化问题近似等效为某种自适应目标泛函意义下的无约束优化问题,为显著降低分布输出预测控制滚动优化计算成本提供可行途径。通过上述关键性科学问题研究,建立复杂热物理系统空间分布输出预测控制方案和实现方法,通过有限控制输入的在线协调,保证热物理系统具有满足要求的输出分布,为相关技术领域提供科学支持。

结项摘要

对关键热物理场进行在线重构和实时控制,是具有重要现实需求的基础性工作。本项目重点研究热传递体系瞬态温度场预测控制面临的几个关键科学问题。.①基于热传递体系分布参数机理模型,建立了温度场非参数化预测模型;根据多模型自适应理论,建立了非线性热传递体系温度场自适应预测模型,并研究了移动热源传热、流体相变传热等非线性系统温度场的自适应预测问题,为温度场预测控制提供必要支持。.②提出一种基于热传递体系映射特征向量模糊聚类的预测模型空间约简机制,确定映射关系具有明显差异的特征空间点,并以特征空间点温度响应预测模型空间有效覆盖整个温度场预测模型空间,显著降低了热传递体系瞬态温度场控制问题的复杂程度。.③研究了基于传热反问题的温度场实时重构问题。依据所提出的分散模糊推理反演和多模型自适应反演方法,反演热传递体系未知热边界条件并在线重构其瞬态温度场,结合现场实验证实了温度场重构结果的可靠性,同时证明了上述重构方案对于非线性热传递体系的自适应能力。.④提出了一种基于映射特征模糊聚类的传热系统瞬态温度场直接重构方法。通过热传递体系内部若干特征空间点温度响应预测模型,有效覆盖整个温度场映射关系,并根据映射特征的模糊隶属关系,利用特征空间点温度响应直接重构瞬态温度场。.⑤建立了热传递体系特征空间点和测量点温度响应之间的时空关联模型,实现代表点温度的实时重构和在线反馈校正。以此为基础,提出了一种基于响应时空关联的温度场预测控制方案,并研究了材料成型过程温度场预测控制等问题。.⑥以流体相变传热系统温度分布自适应预测模型为基础,针对DSG光热发电集热系统过热汽温控制问题,提出了一种基于“热-汽比”及其参考轨迹的自适应预测控制策略。.⑦针对输入约束MlMO系统,建立了一种分散模糊推理预测控制方法,通过控制量模糊集自适应变论域机制,实现模糊推理结果与约束条件的自动匹配。.上述相关研究,为热物理系统分布输出控制奠定了科学基础。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(2)
Application of improved decentralized fuzzy inference methods for estimating the thermal boundary condition of participating medium
应用改进的分散模糊推理方法估计参与介质的热边界条件
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2019.106216
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Sun Shuangcheng;Wang Guangjun;Chen Hong
  • 通讯作者:
    Chen Hong
Inverse determination of thermal boundary condition and temperature distribution of workpiece during drilling process
反演钻孔过程中工件的热边界条件和温度分布
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2020.108822
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Cai Lv;Guangjun Wang;Hong Chen
  • 通讯作者:
    Hong Chen
非线性传热系统的自适应预测模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕财;王广军;陈红
  • 通讯作者:
    陈红
Model predictive inverse method for recovering boundary conditions of two-dimensional ablation
二维烧蚀边界条件恢复的模型预测逆方法
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/abc2b6
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Wang Guang-Jun;Chen Ze-Hong;Zhang Guang-Xiang;Chen Hong
  • 通讯作者:
    Chen Hong
Estimation of time-dependent thermal boundary conditions and online reconstruction of transient temperature field for boiler membrane water wall
锅炉膜式水冷壁瞬态热边界条件估计及瞬态温度场在线重建
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118955
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Cai Lv;Guangjun Wang;Hong Chen
  • 通讯作者:
    Hong Chen

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其他文献

不同脆化阶段草鱼肌肉的显微结构观察和质构特性分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.2095-0780.2017.02.015
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郁二蒙;王广军;张振男;李志斐;余德光;夏耘;龚望宝;谢骏
  • 通讯作者:
    谢骏
基于Landsat-8 OLI数据的青海湖水体边界自动提取
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    遥感技术与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李生生;王广军;梁四海;彭红明;董高峰;罗银飞
  • 通讯作者:
    罗银飞
基于视点相关性的光场图像压缩算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘德阳;王广军;吴健;艾列富
  • 通讯作者:
    艾列富
基于逆模型的火电机组自适应解耦控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王志杰;王广军;陈红
  • 通讯作者:
    陈红
利用MoorFLPI激光血流成像仪等观察不同针刺手法的效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国中医基础医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄涛;张维波;贾术永;田宇瑛;王广军;杨李健;王璐;Gerhard Litscher
  • 通讯作者:
    Gerhard Litscher

其他文献

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王广军的其他基金

热传递过程时空关联原理及复杂内热源系统瞬态温度场直接重构
  • 批准号:
    52276051
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
热传递过程时空关联原理及复杂内热源系统瞬态温度场直接重构
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
应用模糊逻辑理论开展传热学反问题研究
  • 批准号:
    51176211
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
分布参数热力系统逆动力学及基于逆动力学的热工过程模糊控制方法研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
热力系统逆动力学关键问题研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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