随着双碳目标的深入推进，可再生能源的渗透率逐年攀升，其消纳问题备受关注。分布式可再生能源集群是一种消纳可再生能源的新模式，在规划时需要着重考虑源荷不确定性的影响。以分布式光伏集群新增光伏并网规划为背景，计及源荷的不确定性，提出了一种基于两阶段分布鲁棒优化的光伏集群扩展规划方法。考虑规划阶段和运行阶段侧重的不同，建立了以年等值成本最小为目标、考虑机组出力约束和电网承载能力的两阶段分布鲁棒优化模型。为了提高计算效率，结合K-means聚类和极限场景法对区域分布式光伏和随机负荷的历史数据进行削减和修正，并基于修正后的场景集构造了基于Wasserstein距离的概率分布模糊集。接着采用列和约束生成算法将建立的两阶段分布鲁棒优化模型分解为主问题和子问题，通过主问题和子问题的迭代进行求解，进一步提高了求解效率。其中，为实现子问题的求解，引入了拉格朗日对偶法将子问题转化为确定性优化问题。最后，以某分布式光伏集群为例开展算例分析，结果表明：所提的基于两阶段分布鲁棒优化的光伏集群扩展规划方法可以有效协调规划运行方案的经济性和鲁棒性，根据历史场景集的大小和可靠程度可以灵活调整模型控制参数以满足多种工程应用场景下对可靠性和经济性的不同需求。

氢能作为一种清洁无污染、能量密度大的二次能源，是大规模消纳新能源的理想储能载体，耦合氢储能系统和可再生能源的电热氢综合能源系统为消纳新能源提供新的思路和方案。围绕电热氢综合能源系统中如何以经济合理的方式投入氢储能设备展开研究，解决氢储能设备容量的合理配置问题以及考虑源荷不确定性对电热氢综合能源系统运行的影响，提出了一种考虑季节性存储和源荷不确定性的电热氢综合能源系统中氢储能容量优化配置方法。首先针对风电功率预测误差较大，电热气负荷预测精度较高的特点，分别采用不确定集和抽样场景描述源和荷两侧的不确定性。然后建立了考虑源荷不确定性和季节性存储的氢储能容量配置双层鲁棒随机优化模型，其上层问题以年化投资成本和运行成本的总成本最小化为目标确定氢储能系统装置容量，下层问题采用两阶段鲁棒随机优化模型模拟电热氢综合能源系统典型日在风电出力最恶劣场景下的最优运行方案。由于该模型难以直接求解，提出基于粒子群优化算法和列与约束生成算法对该类复杂模型进行求解。最后，通过对某个电热氢综合能源系统算例进行分析，算例分析结果验证了所提方法的有效性，获得的氢储能系统容量优化配置方案能够促进风电消纳和提高系统运行的经济性。

由于负荷中心与可再生资源在地理位置上分布的不均匀，更大范围的资源合理配置需要跨区输电，而随着电力市场的深化发展，参与跨区电力市场出清的发电商将可能出现通过合作博弈策略行使市场力以争取自身利益最大的行为，此举可能导致跨区输电通道利用率降低，进而影响线路准许收入的稳定回收。为应对上述问题，提出了一种电力市场环境下考虑参与跨区出清的区外发电商合作博弈策略的跨区输电电价三层优化模型，上层为以准许收入稳定回收为目标的输电电价优化模型，中层为由区外发电商组成的跨区出清利益联盟的以联盟收益最大为目标的报量决策模型，下层为计及区外发电商参与的区内电力市场出清模型。为求解所提三层模型，采用了一种改进列和约束生成算法（C & CG）算法，将模型分解为主、子问题迭代求解，其中对于作为双层模型的主、子问题采用卡罗需-库恩-塔克条件（KKT）和大M法转化为等效单层模型后进行求解，而主、子问题模型中的双线性项则采用强对偶定理及变量离散参数化的方法进行线性转化以便于求解。最后通过PJM-5节点系统验证了所提三层优化模型能较好地体现区外发电商因合作博弈策略组成的跨区出清利益联盟的策略性决策和市场力行为，令输电电价的制定能在考虑区外发电商合作博弈策略影响下，实现线路准许收入的稳定回收。

探索闭式热模锻成形时材料的流动规律是控制充填不满等成形缺陷、获得高精度模锻件的理论基础。针对深轮辐齿坯件热模锻成形时易出现填充不满的问题，以某SCr420H深轮辐齿坯为研究对象，基于齿坯件结构分析，设计了“下料—加热—镦粗—预锻Ⅰ—预锻Ⅱ—终锻”的多工位闭式热模锻工艺方案；基于Deform软件，构建了深轮辐齿坯件多工位闭式热模锻全流程有限元模拟模型；采用试验验证了有限元模型的可靠性，并对多工位闭式热模锻成形过程中材料的流动规律进行了研究。结果表明：镦粗比为3.7时，可获得外形良好的圆饼形预制坯，镦粗时受上下表面摩擦效应的影响，材料径向流动不均匀，在坯件腰部出现鼓形；预锻Ⅰ工位成形出用于定位的底面内凹结构，同时减小了后续工位材料填充难度；预锻Ⅱ和终锻成形时的材料流动规律相似，成形前期材料集中流向轮缘部分、成形中期主要流向轮毂部分、末期流向圆角处；终锻成形时未出现材料填充不满的缺陷，在成形后期，少量金属材料从终锻上下模的导向间隙中流出，形成纵向飞边。通过生产试验，成形出填充良好的深轮辐齿坯件，模拟数值获得温度与实际生产数值最大误差不超过3.15%，纵向飞边高度小于0.5 mm，零件各尺寸偏差均小于0.2 mm，验证了所设计多工位闭式模锻工艺的合理性。

铝镁合金以其质量轻、耐腐蚀等良好材料性能，广泛应用于各个领域。针对当前铝镁合金砂轮磨削加工存在的效率低、表面质量难以保证、砂轮表面易发生粘附等问题，提出采用砂带磨削技术对铝镁合金进行加工。为研究铝镁合金砂带磨削工艺规律以及在磨削过程中容易产生的粘附特性问题，运用36、60两种目数的氧化铝陶瓷、碳化硅和锆刚玉砂带进行铝镁合金磨削实验，分析不同磨削压力和砂带转速下的铝镁合金材料去除率、磨削噪声、磨削能耗和砂带材料粘附率的变化规律。结果表明：在相同磨削参数下，3种砂带中锆刚玉砂带因磨料韧性、抗冲击性、锋利程度更优，其材料去除率最高，粘附率最低，但磨削噪声和能耗更大，故在铝镁合金砂带磨削中，如果不考虑噪声和能耗的影响，可选择锆刚玉砂带以提高磨削效率；3种砂带的磨削压力达到20 N后，砂带粘附达到稳定形成阶段，磨屑堵塞磨粒间隙，使材料去除效率降低。这一结论可为铝镁合金砂带磨削压力参数的选取提供参考；在10~30 N、1 500~3 500 r/min的工艺参数范围内，磨削压力和砂带转速对材料去除率、粘附率都有很大影响，但砂带转速对磨削噪声的影响更大，磨削压力对磨削能耗的影响更大。研究结论可为提高铝镁合金砂带磨削效率与质量，降低磨削噪声与能耗提供一定参考。

针对单排人字行星齿轮的轴向自由窜动受太阳轮与齿圈限制及其齿面接触间隙、力的耦合特点，提出考虑构件浮动的齿面承载接触分析数值方法，为重要应用场合人字齿功率分支系统的齿面设计、分析提供理论参考。该方法以啮合理论、有限元及优化方法为基础，建立内、外齿轮副瞬时啮合齿对的变形协调、啮合总力平衡、构件径向和轴向浮动下行星轮的力学平衡等方程；将各齿轮副左、右齿面的精确几何与力学特性紧密融合，更能够反映齿面分布力系的相互耦合作用，仅需一次有限元数值计算可快速获得齿面载荷、承载变形、浮动位移和均载系数等。结果表明：中心轮的径向浮动保证行星轮之间载荷均匀，而行星轮左、右齿面的均载性与其轴向自由窜动位移相关，当行星轮轴向浮动前的内与外啮合副轴向力方向相反即行星轮整体轴向力被抵消大部分时，则浮动后的行星轮的轴向窜动位移较小，其左、右齿面均载性能无大的改善；反之，当行星轮轴向浮动前的两齿侧轴向力方向相同时，则其浮动后的轴向窜动位移相对较大，左与右齿面均载性有较大改善。浮动后的承载传动误差幅值及均值减小，且各内、外齿轮副的几何传误差或均载系数或轴向力数值规律基本相同。从结构上保证行星轮的轴向自由窜动是改善人字齿行星传动系左、右齿面偏载的关键。

细长桁架臂是桁架臂起重机的关键工作部件，卸载反弹冲击是威胁细长桁架臂起重机结构安全的重要工况。为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动力学行为，采用刚柔耦合多体仿真方法和起重机卸载冲击实验方法探讨了桁架臂卸载反弹条件下动应力的变化规律，推算了细长桁架臂卸载冲击动载系数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象，采用刚柔耦合方法建立了包含载荷模型和结构动态特性模型的动臂塔机精细化仿真模型，分析了桁架臂反弹振动引起的动应力变化，发现了桁架臂卸载反弹动应力的分布规律。根据不同臂长的起重机起升性能表，研究了仰角-动应力关系曲线与起升性能曲线之间的关系，发现起重臂的臂中出现最大动应力所对应的起重机突然卸载工况。根据起重机卸载冲击仿真结果，建立了基于仿真预测的起重机卸载冲击实验方法，实施了细长桁架臂系列载荷卸载反弹实验。桁架臂动应力实验值与仿真值之间的误差小于13%，证明精细化模型仿真是求解桁架臂卸载冲击响应的有效工具。通过模型仿真进一步预测了极限工况下细长桁架臂卸载冲击动载系数，发现起重机设计规范中关于卸载冲击动载系数的相关规定存在缺陷，探讨了桁架臂的长细比对卸载冲击动载系数的影响，为细长桁架臂的结构优化设计提供依据。

穿戴踝关节假肢是膝下截肢患者恢复行走能力的重要手段。下肢假肢按照能否主动输出转矩分为被动假肢和动力假肢，其中动力假肢分为主动假肢和主被动混合假肢。被动踝关节假肢不能提供主动扭矩，应用场景有限；动力踝关节假肢能够输出主动扭矩，但存在低被动摩擦与高主动传动比不兼容问题。为了提高踝关节假肢的性能和适应性，从实际应用角度出发，基于电液直驱原理，提出了一种主被动混合踝关节假肢的新构型。首先，基于对人体踝关节角度及扭矩的分析，设计了踝关节假肢驱动系统，并提出了主被动混合踝关节假肢的总体设计方案；然后，建立了假肢系统的数学模型，通过对假肢液压系统的仿真分析验证了的假肢系统的合理性，并研制了假肢原理样机；最后，通过台架测试和人体穿戴假肢行走实验对假肢的性能进行了验证。实验结果显示：适配者行走步速为1.0 m/s（接近成年人的平均行走速度）时，假肢踝关节主动输出最大扭矩为28 N·m。研究结果表明：提出的主被动混合踝关节假肢可以实现人体行走过程中的主动助力功能，并能较好拟合人体踝关节运动姿态，增强了穿戴适应性，同时使假肢的体积和质量得到了进步的减小，为动力型下肢假肢的研究提供了设计思路和参考依据。

结构不确定性广泛存在于实际工程问题中，考虑不确定因素对模态参数的影响对提升结构动力学分析的鲁棒性具有重要意义。在涉及不确定性线性结构随机模态参数求解或估计的方法中，模态参数通常被视为服从高斯分布，它们之间的相关性也通常被忽略。然而，随机模态参数的高斯和独立性假设会造成模拟误差，影响结构动力学响应预测的鲁棒性。针对这一问题，分别针对离散结构和连续结构提出了两种随机模态参数模拟方法。对于离散结构，由于振型是离散的，随机模态参数被视为相关随机变量，根据它们的统计特征，采用相关多项式混沌展开方法（c-PCE），将其表示为独立标准高斯变量的函数，可以实现非高斯性和相关性的模拟；对于连续结构，随机振型被视为相关随机场，利用改进的正交级数展开法可以将其表示为离散随机振型的函数，将它们与随机固有频率相结合，构造一组新的相关随机变量，采用c-PCE，可以实现利用标准高斯变量模拟振型随机场和随机频率。最后，分别以桁架结构和平板结构为例，考虑由材料参数波动引起的模态参数的非高斯性，利用提出的随机模态参数模拟方法，可以准确模拟模态参数的统计特征，进一步还能够预测结构的随机响应。证明了提出的方法对随机模态参数的模拟精度，以及考虑参数相关性的必要性。

配备具有排气能量回收功能的涡电复合空压机是大功率燃料电池空气管理系统的发展趋势，但涡电复合空压机在非设计工况下存在压比低、能量回收率低、设计需求工况无法满足等问题。以某款大功率燃料电池系统为研究对象，根据电堆进排气参数完成了涡轮膨胀机和空压机的3维气动设计，建立了包含燃料电池电堆与涡电复合空压机的电化学—流动传热耦合模型，搭建了涡电复合空压机实验台架，测试空压机与涡轮性能曲线，通过电堆、空压机与涡轮试验数据验证了该模型的准确性。基于该模型进一步研究涡轮流量特性、阀门调节方法对全工况系统排气能量回收率、电机功耗和阀门理论功率消耗的影响规律，分析了有无涡轮配置对燃料电池系统净输出功率的影响。结果表明，在中小负载工况下，涡轮流量系数每降低0.1，排气能量回收率提高5.26个百分点，但过小的流量系数导致设计点工况下电堆压力过高，需增加旁通阀泄压，导致系统过于复杂、排气能量损失大，选择涡轮流量系数为1时可获得较优的全工况能量回收率。此外，阀门前置方案优于后置方案，在非设计工况下阀门前置可使能量回收率提高6.25%。结合涡轮流量系数为1和阀门前置的方案，在设计流量点和50%设计流量点下，涡电复合空压机排气能量回收率分别为33.07%和27.31%。

汽车车门密封系统风激下的发声和向车内的传声，其现象和机制复杂，研究较少，认识不明晰。以某SUV车门B柱、C柱第1道密封空腔和尾门密封空腔为研究对象，抽取其结构并等效成规则空腔结构；建立了在小型声学风洞中空腔发声和传声的实验测试平台和方法，开展了风激下的空腔声特性及其影响因素、密封条不同压缩量和密封间隙传声特性实验研究。研究结果表明：车门密封空腔形成的啸叫（尾门空腔）机理不同，低风速时是自激振荡与赫姆霍兹共振腔耦合共振产生，高风速时是自激振荡与空腔模态耦合共振产生，自激振荡以及在流体宽带激励下的空腔共振是频谱中其它峰值产生的根源；B柱和C柱空腔与尾门空腔密封条对声特征的影响差异较大；来流偏航角、俯仰角和湍流度变化对自激振荡激发的幅值和频率影响较大，是车内小于1 000 Hz的带宽峰值噪声的来源之一；密封条压缩量较小时（如0~4 mm）其压缩量增加传声能力反而有增加的情况。基于空腔噪声理论得到的车门门缝小空腔声现象和机理是之前研究缺少的，具有独特性；密封条不同压缩量传声结论具有一定的实际应用价值。

纯电动公交车以其低排放、低噪声等优点在公交系统中得到越来越广泛的应用。然而相对较短的车辆续航里程和较长的充电时间使其在运营中需要频繁充电，从而衍生出新的充电计划问题。合理的充电方案对于节省充电设施建设成本和缩减充电成本等方面均有重要意义。目前电动公交充电计划优化的研究通常将充电时长与充电量设定为线性关系，且较少考虑充电计划与充电桩作业流程的综合优化，导致充电场景还原性差和资源浪费等问题。为此，在给定车次安排的前提下进一步优化电动公交充电计划，构建了以最小化系统总成本为目标的混合整数规划模型，对充电事件的发生时段、充电开始与结束时间以及充电桩作业流程进行同步优化，且充分考虑了分时电价政策、不完全充电策略和电池的非线性充电特性。在问题求解方面，首先通过线性近似的方式将电池的非线性充电曲线改写为分段线性函数，进而利用商业求解器 Gurobi 得到最优方案；之后基于最小费用最大流理论与逆差函数设计了一套专门的优化算法；最后，以北京市5条公交线路为例设计多组实验，并分别应用 Gurobi 与本文设计的算法进行优化求解。优化结果验证了所提出算法的准确性与高效性，可使当前充电系统总成本降低28.34%~56.1%。

为解决现有智能算法在优化支持向量机识别风险驾驶行为过程中收敛速率缓慢和误差较大的问题。首先，采用Tent映射取代原子搜索优化算法（ASO）种群初始化随机设置的方式，增加原子种群多样性和质量；其次，使用逐维小孔成像反向学习与柯西变异混合机制，提高原子个体择优位置的多样性，克服ASO算法易陷入局部最优和过早收敛的问题；最后，通过引入自适应变螺旋搜寻策略改进原子个体位置更新过程，以提升ASO算法的全局搜索能力，实现全局搜索和局部开发间关系的有效平衡，缓解ASO算法易陷入局部最优和收敛精度不足的问题。以上海北横通道出口匝道车辆轨迹数据为输入，使用混合策略改进ASO算法寻优求解最小二乘支持向量机（LSSVM）参数，构建基于混合策略改进原子搜索优化最小二乘支持向量机IASO-LSSVM的快速路出口匝道风险驾驶行为分类识别模型。数值仿真实验结果表明：IASO算法在12个基准测试函数数值仿真结果的平均值、标准差、最佳适应度和最差适应度等方面均更接近最佳优化值。IASO-LSSVM模型相较于ASO-LSSVM和LSSVM等模型的风险驾驶行为分类识别结果误差指标正确率、精确率、召回率和F₁值分别增加11.5~24.5、14.1~29.0、15.1~28.6和14.7~31.2个百分点，且在不同类型风险驾驶行为识别结果中误差变化范围最小。IASO算法参数寻优求解精度和收敛速率优于ASO算法，且IASO-LSSVM模型可用于不同类型风险驾驶行为精准识别，可为车辆行驶轨迹状态合理判别，制定风险驾驶行为预警防控措施提供数据支撑与理论依据。

我国老年驾驶人数量持续增长，驾驶人结构的变化给交通安全带来了挑战。相比于其他年龄段驾驶人，老年人生心理功能逐渐衰退，更容易发生交通事故。认知功能与驾驶安全表现显著相关。从注意反应能力、执行处理能力、空间感知能力3项认知功能领域出发，研究老年人驾驶特征，设计驾驶模拟实验风险事件，获得认知驾驶行为数据，分析青年人、中年人、老年人驾驶行为特征的差异性；采用主客观结合的方法确定指标权重，提出认知驾驶行为指数计算方法；以驾驶人属性和认知功能为自变量，以认知驾驶行为指数为因变量，建立广义线性混合模型，探究不同因素对认知驾驶能力的影响。结果表明年龄、周驾驶频率、自我调节和TMT-B（Trail Making Test-B）与认知驾驶行为指数显著相关，MMSE（Mini-Mental State Examination）为边缘显著相关；老年驾驶人的认知驾驶行为指数受个体特质影响较大；相较于老年人，青年人认知驾驶行为指数更差，中年人更好；周驾驶频率低的人比周驾驶频率高的人认知驾驶行为指数更好；自我调节频率为低和中的驾驶人，比频率为高的驾驶人认知驾驶行为指数更好；TMT-B测量认知正常的驾驶人比认知障碍驾驶人的认知驾驶行为指数更好。该研究从交通事故的人因机理角度出发，探究老年驾驶人面对的认知挑战，提出老年人认知驾驶行为指数计算方法并解析影响因素，为简化老年人驾驶适宜性评价程序、制定驾驶安全干预策略提供参考。