### 耦合模理论推导 #### 一、耦合模理论概述 耦合模理论(Coupled-Mode Theory, CMT)是一种用于研究两个或多个电磁波模式间耦合特性的理论方法。该理论在无线能量传输、微波射频等领域的应用尤为广泛。CMT能够有效地简化多线圈耦合电路的计算复杂度,特别是在非接触电能传输(Contactless Power Transfer, CPT)系统的设计与分析中扮演着重要的角色。 #### 二、耦合模理论在能量传输中的应用 ##### 2.1 单个负载的电路分析 **电路分析** 考虑一个基本的磁共振系统,其中包含逆变器和整流器部分。在该系统中,逆变器产生的交流电源\( U \)经过耦合线圈传递给负载\( R_L \)。这里,耦合系数\( K = \frac{M}{\sqrt{L_1 L_2}} \),其中\( M \)代表两个线圈\( L_1 \)和\( L_2 \)之间的互感。根据电路原理,可以得到以下方程: 1. 原边线圈电流方程:\[ U = (R_1 + j\omega L_1)I_1 + j\omega MI_2 \] 2. 副边线圈电流方程:\[ 0 = (R_2 + j\omega L_2)I_2 - j\omega MI_1 \] 3. 负载功率方程:\[ P_L = I_2^2R_L \] 在谐振状态下,即\( \omega = \frac{1}{\sqrt{L_1C_1}} = \frac{1}{\sqrt{L_2C_2}} \),可以进一步简化上述方程组,并得到能量传输效率的计算公式。 **CMT分析** CMT分析侧重于稳态特性,假设主线圈和次线圈的幅值在正弦激励下为常数。利用CMT,我们可以得到原线圈和次线圈的能量变化方程: 1. 原线圈能量变化方程:\[ \dot{a}_1 = -\frac{1}{2}R_1a_1 - j\omega M a_2 + S \] 2. 次线圈能量变化方程:\[ \dot{a}_2 = -\frac{1}{2}R_2a_2 - j\omega M a_1 \] 其中,\( a_1(t) \)和\( a_2(t) \)分别代表原线圈和次线圈的瞬时能量,\( R_1 \)和\( R_2 \)为线圈的损耗,\( K_{12} \)为两个线圈之间的耦合率,\( S \)为外部激励(通常可以忽略不计)。通过这些方程,我们可以推导出原线圈和副线圈之间的能量传输效率,并验证它与电路分析方法得到的结果一致。 ##### 2.2 两个负载电路的传输效率分析 当存在两个负载时,电路模型变得更为复杂。此时,需要同时考虑两个负载线圈\( L_2 \)和\( L_3 \)与主线圈\( L_1 \)之间的互感\( M_2 \)和\( M_3 \)。同样地,可以列出相应的电流方程,并求解谐振条件下的传输效率。 1. 原边线圈电流方程:\[ U = (R_1 + j\omega L_1)I_1 + j\omega M_2 I_2 + j\omega M_3 I_3 \] 2. 第二个负载线圈电流方程:\[ 0 = (R_2 + j\omega L_2)I_2 - j\omega M_2 I_1 \] 3. 第三个负载线圈电流方程:\[ 0 = (R_3 + j\omega L_3)I_3 - j\omega M_3 I_1 \] 4. 负载功率方程:\[ P_{L2} = I_2^2 R_{L2},\quad P_{L3} = I_3^2 R_{L3} \] 通过这些方程,可以进一步推导出多负载情况下的能量传输效率公式,并将其与单负载情况下的公式进行比较,从而验证耦合模理论的有效性和一致性。 #### 三、结论 耦合模理论作为一种有效的工具,不仅能够简化复杂电路模型的分析过程,还能准确地预测能量传输系统的性能。通过上述分析可以看出,无论是单个负载还是多个负载的情况,耦合模理论都能够提供一种统一的方法来求解能量传输效率。这对于设计高效可靠的无线能量传输系统具有重要意义。在未来的研究中,耦合模理论有望在更多领域得到更广泛的应用和发展。
2024-10-20 23:05:52 430KB 能量传输
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【标题】中的“matlabB样条轨迹规划,多目标优化,7次非均匀B样条轨迹规划”涉及的是机器人路径规划领域中的一个重要技术。在机器人运动控制中,轨迹规划是确保机器人按照预设的方式从起点到终点移动的关键步骤。B样条(B-Spline)是一种在数学和工程中广泛使用的曲线拟合方法,它允许我们生成平滑且可调整的曲线。在这里,提到的是7次非均匀B样条,意味着曲线由7次多项式控制,并且节点间距可以不均匀,这样可以更好地适应不同的路径需求。 “基于NSGAII遗传算法,实现时间 能量 冲击最优”指出该规划过程采用了多目标优化。NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II)是一种高效的多目标优化算法,它利用种群进化策略来同时优化多个相互冲突的目标函数。在这个案例中,目标是找到一条轨迹,使得它在时间消耗、能量消耗和冲击(通常与舒适度或机械损伤相关)方面达到最优平衡。 【描述】中提到,“换上自己的关节值和时间就能用”,意味着这个MATLAB代码提供了一个通用框架,用户只需输入自己机器人的关节角度序列和期望的规划时间,就可以自动生成符合优化条件的轨迹。代码中的“中文注释”对于初学者来说非常友好,有助于理解每个步骤的功能和意义。 结合【标签】“软件/插件”,我们可以推断这是一个可以应用于MATLAB环境的软件或工具,可能是一个MATLAB函数或者脚本,用户可以下载并直接在MATLAB环境中运行,进行机器人轨迹规划的仿真和优化。 【压缩包子文件的文件名称列表】包括一个HTML文件,可能包含了代码的详细解释或者使用说明;四张图片(1.jpg, 2.jpg, 3.jpg, 4.jpg, 5.jpg)可能展示了轨迹规划的示例或者算法流程图;以及一个名为“样条轨迹规划多目标优化.txt”的文本文件,很可能包含了源代码或规划结果的数据。 这个压缩包提供的资源是一个用MATLAB实现的7次非均匀B样条轨迹规划工具,采用NSGA-II遗传算法对时间、能量和冲击进行多目标优化。用户可以根据自己的关节数据和时间要求,利用这个工具生成最佳的机器人运动轨迹,而且代码有中文注释,便于理解和应用。对于机器人控制和多目标优化领域的学习者和研究者来说,这是一个非常实用的资源。
2024-08-30 15:18:15 426KB
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2.15 三相三线/四线应用 三相四线模式: HT7036采用三元件测量方法,合相功率计算公式为: 三相三线模式:HT7036采用两元件测量方法,合相功率计算公式为: 在三相三线模式下HT7036的B相通道不参加功率计量,只有A相和C相通道参与三相三线的测量。 但是HT7036可以将B通道的参数单独放出,只要在B相通道的电压与电流通道上加入相应信号,在三相 三线模式下仍可读取Pb/Qb/Sb/Urmsb/Irmsb/Pfb/Pgb参数,但是B通道的电压和电流通道上所加的信号不 会对三相三线的正常测量产生不良影响。 另外三相三线模式下.Urmsb寄存器可选择B通道输入信号,也可选择通过内部矢量方式直接计算 Uac有效值。 2.16 能量脉冲输出 两个高频脉冲输出CF1/CF2, 对应关系如下: 脉冲管脚 输出能量 CF1 全波有功电能 PF CF2 全波/基波无功电能 QF
2024-08-20 11:22:18 1.19MB HT7036
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能量管理系统设计】能量管理系统是基于总体电耗控制优化算法构建的,旨在通过高效管理和调控能源消耗,以达到节能减排的目的。这种系统的核心在于其优化算法,它不仅能减少由于过剩流量和扬程导致的电能浪费,还能确保整个系统运行在最高效率点,从而在满足生产需求的同时实现最大节能。 【总体电耗控制优化算法原理】该算法通过软硬件结合的方式,全面考虑输送介质系统和配电系统的运行消耗,根据泵机和电机的额定参数,采用优化计算方法确定最佳的泵机搭配和变频器调速方案。这不仅减少了富裕流量和扬程的电耗,还确保了整个系统的整体效率。实际应用中,与单独使用变频调速相比,可以实现更高的节能效果,节电率可达7%至33%。 【设计目标】本项目的目标是开发一个基于多重安全性机制的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)总体架构的能量管理系统应用平台。该平台需在不同硬件和软件上提供统一的运行环境,支持多平台应用,具备高可靠性,分布式数据库容量大,可实现分布式实时监控和综合调度,支持多种通信协议和工业标准接口,具备物联网技术的多系统集成能力,并提供灵活的数据共享和交互接口。 【总体方案】设计遵循国际和行业标准,强调系统的开放性和标准化,选用标准化硬件平台,软件设计模块化、接口完整且开放,以适应未来扩展和第三方集成。系统运行环境支持多种硬件平台、操作系统、数据库管理系统和网络协议,确保在不同安全级别下满足能量管理需求。 【模块设计】 1. 系统运行环境模块:提供兼容多种架构、网络环境、操作系统和数据库管理系统的支持,确保系统的安全性和适应性。 2. 系统应用平台模块:提供统一运行环境,维护系统稳定,实现事件管理和消息管理,确保系统的实时性、安全性和可靠性。 基于总体电耗控制算法的能量管理系统是一个集成了优化算法、分布式监控和综合调度、多系统集成和高安全性的解决方案,旨在提升工业生产过程中的能源效率,降低能耗,适用于电力、冶金、石化等高耗能行业,对于推动绿色制造和可持续发展具有重要意义。
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是一种由大量微型传感器节点组成的自组织网络,它们通过无线通信方式收集和传递环境或特定区域的数据。这些节点通常配备有限的能量资源,因此在设计路由协议时,节能是至关重要的。本文主要探讨的是基于能量和距离的WSN分簇路由协议,这是当前研究的热点。 WSN路由协议主要有两种类型:平面路由协议和层次路由协议。平面路由协议通常简单,但可能不适用于大规模网络,因为它可能导致大量的通信开销。相比之下,层次路由协议,特别是基于簇结构的协议,通过将网络节点划分为多个簇,每个簇有一个簇头,可以有效降低通信能耗,延长网络寿命。簇头负责收集簇内节点的数据并转发至基站,从而减少了节点间的直接通信,降低了能量消耗。 LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议是WSN中最著名的分簇路由协议之一。在LEACH中,节点通过随机选择的方式竞争成为簇头,簇头的选举概率随着轮次进行动态调整,以确保簇头负载均衡。然而,LEACH协议存在簇头分布不均和无法保证簇负载平衡的问题。 EECS(Energy Efficient Clustering Scheme)协议是对LEACH的一种改进,它引入了一个新的通信代价公式,考虑了节点到簇头的距离和簇头到基站的距离,以优化能量消耗。此外,EECS协议还确保了每个簇的负载均衡,从而提高了网络生命周期。实验表明,EECS相对于LEACH能显著提高网络的生存时间。 尽管EECS在一定程度上解决了LEACH的问题,但它仍然存在簇头分布漏洞和未充分考虑簇头剩余能量的问题。为解决这些问题,文章提出了ADEECS(Advanced EECS)协议。ADEECS引入了竞争延迟的方法来选举簇头,以避免簇头分布漏洞,并在成簇阶段考虑了簇头的剩余能量,以防止能量耗尽过快。此外,它还采用了可变发射功率的无线传输能量消耗模型,允许节点根据需要调整发射功率,进一步优化能量利用。 基于能量和距离的无线传感器网络分簇路由协议旨在通过高效分簇和智能的数据传输策略,实现网络的长期稳定运行。这些协议通过优化能量消耗,平衡簇头负载,以及考虑节点间距离,提高了WSNs的整体性能和生存时间,使其在各种应用领域,如环境监测、军事监控和医疗保健中,具有广泛的应用潜力。
2024-07-14 14:55:39 87KB 技术应用 网络通信
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长期以来,人们一直在争论流体力学是否适用于较小的碰撞系统,例如p + p碰撞。 在本文中,假设存在纵向集体运动和在p + p碰撞中产生的热和稠密物质中存在长距离相互作用,将相对论流体力学与非广义统计结合起来,用于分析颗粒的横向动量分布。 本文的研究表明,该混合模型可以很好地描述在RHIC和LHC能量下p + p碰撞中获得的当前可用实验数据,除了p和p在pT> 3.0 GeV / c在s = 200 GeV时。
2024-07-04 19:11:32 1.45MB Open Access
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通过假设存在记忆效应和长程相互作用,将非广义统计量与相对论流体动力学(包括相变)一起讨论在重离子碰撞中产生的带电粒子的横向动量分布。 结果表明,非扩展统计和流体动力学的综合贡献可以很好地描述sNN = 200 GeV时Au + Au碰撞和sNN = 2.76 TeV时π±和K±的Pb + Pb碰撞的实验数据。 整个测得的横向动量区域,对于pp-,在pT≤2.0GeV / c的区域内。 这与我们以前使用常规统计数据和流体动力学的工作不同,后者的可描述区域仅限制在pT≤1.1GeV / c。
2024-07-04 17:23:41 1.81MB Open Access
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在相对论重离子对撞机上进行的PHENIX实验已经测量了通过Dimuon衰减通道在s = 510 GeV的p + p碰撞中正向快速时ϕ(1020)-介子产生的微分截面。 快速度和pT范围为1.2 <| y | <2.2和2 <pT <7 GeV / c的部分横截面为σϕ = [2.28±0.09(stat)±0.14(syst)±0.27(norm)]×10− 2兆字节 使用s = 200和510 GeV的PHENIX测量以及s = 2.76和7 TeV的大强子对撞机测量,研究了σϕ(1.2 <| y | <2.2,2 <pT <5 GeV / c)的能量依赖性。 将实验结果与各种事件生成器预测(pythia6,pythia8,phojet,ampt,epos3和epos-lhc)进行比较。
2024-07-04 16:39:18 874KB Open Access
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由于电弱的Sudakov对数和Sommerfeld效应,弱相互作用的TeV尺度暗物质粒子χ0进入光子的an没截面受到大量子校正的影响。 我们从窄光子能量分辨率的情况出发,扩展了以前的工作,在最大光子能量Eγ= mχ附近恢复了χ0χ0→γ+ X中的半包容性光子能谱。 阶数为M W 2 / m的E resγ$$ {E} _ {\ mathrm {res}} ^ {\ gamma} $$ {m} _W ^ 2 / {m} _ {\ chi} $$ 到阶为E resγ〜m W $$ {E} _ {\ mathrm {res}} ^ {\ gamma} \ sim {m} _W $$的中间分辨率。 我们还提供了有关以前的窄分辨率计算的详细信息。 然后显示了在Wino暗物质模型的不同有效场论设置中执行的两个计算,可以很好地匹配,从而提供高达300 GeV的能量分辨率的精确表示。
2024-07-04 12:27:10 1.52MB Open Access
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直接光子光谱的计算精度达到目前最高,并与LHC发生8次TeV碰撞时的ATLAS数据进行了比较。 预测包括通过程序PeTeR以最接近对数的顺序恢复阈值,使用JetPhox匹配具有片段化效果的最接近的对数固定顺序,并包括恢复对数电弱的Sudakov前导 效果。 值得注意的是,当依次添加计算的每个组成部分时,可以看到与数据的改进一致性。 该比较证明了阈值对数和电弱Sudakov效应的重要性。 包括预测的数值。
2024-07-04 11:01:44 428KB Open Access
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