מאמר שיטה

אופטימיזציה של ייצור אנרגיה מונעת באנוש באמצעות רגרסיה תהליכית גאוסית

DOI:

10.3791/69810

⸱

16 בינואר 2026

 ,  ,  , 
1Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization, School of Engineering, Westlake University, 2Zhejiang Engineering Research Center of Micro/Nano-Photonic/Electronic System Integration, 3Hangzhou Navigation Instrument Co., Ltd, 4Department of Electronic and Information Engineering, School of Engineering, Westlake University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מייעל מערכות ייצור חשמל מונעות בכוח אדם באמצעות רגרסיה תהליכית גאוסיאנית להשגת יעילות של 80%-90% תוך שמירה על בטיחות פיזיולוגית, ומספק שיטות שחזוריות להמרת פעילות גופנית לייצור אנרגיה בת-קיימא, תוך התמודדות עם אתגרי אבטלה ואנרגיה מתחדשת.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מציג מסגרת אופטימיזציה של רגרסיית תהליך גאוסיאנית (GPR) למערכות ייצור חשמל מונעות בכוח אדם, במטרה להתמודד בו-זמנית עם אבטלה טכנולוגית ודרישות לאנרגיה מתחדשת. שבעה משתתפים ביצעו 112 ניסויים ב-16 תצורות, ששילבו ארבעה מתחי סוללה (12 וולט, 24 וולט, 36 וולט, 48 וולט) עם ארבעה עומסים חשמליים (10 וואט, 30 וואט, 50 ואט, 70 וואט) באמצעות גנרטור אופניים נייח מותאם. מודל ה-GPR כלל גרעיני ריבוע אקספוננציאליים אוטומטיים לקביעת רלוונטיות אוטומטית (ARD) כדי למפות פרמטרי מהירות, לחץ, מתח ועומס ליעילות ייצור תוך כימות אי-הוודאות של החיזוי. איסוף נתונים בזמן אמת בתדר 2 הרץ קלט פרמטרים מכניים וחשמליים באמצעות חיישני אפקט הול, מדדי מתח ומנתחי הספק באמצעות פרוטוקולי תקשורת Modbus. המערכת המותאמת השיגה יעילות מקסימלית תיאורטית של 80%-90% עם מקדם שינוי (CoV) מתחת ל-15%, לעומת 60%-70% יעילות ו-25%-35% שונות במערכות מסחריות. תחזיות GPR הראו R² = 0.713 עם השהיה מתחת ל-10ms באמצעות טכניקות קירוב דלילות, המאפשרים שליטה בזמן אמת. הפרמטרים התפעוליים האופטימליים השתנו באופן שיטתי: עומסים נמוכים דרשו 150-180 סיבובים לדקה בלחץ של 50-70 ניוטון, בעוד שעומסים גבוהים הגיעו לשיא של 100-120 סל"ד עם לחץ של 100-150 ניוטון. תצורת 48 וולט שיפרה את היעילות ב-68% על פני קו בסיס של 12 וולט (נמדד כמדד יעילות יחסי, REI, מנורמל לבסיס = 100%). ניטור ספציפי לשלב זיהה את תחילת העייפות ב-35-40 דקות, מה שגרם להתאמות בקרה מודעות לסיכון בהתבסס על אי-ודאות אחורית. הפרוטוקול קובע שיטות כמותיות לאיזון בין ייצור אנרגיה למגבלות פיזיולוגיות, ומספק מסגרת ניתנת לשחזור לפריסת מערכות מונעות בכוח אדם במתקני כושר שבהם מתרחש איזון במחיר של 0.18 דולר לקוט"ש חשמל.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המפגש בין אוטומציה מונעת בינה מלאכותית לשינויי אקלים מציב אתגרים חסרי תקדים, הדורשים פתרונות חדשניים המתמודדים עם אבטלה טכנולוגית ומעבר אנרגטי בר קיימא. ניתוחים אמפיריים חוזים 85 מיליון עקירות משרות עד 2025, כאשר מקצועות מחשבים ומתמטיקה חווים עלייה של 2.8 נקודות אחוזבאבטלה 1. במקביל, ריכוזי ה-CO₂ באטמוספירה הגיעו ל-426.9 ppm בפברואר 2025, מה שחייב הרחבה דחופה של קיבולת האנרגיה המתחדשת 3,4. מאמר זה מציג גישה חדשנית להתמודדות בו-זמנית עם שני המשברים באמצעות מערכות ייצור חשמל חכמות מונעות בכוח אדם (HPEG), היוצרות הזדמנויות תעסוקה תו....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה כלל בדיקות אימון לא פולשניות עם אופניים נייחים והיווה סיכון מינימלי בלבד למשתתפים. כל המשתתפים היו מתנדבים בוגרים בריאים שסיפקו הסכמה מדעת בעל פה לאחר שקיבלו מידע מפורט על הליכים ניסיוניים, זכותם למשוך בכל עת וסודיות נתונים. ההליכים התאימו לעקרונות האתיים של הצהרת הלסינקי למחקר המעורב בנבדקים אנושיים.

1. אספת ה-HPEG

  1. הרכבת מבנה מכני
    הערה: כל השינויים המכניים צריכים להתבצע במרחב עבודה מאוורר היטב עם ציוד בטיחות מתאים, כולל משקפי בטיחות וכפפות עבודה. התקדמות אחרונה במערכות איסוף אנרגיה מונעות בכוח אדם הדגימה שיפורים ביעילות באמצעות צימוד מכני אופטימלי24,

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יעילות מתייחסת ליעילות המרה תרמודינמית (0-100%). REI מתייחס למדד היעילות היחסית, המחושב כ-(נצפה/בסיס) כפול 100%, שיכול לעלות על 100%. להשוואה בין הגדרות הטרוגניות, משתמשים במדד יעילות יחסית, שמחושב על ידי חלוקת היעילות הנצפית בתצורת בסיס קבועה (12 V-70 W), הנמדדת תחת אותו צינור. לכן, REI = 110% מציין רווח של 10% יחסית לקו הבסיס, ולא יעילות תרמודינמית מעל 100%. אלא אם כן REI מסומן, יעילות מתייחסת ליעילות המרה קונבנציונלית. אזורים מוצלים באיורים מציינים טווחי ביטחון של 95%.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

היישום המוצלח של אופטימיזציה מבוססת GPR למערכות HPEG תלוי באופן קריטי בדיוק קישור מכני ויעילות חישובית28. תצורת החישוק בלבד התבררה כחיונית, שכן מכלולי גלגלים שלמים הפחיתו את יעילות המעקב ב-35%-45% בעקבות שינויים באינרציה סיבובית27. כיול מתיחות הרצועה ל-350 ± 50N התגלה כסטיות קריטיות במיוחד שהובילו לכשל מוקדם או לאובדן טפילים מופרז, מה שהשפיע ישירות על דיוק חיזוי GPR. בעוד שתיבת ההילוכים עם חגורת V גרמה להפסדים מכניים ~8%, היא אפשרה כפל מהיר.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים כי אין להם כל שיוך או מעורבות בארגון או גוף בעל עניין פיננסי בנושא או בחומרים הנדונים בכתב היד.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה מומן על ידי מענק מספר WU2024A001 לפרויקט מימון מחקר מדעי של אוניברסיטת ווסטלייק. המחברים מודים בכנות למשתתפי הניסוי: יוקי ג'יאנג, לילי דזנג, לואוצ'יאן אמו, בין יאנג, זיהאן צ'ן, יוהאנג לי וסוקרון אמין על תרומתם החשובה לאיסוף הנתונים.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מודול שקע AC (דגם GB/T סיני, סוג פאנל)10/16 A, קלטת מוטמעת, תריסי הגנה מפני ילדיםשקע חשמל שולחני עם חמישה חורים (שחור) וואניו
חגורת V מפוליאוריתן מתכווננתסוג ABCZM, חגורת PU מחוברתABCZM חגורת V עם מפרקים אוניברסלית מפוליאוריתן (עם/בלי קורות) / &
מפתח מתכוונן6 אינץ', קנה מידה לייזרמפתח מתכוונן בגודל 6 אינץ' פתוח לסת, ידית מלוטשת 250006 רויננג
אלטרנטור, מגנט קבוע תלת-פאזי300 וואט, 24 וולט (כפי שצוין)300– אלטרנטור AC תלת-פאזי עם מגנט קבוע 400 וואט, 300 וואט 24 וולט;ג'יוניאן
סוללות, תחנת כוח ניידתיחידה ניידת בעלת קיבולת גדולה של 2400 וואטתחנת כוח ניידת גיבוי 2400 וואט, אחסון אנרגיה סולארית רב-תכליתית / —
שרשרת אופניים1/2" ופעמים; 1/8", חוזק מתיחה 920 ק"ג, מגבלת הארכה של 0.5%KMC X101
מחשב אופניים (אלחוטי)עמיד למים, תאורה אחורית בלילה, מד מהירות/מרחקמחשב אופניים אלחוטי עם מסך גדול, עמיד למים, תאורה אחורית / ו-mdash;
מאמן אופניים (גלגל מגנטי, מתקפל)התנגדות מגנטית, גלגל תנופה מאוורר, כפתורי נעילה כפולהמאמן גלגל עם התנגדות מגנטית, מתקפל / &
אופניים, כביש (700 מעלות)גלגלי 700C, עם גלגלי שינייםאופני כביש אווירודינמיים 700C, רב-מהירויות ו-nbsp;לנצח, יונגג'יו
בקר טעינה, MPPT (12/24 V)אוטו 12/24 V, 20 אמפר (כפי שצוין)בקר טעינה סולארי MPPT 12/24 וולט 20 A לנשנג
חיישן נוכחי, אפקט הול&ועוד; 100A, 20mV/A&Plusmn; 0.5%, BW=120kHzACS758LCB-100B
דיודה (חסימה) ו-mdash; אמת את המכשיר המדויקרשימת מיקסים: דיודת שוטקי / טריאק דו-כיווני / IXFN132N50P3IXFN132N50P3 (רשום טוען לדיודת שוטקי וטריאק דו-כיווני) / —
דיודה, התאוששות אולטרה-מהירה200V V_RRM, 30A I_F(AV), < 35ns t_rrRHRG30120
סרט חשמלי (PVC)גלגול 9 מטרסרט חשמלי ET6 9 מ' שור
עומס אלקטרוני, ניתן לתכנות200W רציף, 0--500V, 0--120ABK Precision 8500
מיקרו-בקר, 32 ביטARM Cortex-M4, 72MHz, ADC@5MSPS 12 ביטSTM32F334C8T6
MOSFET, ערוץ PRDS(on)< 10mΩ, 200V, -12AIRFP9240
מולטימטר, דיגיטליתאורה אחורית, מוגנת מעומס יתרמולטימטר דיגיטלי DEM23, תאורה אחורית, נגד שריפה דליקסי
מולטימטר, דיוק6.5 ספרות, דיוק DCV של 0.0035%פלוק 8845Aפלוק
מגבר תפעולי, מרובערכבת-לרכבת, Vos< 2mV, 1MHz GBWMCP6004
גנרטור מגנט קבוע24V/300W, 12 קוטבים, מגנטים NdFeB N42YC-FD300
מפסק מעגל ניתן לאיפוס (דחיפה לאיפוס)3– סדרת 50 A (כפי שמופיע)מפסק איפוס תרמי סדרה 88/98/AR 3– 50 A קואויה
סט מברגים (פיליפס/שטוח)6× 100 מ"מ, קצות מגנטיים, דו-חלקיסט מברג שטוח מגנטי בגודל 6 x 100 מ"מ (2 pcs) פיליפס
תוכנה, שפת תכנותגרסה 3.8, עם מסגרת GUIפייתון
בלוק טרמינל, מיקום יחיד (DIN/פאנל)IN-100BK, קטר 130 A (כפי שמופיע)בלוק טרמינל DIN-rail IN-100BK, מיקום יחיד ו-nbsp;ויליאן דן
בלוק טרמינל, מיקום יחיד (DIN/פאנל)IN-411S, מחלקה 60 A (כפי שמופיע)בלוק טרמינל DIN-Rail IN-411S, מיקום יחיד ו-nbsp;ויליאן דן
ידיות צמיג (זוג)12 אינץ' (30 ס"מ), 2 יחידותידיות צמיגים בגודל 12 אינץ' (זוג) צ'נגג'ואו
דיודת TVS135V מהדק, שיא 1500W, < תגובת 1ps1.5KE100A
מחברי חוטים, ניתוק מהיר (bullet)1.5– 2.5 מ"מ&מ"מ, ניילון, כחול, 100 סטיםמחברי חוט ניתוק מהיר של כדור, כחול (100 סטים) גוטואלה
מפשט/קרימפר חוטים7 אינץ', רב-תכליתיתמפזר חוטים רב-תכליתי בגודל 7 אינץ' DL902200 דלי
חוט, סיליקון (12 AWG ≈ 3.4 מ"מ²)בידוד סיליקון בטמפרטורה גבוהה, 1 מטרחוט סיליקון 12 AWG (≈ 3.4 מ"מ&מ"מ לעלות;) 1 m לנג'יאנג

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nartey, J. AI job displacement analysis (2025-2030). 5316265, SSRN. (2025).
  2. Kozhagulov, S., et al. Trends in atmospheric emissions in central asian countries since 1990 in the context of regional development. Climate. 13 (9), 176(2025).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

הסרטון יגיע בקרוב

מאמרים קשורים