当期目录

2023年 第36卷 第5期 刊出日期：2023-05-15

  

基于EMD-GWO-SVR组合模型的短期风速预测

蔺琳,王万雄

2023, 36(5):  1-8.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.001

摘要 ( 151 )   HTML ( 76 )   PDF (1228KB) ( 129 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

风速预测对风电场进行调度与控制具有重大意义。针对风速序列的随机性与间歇性,文中提出了EMD-GWO-SVR组合预测模型。先对原始序列进行经验模态分解,并应用GWO算法对支持向量回归模型的参数进行寻优。随后将寻优得到的最佳参数代入支持向量回归模型,并对分解后的本征模函数及残差项分别进行预测,将得到的各预测结果相加从而对风速进行预测。以甘肃省酒泉市的历史气象数据为例,建立BP神经网络、SVR、PSO-SVR、GWO-SVR、EMD-PSO-SVR和EMD-GWO-SVR6种预测模型,对该地的风速进行预测。仿真结果表明,文中提出的EMD-GWO-SVR模型预测精度相比SVR提高了61.759 8%,且其MAE、MAPE和RMSE等误差指标评价值显著低于其它5种模型。

风电机组惯量支撑与一次调频综合控制策略

朱家文,陈卓,刘人志,刘柏霖,陈湘萍

2023, 36(5):  9-15.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.002

摘要 ( 395 )   HTML ( 9 )   PDF (913KB) ( 66 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对大规模风电接入电网导致系统惯量降低、调频能力不足的问题,文中提出一种风电机组惯量支撑与一次调频综合控制策略方案。该方案基于风电机组浆距角特性来整定风机减载控制,预留风电机组调频所需的备用容量,进一步解决减载模式下电网频率变化与虚拟转动惯量之间的结合问题。此外,再计及风电机组转速保护来整定静调差系数,并与惯量支撑控制相结合,以实现风电机组综合调频控制策略。在MATLAB/Simulink中搭建含风电场的联合仿真模型,其结果表明风电机组可快速为电网提供虚拟转动惯量支撑,降低初期电网频率扰动的变化率,并按照整定的静调差系数调节输出功率,提高了风电接入电网的频率稳定性,验证了文中所提控制策略的合理性。

DC-DC变换补偿网络PI近似工程设计

巫付专,向乃皇,周元浩,陈蒙娜

2023, 36(5):  16-22.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.003

摘要 ( 107 )   HTML ( 6 )   PDF (805KB) ( 30 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对DC-DC变换补偿网络设计中试凑法的盲目性和理论分析的复杂性,文中根据状态空间平均法,以Buck为例对DC-DC变换系统进行建模。在满足幅值裕度和相位裕度的情况下,推导出补偿网络k_p、k_i与系统参数占空比D、电感L和电容C之间的关系,并在此基础上提出了一种工程近似的方法。通过PSIM仿真和基于DSP搭建的样机平台对所提方法进行验证,结果表明无论是在电压单闭环的情况下还是在电压外环电流内环的情况下,此工程近似法与理论分析法即传统控制方法得出的结果基本一致。此工程近似法避免了试凑法的盲目性和理论分析的复杂性,为实际工程中快速设计补偿网络提供了一种快捷的方法和思路。

一种改进型单相图腾柱整流器平均电流控制方法

夏远帅,谢明,杨洋,姚磊

2023, 36(5):  23-27.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.004

摘要 ( 151 )   HTML ( 4 )   PDF (1173KB) ( 56 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为有效抑制电力电子设备给电网带来的谐波污染并解决能源短缺问题,高效AC/DC PFC变换器受到了广泛关注。文中针对图腾柱PFC变换器转换效率和电流过零点尖峰问题,利用功率开关管替代传统拓扑结构中的二极管,并提出了一种基于CCM模式的改进平均电流控制策略。该控制策略通过引入互补PWM,改进高频桥臂控制方式,降低了二极管续流损耗,提高了变换器转换效率。文中阐述了图腾柱拓扑结构电路工作原理以及控制策略,并在MATLAB/Simulink平台建立相应仿真模型对所提方案进行了验证。在此基础上,文中还设计并搭建一台原理样机。实验结果表明新方法的转换效率提高了1.5%,且电流无明显过零尖峰,证明了所提改进型控制策略的有效性和可行性。

基于自然语言处理的CNAS认可准则自动对标系统

刘玉威,曹民,冯浩甲

2023, 36(5):  28-33.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.005

摘要 ( 85 )   HTML ( 2 )   PDF (1062KB) ( 40 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在CNAS评审过程中,人工对标不符合项与其依据条款存在着耗时耗力、对标不准确等缺点。文中针对以上问题,提出一种基于自然语言处理的多级模型自动对标方法。通过对不符合项描述的语言特点进行研究,利用注意力机制的Bi-LSTM网络对不符合项进行分类。在该分类下使用基于语料扩充和迁移学习的SimCSE网络模型计算相似的不符合项,并提取对应依据条款,有效解决了对标不准确等问题。模拟实验测试表明,所提方法的对标准确率可达74.4%,语义匹配计算时间相比DSSM模型有大幅提升,内存消耗和最高匹配速度也有明显改善。

考虑测量野值的锂电池异常数据检测与SOC估计算法

王昌松,陈辉,王立成,瞿枫

2023, 36(5):  34-40.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.006

摘要 ( 167 )   HTML ( 2 )   PDF (1077KB) ( 39 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对锂电池状态估计中传感器测量出现野值的问题,文中设计了卡方检测器和相应的滤波算法,消除了野值对锂电池荷电状态估计的影响。通过二阶RC等效电路对电池动力学模型进行描述,并采用卡尔曼滤波的方法离线辨识电池模型的参数。在考虑了传感器数据存在野值的情况下,采用卡方检测器对野值进行实时检测。当检测到野值发生时,根据零阶保持的思想提出一种只依赖于模型的SOC估计算法,有效地抵抗了测量野值。在FUDS工况下,通过实验仿真发现,文中设计的野值检测器和改进的SOC估计算法能够精确检测到野值的发生,并可保证SOC的估计误差在2%以内,体现了良好的估计性能。

基于输出反馈的集群系统双边编队控制

唐凯,章伟,胡陟,王为科

2023, 36(5):  41-46.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.007

摘要 ( 55 )   HTML ( 1 )   PDF (1242KB) ( 31 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

集群系统是由局部之间有信息交互的多个智能体所组成的特定系统。实际应用中智能体部分状态检测较为困难,且智能体间可以是互相合作也可以是互相竞争的关系。文中在有符号网络拓扑结构下设计了一种基于输出反馈的分布式集群系统双边对抗编队控制协议,此策略以相邻智能体间的输出状态作为反馈信息,无需依赖通信拓扑结构的全局信息。考虑到真实系统会受到外部扰动影响,基于李雅普诺夫稳定性理论给出了控制协议能够保证系统误差最终一致有界的充分条件,并对协议进行鲁棒性分析,给出了误差最终一致收敛的残差集。根据设计的控制协议及编队条件进行模拟仿真,验证了协议的有效性,并得到了不同初始范围下系统达到稳定的时间对比。

一种基于加性潜变量的扩维卡尔曼滤波方法

林志鹏,孙晓辉,文成林

2023, 36(5):  47-54.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.008

摘要 ( 70 )   HTML ( 3 )   PDF (929KB) ( 33 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

现有面对非线性系统所设计的卡尔曼滤波器的性能常随着非线性程度的增强而逐步退化。为了弥补扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波在线性化过程中的不足之处,文中针对一类由线性项和非线性项累加组成的强非线性系统,建立了一种基于潜变量的扩维卡尔曼滤波方法。该方法将非线性项定义为原始系统的潜变量,并建立了关于潜变量的线性动态关联模型,将潜变量扩维到系统原始的状态变量中,从而建立以原始变量和潜变量为基础的线性系统模型。最后设计出该类系统的高阶扩维卡尔曼滤波器,并经过MATLAB仿真验证了新设计滤波器的有效性与准确性。

基于Slim-YOLOv4与嵌入式设备的无人机检测

郑玉恒,付东翔

2023, 36(5):  55-61.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.009

摘要 ( 104 )   HTML ( 3 )   PDF (3131KB) ( 47 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为了在资源受限的嵌入式设备上实现对无人机的实时检测,文中提出了一种基于YOLOv4的轻量化检测网络,即Slim-YOLOv4。该网络选用Ghostnet替换原YOLOv4的主干特征提取部分,将特征融合部分中的3×3卷积替换为深度可分离卷积,并对深度可分离卷积中的激活函数进行优化,以减少网络的参数量、计算量,加快网络的收敛。实验结果表明Slim-YOLOv4的准确率达到91.6%,与原YOLOv4相比损失了1.6%,但是原YOLOv4的权重文件高达250 MB。在不影响鲁棒性的前提下,Slim-YOLOv4的权重文件大小仅为42 MB,且优于Faster-RCNN模型的108 MB和Mobilenetv3模型的53 MB。新方法每秒处理的图片数量在PC上达到31.2 frames·s^-1,在嵌入式设备上高达37.6 frames·s^-1,证明可以将其部署到嵌入式设备上对无人机进行实时检测。

基于注意力机制的水下遮挡目标检测算法

史建柯,乔美英,李冰锋,赵岩

2023, 36(5):  62-70.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.010

摘要 ( 188 )   HTML ( 5 )   PDF (4296KB) ( 41 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对水下目标检测任务中存在前景遮挡和背景模糊的问题,文中提出一种基于注意力机制的水下目标检测算法。首先采用图像增强算法改善图像质量。然后在非局部神经网络的相似度函数基础上,融合具有逻辑推理能力的级联相似度函数,增强网络对全局上下文特征的表达能力。随后将改进型非局部神经网络与三分支注意力融合,弥补非局部神经网络丢失的通道特征。最后利用空洞卷积模块置换三分支注意力中的池化操作,减少细粒度信息损失。实验表明,该算法在2020年全国水下目标检测大赛提供的数据集上,使基线方法检测精度由65.66%增长至68.55%,证明了所提算法的有效性。

磁场辅助的小型化潘宁离子源点时燃放电特性研究

张景皓,张轩雄,Christian Wolf,Michael Wick

2023, 36(5):  71-79.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.011

摘要 ( 125 )   HTML ( 1 )   PDF (5268KB) ( 33 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

潘宁离子源在小型化过程中会遇到点燃电压升高及阴极与阳极间绝缘材料击穿和不稳定放电等问题。为促使潘宁离子源内部结构小型化,文中在恒定电场下,通过增加磁场的方式实现潘宁离子源稳定放电,达到降电压放电,并延长了绝缘材料使用寿命,实现了稳定放电。此外,采用COMSOL Multiphysics 软件对改进后的离子源内部电场、磁场的分布进行仿真,模拟分析电子在不同区域的运动和电离情况,据此建立了基于恒定电场增加磁场的点燃物理模型。该模型与实际的点燃实验进行对比的结果表明,改进后的小型潘宁离子源在电压恒定为0.8 kV时,仅将磁场增强至156.29 mT即可实现小型潘宁离子源稳定放电。

基于Smith预估模糊PID的氨法脱硫控制策略

朱铭基,张会林,马立新

2023, 36(5):  80-87.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.012

摘要 ( 122 )   HTML ( 4 )   PDF (1056KB) ( 38 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

氨法脱硫系统存在滞后大、非线性和实时负荷跟踪性差等问题。针对该问题设计的Smith预估控制器通过补偿延迟时间提高了系统的实时性。但通常采用试凑法来设定系统中的PID(Proportion Integral Differential)参数,导致系统稳定性较差。文中提出模糊PID参数自适应整定控制方法,通过模糊控制器求得PID的3个参数的调整值,自适应地调整PID参数,将SNOx的浓度控制在预设值附近。与传统阶跃信号判断控制效果不同,文中所提方法以实时的负荷数据来进行模型仿真,数据仿真结果也证明了Smith预估模糊PID控制器的可行性。系统稳定时SNOx浓度与预设值的误差在0.5 ppm以内,缩短了调节时间,表明所提方法改善了氨法脱硫控制系统的实时跟踪性,实现了快准稳的脱硫控制性能。

基于仿真优化的甲板作业站位选择指标策略研究

卞大鹏,王叶婷,彭雅欣,汤皓泉

2023, 36(5):  88-94.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.013

摘要 ( 109 )   HTML ( 1 )   PDF (925KB) ( 34 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对在甲板资源配置一定的条件下,资源分配策略影响航母作战效率的问题,对甲板作业站位选择策略展开了研究。从调运时间和排队时间两项特征参数的计算模型出发,提出了一种基于站位指标的动态选择策略。该策略可根据当前作业条件动态求解适合的站位选择方案,以甲板作业时长为优化目标,利用遗传算法对最佳的站位特征参数权重进行搜索求解。通过仿真实验,以甲板作业时长为评价指标将该策略与其他常见策略进行对比分析,结果表明在该问题背景下,站位指标策略优于其他几种站位选择策略,采用所提策略可获得更佳的舰载机甲板作业时长,提升舰载机出动架次率。