当期目录

2024年 第37卷 第3期 刊出日期：2024-03-15

  

多核处理器中混合关键级任务可调度及半分区划分算法

朱嘉炜, 冒航, 张凤登

2024, 37(3):  1-9.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.001

摘要 ( 178 )   HTML ( 28 )   PDF (1186KB) ( 149 )  

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当前,多数多处理机中混合关键级任务可调度性分析以及半分区调度算法均针对单核利用率展开研究。但由于多核系统任务调度复杂性较高,现有研究结果存在各处理器负载不均衡以及任务可调度性不理想等问题。针对该问题,文中将动态需求边界函数(Dynamic Demand Boundary Function,DDBF)的应用范围扩展至多核处理器系统。根据半分区划分调度算法对DDBF改进,并加入了结转作业和前接作业分析提出了SDDBF(Super Dynamic Demand Boundary Function),可更精确地计算与利用资源。文中基于SDDBF提出了SDA(Stepper Dispatch Algorithm)可调度性分析法与半分区划分算法MCWF(Mixed-Criticality Worist First)。仿真结果表明,相较于AMC(Adaptive Mixed Criticality)、AMC-max以及XU算法,SDA可调度性分析判定提升了5%~10%,相较于WF_MY(Worst First_My)、WF_NEW(Worst First_New)算法,MCWF可使系统在任意关键等级下的CPU(Central Processing Unit)负载具有更良好的均衡性能。

网络安全风险评估方法研究综述

吴嘉诚, 余晓

2024, 37(3):  10-17.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.002

摘要 ( 733 )   HTML ( 27 )   PDF (988KB) ( 139 )  

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网络安全风险评估是构建网络空间安全体系的重要环节,可以有效保护个人和组织机构避免受到网络安全攻击。文中简要概述了网络安全风险评估理论,重点介绍了目前主流的网络安全风险评估方法,并根据不同的方法性质对现有方法进行分类和对比,分析了各方法的优缺点以及适用范围。在此基础上,文中归纳提取出对网络安全评估结果产生影响的因素并对网络安全评估领域未来的研究重点进行提议。分析结果表明,关联性和评估指标的不确定性以及评估过程的实时性这3个因素是影响风险评估效果的主要因素,并给未来的风险评估方法研究提供了参考依据。

新型电力系统电磁暂态加速仿真技术

聂春芳, 郝正航, 陈卓, 何朴想

2024, 37(3):  18-25.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.003

摘要 ( 193 )   HTML ( 6 )   PDF (1938KB) ( 66 )  

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为解决新型电力系统电磁暂态仿真时由于系统拓扑结构复杂、电力电子开关器件较多以及仿真机单核计算能力不足导致的仿真效率低下、仿真难度大等问题,文中采用理想变压器模型分割算法将大规模新型电力系统模型分割成若干子系统,实现了大系统的解耦和降阶,有效减少了仿真时整个系统作为一个状态空间系统矩阵的运算量。为进一步减轻单个处理器的计算负担,利用CPU(Central Processing Unit)多核并行技术设计一款在裸机环境下高效并行运算的加速仿真平台UREP300。将分割后的模型载入UREP300进行加速仿真实验,同时与基于MATLAB/Simulink的原模型离线仿真进行对比。实验结果表明,融合理想变压器模型分割与多核并行运行的加速仿真技术能够在保障仿真精度的同时将仿真速度提升至原来的586倍,可显著提高仿真效率,适用于大规模新型电力系统的仿真工作。

一种改进后的闭环解码算法

颜亚灵, 王洛国, 阎瑞, 武明

2024, 37(3):  26-33.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.004

摘要 ( 66 )   HTML ( 7 )   PDF (972KB) ( 61 )  

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针对传统的闭环解码算法量测方程、传递函数在加速时易造成稳态误差等问题,文中提出了一种改进后的闭环解码算法。在闭环解算之前,使用最小二乘法对旋转变压器输出的信号参数进行数据拟合,获得更加准确的旋转变压器信号,设计校正装置,避免抑制参数波动及非线性因素对系统性能的影响,增强系统的稳定性。利用仿真实验对解码算法进行了稳态误差、角位置和角速度误差分析,结果表明改进后的闭环解码算法更稳定、稳态误差更小,角位置误差波动从(-10,0)变为(-4.0,3.5),角速度误差波动从(-0.50,-0.25)变为(-0.15,0.10)。

六相全桥逆变器驱动PMSM的简化模型预测电流控制

袁庆庆, 吴瑞麒, 马婷, 谢晓彤

2024, 37(3):  34-43.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.005

摘要 ( 100 )   HTML ( 6 )   PDF (4685KB) ( 55 )  

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全桥逆变器电机驱动或称开绕组结构虽然兼具相间电气隔离、容错性能好及器件开关频率低等优点,但存在逆变器输出电压矢量多、冗余严重且控制约束等问题。文中以共直流母线供电的六相全桥逆变器驱动六相永磁同步电机为研究对象,提出了一种基于二级矢量优化的简化模型预测电流控制算法,在实现电机定子基波电流有效跟踪控制的同时有效抑制了定子电流的谐波及零序分量。文中基于矢量空间解耦理论对六相全桥逆变器的输出电压矢量进行了分层分析,以定子基波电流控制、谐波及零序电流抑制为准则对逆变器输出的729个电压矢量进行二级优化,得到候选的12个电压矢量,以此为基础设计了模型预测电流控制算法。实验结果表明,该简化模型预测电流控制方法具有良好的动静态性能,能在基波电流控制的同时有效抑制谐波及零序电流分量,可为多相电机驱动系统研究提供一定的理论支撑。

信道衰落下多智能体系统有限时间一致性控制

丁勐, 陈蓓

2024, 37(3):  44-50.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.006

摘要 ( 66 )   HTML ( 5 )   PDF (1040KB) ( 38 )  

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针对带有信道衰落下二阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题,文中提出了基于滑模策略的分布式控制算法。根据智能体的拓扑结构搭建数学模型构造了随机信道衰落影响下的一致性误差函数,基于误差函数设计一致性协议将系统的一致性问题转化为跟踪误差系统的稳定性问题。设计了指数型非奇异终端滑模面,结合Lyapunov稳定性理论和滑模控制理论分析了误差系统的有限时间稳定性和滑模可达性。采用1个领导者和4个跟随者的多智能体模型进行仿真实验,结果显示4个跟随者可以准确跟踪领导者,达成系统跟踪一致性,且在10 s时其误差函数曲线也趋于0,证明了控制策略的有效性。

基于多目标粒子群的电动汽车优化充电策略

李婷婷, 娄柯, 王园, 徐华超

2024, 37(3):  51-56.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.007

摘要 ( 198 )   HTML ( 7 )   PDF (1090KB) ( 98 )  

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居民区家用电动汽车充电具有较强的集中性,大规模电动汽车充电负荷会对配电网系统造成负荷峰谷差过大等问题。文中提出一种基于多目标粒子群(Multi-Objctive Particle Swarm Optimization,MPSO)算法的用户充电选择控制策略,通过分析预测电动汽车充电负荷建立以系统总负荷方差和调度成本最小为目标函数的多目标优化模型,同时考虑了电动汽车电池及系统功率等约束条件,采用多目标粒子群优化算法求解电动汽车最优起始充电时刻。仿真结果表明,相比居民区内电动汽车无序充电,文中所提电动汽车充电策略能有效降低负荷峰值和调度成本。

基于时效因子和动态贝叶斯络的配电室电力应急演练研究

徐浩, 魏云冰, 路永鑫, 李清

2024, 37(3):  57-67.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.008

摘要 ( 45 )   HTML ( 2 )   PDF (5062KB) ( 36 )  

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针对由于灾害性事故频发,配电室应急工作面临严峻挑战的现状,文中对配电室电力灾害事故情景推演技术进行研究。在分析配电室电力灾害的突发性、多变性和演变路径的不明确性、复杂性基础上采用“情景-应对”分析法分析配电室电力事故的构成要素以及其作用关系,将处置措施约束时间引入情景构成要素,基于动态贝叶斯网络构建配电室电力灾害情景推演模型。基于时效性原则进行演练效果评价,通过某矿业公司一起6 kV配电室火灾事故进行实例分析,分析结果表明,推演结果与实际灾害发展情形相吻合,表明了配电室电力灾害事故情景推演模型的可行性。

基于二维热传导方程的COB-LED散热器热模拟

王朝瑞, 杨平, 韩帅, 徐新营

2024, 37(3):  68-74.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.009

摘要 ( 42 )   HTML ( 1 )   PDF (3460KB) ( 34 )  

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针对COB-LED(Chip on Board-Light Emitting Diode)散热问题,文中基于二维热传导方程建立了一个可快速计算COB-LED散热器表面热分布的数学模型。为了便于模型求解,采用有限差分法求解该数学模型并选择交替方向隐格式作为其差分格式。根据模型中的边界条件和初始条件设计COB-LED常温点亮实验,并基于ANSYS有限元分析软件进行仿真分析。通过比较求解结果、仿真结果和实验结果验证该数学模型的合理性。结果表明,求解结果与实验结果中最高温度相对误差约23.57%,且两者的温度变化趋势一致。求解结果与仿真结果中最高温度相对误差约34.84%,且温度分布较为接近,证明了该数学模型的合理性与正确性。

基于深度学习的盲道和盲道障碍物识别算法

马文杰, 张轩雄

2024, 37(3):  75-83.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.010

摘要 ( 280 )   HTML ( 13 )   PDF (3884KB) ( 123 )  

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盲道和盲道障碍物是影响盲人出行安全的重要因素,现有算法只对盲道分割和盲道障碍物检测单独处理,效率低且计算量大。针对上述问题,文中提出了一种基于深度学习的多任务识别算法。该算法通过骨干网络提取公共特征,将提取的特征经过SPP(Spatial Pyramid Pooling)和FPN(Feature Pyramid Networks)网络融合特征后,分别传入分割网络和检测网络完成盲道分割和盲道障碍物检测的任务。为了让盲道分割更平整,引入修正损失函数。为了提高障碍物检测召回率,将检测网络的NMS(Non Maximum Suppression)替换为Soft-NMS。实验结果表明,该算法分割部分MIoU(Mean Intersection over Union)、MPA(Mean Pixel Accuracy)分别达到了93.52%、95.29%,检测部分mAP(mean Average Precision)、mAP@0.5以及mAP@0.75分别达到了75.58%、91.58%和74.82%。相较于使用SegFormer网络进行盲道分割和RetinaNet网络进行盲道障碍物检测,该算法在精度提升的同时速度也提升73.72%,FPS(Frames Per Secon)达到了18.52。相比于其他对比算法,该算法在速度和精度上也有一定的提升。

面向异构信号处理平台的量子调度算法

沈小龙, 马金全, 胡泽明, 李娜, 李宇东

2024, 37(3):  84-90.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.011

摘要 ( 43 )   HTML ( 0 )   PDF (1853KB) ( 23 )  

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针对异构信号处理平台中已有调度算法的调度长度较大导致信号处理应用实时性下降问题,文中提出一种面向异构信号处理平台的量子调度算法。该算法采用任务优先级分流排序策略,得到更加准确的任务调度顺序。使用量子比特对任务分配方案进行编码,增加任务分配方案的多样性,且编码规则有助于跳出局部最优找到全局最优解。按照最小计算开销原则和任务复制思想进行处理器分配,减少任务间通信开销,并通过量子旋转门对量子编码方案进行更新,不断逼近最优解。仿真结果表明,所提算法能够减少调度长度,提升信号处理应用的实时性,进而提高平台的工作效率。

基于概率性分析的混合关键级系统节能调度算法

冒航, 张凤登, 陆禹, 朱嘉炜

2024, 37(3):  91-97.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.012

摘要 ( 52 )   HTML ( 5 )   PDF (1082KB) ( 40 )  

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针对混合关键级系统中的固定优先级任务节能问题,文中提出了基于概率性分析的混合关键级系统节能调度算法。混合关键级系统的实时性要求使得系统建模和分析偏向于较坏的情况。该类系统中出现任务超限的情况相对较少,易存在资源配置过度问题。通过DVFS(Dynamic Voltage Frequency Scaling)技术和混合关键级系统调度算法相结合的方式挖掘空闲时间,从而在保证系统实时性的前提下降低系统的能耗。利用MCSIMU仿真软件对所提算法进行了仿真验证,实验结果表明,对于固定优先级任务与未使用节能调度算法相比,固定优先级节能调度算法的节能率可达45%。

机械加工中有限元技术的计算精度优化研究

杨云辉

2024, 37(3):  98-102.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.013

摘要 ( 60 )   HTML ( 3 )   PDF (630KB) ( 44 )  

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有限元模型技术被广泛应用于机械加工领域,其也是实现数字控制与现代加工的核心理论技术,得到了各领域研究者的广泛关注与深入探讨。基于有限元模型的计算仿真模拟技术能够大幅提升机械加工制造的精度,大量的机械加工零件实验也为有限元模型提供详细的数据参考。文中通过总结有限元分析技术的研究历史,分析归纳了当前有限元分析技术中精度优化的核心策略及其不足之处,展望了在机械加工过程中有限元分析技术的未来发展方向。