基于单通道ECG信号与INFO-ABCLogitBoost模型的睡眠分期

为了减少对传统多导睡眠图(PSG)系统的依赖,基于单通道心电图(ECG)信号,设计了一种简单高效的睡眠分析算法.采用最大重叠离散小波变换(MODWT)对原始信号进行多分辨分析,再进一步提取峰值信息;根据峰值位置的一阶偏差,提取多维度的心率变异性(HRV)特征.为了进一步筛选与不同睡眠阶段具有强关联性的HRV特征,提出基于ReliefF算法与Gini指数的特征提取方法.在此基础上,采用INFO-ABCLogitBoost方法挖掘HRV与不同睡眠阶段之间的关联性,从而实现睡眠阶段的精细分类.在实际公开数据集上的实验结果表明,所提出的模型在睡眠分期任务中,总体精度为83.67%,准确率为82.59%,Kappa系数为77.94%,F1-Score为82.97%.相比于睡眠分期任务中的常规模型,所提方法展现出更加高效便捷的睡眠质量评估性能,有助于实现家庭或移动医疗场景下的睡眠监测.

数据传输时延和跳数受限的Sink节点移动路径选择算法

考虑实际无线传感网系统中数据传输时延和跳数受限情况,且为降低算法的时间复杂度,提出一种移动无线传感网的Sink节点移动路径选择算法(MPSA)。在MPSA算法中,Sink节点采用分布式最短路径树算法收集k+1跳通信范围内传感节点的相关信息和感知数据,采用虚拟力理论计算边界、障碍物和空洞区域的虚拟斥力、第k+1跳未覆盖传感节点的虚拟引力和所有虚拟力的合力,根据停留次数、合力大小和方向等信息计算当前网格中心的停留时间和下一个停留网格中心。仿真结果表明:MPSA算法根据传感节点的位置、剩余能量等信息,寻找到一条较优的移动路径,从而提高Sink节点的数据收集量和节点覆盖率,降低传感节点的感知数据丢弃量。总之,在数据传输时延和跳数受限下,MPSA算法比RAND算法、GMRE算法和EASR算法更优。

优化网络生存时间的Sink节点移动路径选择算法

为克服无线传感网的能量空穴问题,采用最优化方法,研究一种优化网络生存时间的Sink节点移动路径选择算法(MPSA)。在MPSA算法中,将单跳传输的无线传感网监测区域分成多个大小一致的网格,Sink节点可移动到任一网格中心,停留收集单跳最大通信范围内的传感节点数据。分析停留位置的全节点覆盖条件和所有传感节点的能耗,建立权衡网络生存时间和Sink节点移动路程的优化模型。提出一种改进的遗传算法,用于求解优化模型,即迭代执行染色体评估、选择、交叉、变异、最小覆盖处理、孤立节点处理等步骤,最终获得优化网络生存时间的Sink节点移动方案。仿真结果表明:MPSA算法能提高网络生存时间,将移动路程保持在较小范围。在提高网络生存时间方面,比RCC算法更优。

基于Pspice模拟行为模型的光伏阵列建模

根据光伏电池物理机制的数学表达式,利用Pspice仿真软件的模拟行为模型构建光伏电池的Pspice仿真模型。在此基础上,通过分析光伏阵列和光伏电池的关系及电路等效变换,建立任意功率级的PV仿真模型。该模型可以仿真任意太阳光照强度、环境温度、光伏模块参数及任意个光伏电池串并联组合下光伏阵列的I-V、P-V特性。实验和仿真结果表明,仿真模型的输出特性与实际电池的输出特性基本一致,能较好体现光伏阵列的输出特性。模型的建立为光伏发电系统的动态仿真提供了有效的模拟输入电源。

基于PSIM和Simulink的光伏发电系统协同仿真

为了实现光伏发电系统的协同仿真分析,在PSIM仿真软件中建立了光伏阵列和功率变换器的仿真模型,在Matlab/Simulink中建立了基于扰动观察法的最大功率点跟踪(MPPT)控制策略仿真模型,然后利用PSIM软件所提供的Simulink仿真接口,实现了基于PSIM和Matlab/Simulink的光伏发电系统协同仿真实验分析。仿真结果表明,利用PSIM和Matlab/Simulink进行协同仿真,可以较好地完成复杂电子系统的辅助设计仿真分析。

移动无线传感网的生存时间优化算法研究

当sink节点位置固定不变时,分布在sink节点周围的传感节点很容易成为枢纽节点,因转发较多的数据而过早失效。为解决上述问题,提出移动无线传感网的生存时间优化算法(LOAMWSN)。LOAMWSN算法考虑sink节点的移动,采用减聚类算法确定sink节点移动的锚点,采用最近邻插值法寻找能遍历所有锚点的最短路径近似解,采用分布式非同步Bellman-Ford算法构建sink节点k跳通信范围内的最短路径树。最终,传感节点沿着最短路径树将数据发送给sink节点。仿真结果表明:在节点均匀分布和非均匀分布的无线传感网中,LOAMWSN算法都可以延长网络生存时间、平衡节点能耗,将平均节点能耗保持在较低水平。在一定的条件下,比Ratio_w、TPGF算法更优。

瞬时电流控制策略在光伏并网发电系统中的应用

分析了电压型逆变器常用的控制方法,根据光伏发电系统的特性指出固定开关频率法比滞环控制电流法更适合用于并网工作时逆变器的控制。并根据光伏发电系统的特性对固定开关频率法进行改进,逆变器电流参考信号由光伏器件输出功率及电网母线电压计算得到,从而控制逆变器输出电压与电网电压基本相同,有效减小并网环流。试验表明本文提出的方法能较好满足工作要求。

一种基于极限学习机融合模型的实时亚表面缺陷深度检测算法

为提高检测亚表面缺陷深度的速度与精度,提出了一种基于极限学习机融合模型的实时亚表面缺陷深度检测算法。首先,构造极限学习机模型将涡流传感器以及超声传感器探测数据转化为导体缺陷在不同深度的概率分布;然后,根据不同传感器采集特点对概率分布进行动态赋权,并采用D-S融合模型计算缺陷深度的概率分布;最后,基于最大概率原则对未知缺陷深度的导体进行分类。实验结果表明,相比单传感器检测方法和传统D-S证据等权融合理论,所提出的检测方法具有更高的精确度和稳定性。

瞬时电流跟踪控制光伏并网技术

介绍了光伏并网逆变控制的基本原理,给出了针对光伏特性的改进型瞬时电流控制策略基本思想,并对并网同步锁相控制过程中干扰的消除提出可行性方案。实验结果表明:这些控制策略与方案是有效的,能较好地满足光伏并网和单位功率因数的要求。

带MPPT控制的光伏充电控制器的设计

本文设计了一种具有MPPT控制的光伏发电充电控制器。该控制器通过检测蓄电池充电电压、充电电流的大小,智能选择充电器的工作状态,并在光照强度不足时自动切换到光伏发电最大功率点跟踪控制MPPT状态,采用扰动控制策略使光伏电池有最大的功率输出,使控制器有较好的充电效率。实验结果较好地说明所设计控制器的有效性。

提高铂电阻测温线性度的方法

铂电阻作为温度传感器在实际温度检测控制系统中应用广泛 ,本文提出一种利用双积分A/D转换原理改善铂电阻测温的线性度的方法 。

对自动化专业实验教学和实验室建设的思考

结合“电力电子与自动控制综合实验室”建设过程的实践,就实验教学模式发展方向、自动化专业实验教学体系的构建及围绕实验教学与改革进行实验室建设等问题提出笔者的几点看法。

基于OrCAD10/Pspice的功率因数校正电路的仿真研究

本文以MC33262为核心的升压型功率因数校正电路为例,系统地阐述了有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,简称APFC)的原理。并根据其工作原理,利用模拟行为模型ABM(analogy behavioral modeling)建立器件的仿真模型,用OrCAD10.0软件完成了对APFC电路的仿真分析。在此基础上,还进行了相应的实验电路验证。软件仿真结果与实验结果取得了较好的一致,充分说明了所建器件模型的有效性,体现了OrCAD10.0软件仿真在电力电子装置的分析、设计与研究中的作用。

无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用

光伏发电系统输出功率的大小和质量易受外部环境的影响,为了使系统能够最大限度地输出高质量的电能,就需要一种快速的电流控制方法控制逆变器工作。在分析了无差拍电流控制方法工作原理的基础上,给出了参考电流的获取及占空比的计算过程,并将无差拍电流控制应用到两级式单相光伏并网发电系统逆变器的控制中。实验结果表明,该方法具有良好的稳态特性和动态特性。

基于信用等级划分的医疗数据安全共识算法

在基于区块链的医疗数据共享系统中为防御恶意节点攻击并且提高共识效率,该文提出基于信用等级划分的医疗数据安全共识算法(SCA_MD)。首先,在SCA_MD中,考虑由数据节点、共识节点和监管节点组成的医疗区块共识模型,提出相应的节点身份验证机制,实现快速验证。其次,提出基于海洋掠食者的自我优化信用等级划分算法(SCRD),以限制恶意节点共识权力。最后改进代表节点选举机制和共识机制,提高共识的效率。实验结果表明:不管恶意节点数量如何变化,SCA_MD都能提高交易吞吐量,降低平均交易时延和平均节点通信开销。

基于最短路径树的优化生存时间路由算法

为提高无线传感网的生存时间,提出基于最短路径树的优化生存时间路由算法(LORA_SPT)。该算法引入节点分类概念,构造基于链路能耗因子、自身节点剩余能量因子、邻居节点剩余能量因子和类型权重因子等多个因子的权值函数。针对不同类型的节点采用不同的权重因子,最后利用dijkstra算法完成最短路径树,所有节点沿着最短路径树将数据发送给Sink节点。仿真结果表明:通过调整权值函数的四个因子,可以延长网络生存时间,均衡各个节点的能耗,将节点平均能耗保持在较低的水平,降低网络平均时延。在一定的条件下,LORA_SPT算法比PEDAP_PA、LET、Sum_w和Ratio_w算法更优。

基于移动—能量代价函数的无线自组织网络路由策略研究

能量均衡技术一直是无线自组织网络的热点研究领域。在深入研究网络信息传输特性的基础上,提出了一种基于移动—能量代价函数的无线自组织网络路由策略,并用于网络信息传输。首先,本文考虑节点连通性、能量均衡性,提出了一种节点移动策略;然后,以传输路径节点集合中的瓶颈节点剩余能量、传输链路数量作为准则,建立以网络节点为对象的能量代价函数。基于移动—能量代价函数的路由策略从链路层的决策转移到节点层的决策。最后,采用MATLAB数值仿真该路由策略的性能,结果显示:本文提出的移动—能量代价函数的路由策略既保持了原有路由优化的精度,延迟网络瓶颈节点能量下降速度,提高网络生存时间。

农田虫害远程自动监测系统设计

针对我国农田虫害频发、损失严重的特点以及信息网络技术在农村的发展现状,提出了用于农田虫害识别与虫情预报的自动监测系统。该系统采用ST公司的STM32F103微处理器和ZOGLAB公司的G3100 GPRS Mo-dem,由各种传感器采集虫害图像、现场温度、湿度、照度等数据,经GPRS网络发送至数据中心进行图像识别、虫害分析与预报。该设计方法对其他行业的数据采集与监控系统建设也有着积极的借鉴意义。

交通路灯监控系统的无线传感网链状路由算法

在交通路灯监控系统中为节省网络节点能耗和降低数据传输时延,提出一种无线传感网链状路由算法(CRASMS)。该算法根据节点和监控区域的信息将监控区域分成若干个簇区域,在每一个簇区域中依次循环选择某个节点为簇头节点,通过簇头节点和传感节点的通信建立簇内星型网络,最终簇头节点接收传感节点数据,采用数据融合算法降低数据冗余,通过簇头节点间的多跳路由将数据传输到Sink节点并将用户端的指令传输到被控节点。仿真结果表明,CRASMS算法保持了PEGASIS算法在节点能耗方面和LEACH算法在传输时延方面的优点,克服了PEGASIS算法在传输时延方面和LEACH算法在节点能耗方面的不足,将网络平均节点能耗和平均数据传输时延保持在较低水平。在一定的条件下,CRASMS算法比LEACH和PEGASIS算法更优。

基于网格的移动无线传感网生存时间优化算法

为克服陆地静态无线传感网和水下无线传感网因节点能耗分布不均衡而出现的能量空穴问题,和具有单一移动Sink节点的无线传感网数据收集时延过长问题,该文提出基于网格的移动无线传感网生存时间优化算法(Grid-based Lifetime Optimization Algorithm,GLOA)。GLOA算法考虑多个Sink节点的移动,将监测区域分成多个大小相同的网格。根据网格潜能值确定Sink节点移动的锚点,将锚点分配给不同的Sink节点,建立路径选择优化模型并获得Sink节点的最短移动路径,采用移动收集方法或静态收集方法循环收集数据。仿真结果表明:与Ratio_w或TPGF算法相比,GLOA算法能延长网络生存时间,降低和均衡节点能耗。与LOA_SMSN算法相比,GLOA算法能降低数据收集时延。在一定的条件下,比Ratio_w,TPGF和LOA_SMSN算法更优。