基于混合势函数的永磁同步风力发电机暂态稳定性分析

永磁同步发电机(permanent magnetic synchronous generator,PMSG)作为海上风力发电的主要设备,是风电技术的重要发展方向。然而,PMSG在运行过程中,受到大扰动干扰会导致其暂态稳定性下降。因此,针对PMSG风机大扰动下的暂态稳定性阈值难以判定的问题,本文基于混合势函数理论,建立了PMSG风机系统简化后的混合势函数模型,并推导出PMSG风机在大扰动后的暂态稳定判据。通过仿真后的网侧电流波形和网侧功率波形验证了暂态稳定判据的准确性,并调整各参数数值以分析PMSG风机暂态稳定性与风机参数、故障深度、故障时间和风速的关联性。

航天器姿态受限的协同势函数族设计方法

提出一种考虑航天器姿态约束的协同势函数设计方法,在姿态全局收敛的同时,保证姿态在机动过程中始终满足姿态约束.首先,建立航天器姿态指向约束模型,并针对每一个指向约束设计软约束区域;然后,基于“角度扰动”方法设计协同势函数族;接着,通过设计协同势函数族内函数切换规律,在软约束区域内构建满足姿态约束的势函数,并给出区域内势函数临界点分布的调整方法;最后,将所得的势函数用于航天器的避障控制,以比例-微分控制为例,通过数值仿真,验证该方法的有效性.

利用终端观测数据重构扩散方程中的势函数

利用终端时刻观测数据,研究扩散方程与空间相关势函数的重构问题。以一维空间域扩散模型为例,研究了一种重构势函数的单调性方法,对于多维空间域扩散模型的问题,该方法同样适用。在理论分析方面,首先推导出扩散方程正问题解的极值原理以及正则性估计。然后根据扩散方程构造一个有界算子,并证明其单调性,进而利用算子的单调性和不动点迭代,证明了势函数重构的唯一性。最后,基于算子半群理论,在终端时刻T足够大的条件下,证明了重构势函数在Hilbert空间中的条件稳定性。在数值实验方面,基于理论分析设计了合适的迭代算法,选取3个典型的数值算例进行数值实验,实验结果表明该算法是稳定有效的,且验证了单调性、唯一性、稳定性等理论结果的准确性。通过理论分析与数值实验进行研究可得,重构扩散方程势函数的单调性方法是可行的。

基于改进势函数与动态约束的无人机编队重构方法

针对无人机编队重构中变换过程复杂以及响应速度慢的问题,提出基于改进人工势函数与动态约束的编队重构方法。首先,改进人工势函数并建立虚拟力场以及无人机编队模型;其次,使用受动态队形约束的动力学模型描述编队运动将编队运动,建立含有拉格朗日系数的约束动力学方程;然后,采用罚函数法代替拉格朗日系数的方法求解无人机编队的运动学方程;最后,设计二维平面以及三维空间中编队重构场景,开展仿真实验。结果表明,三维空间中编队在0.48s后完成队形变换,扩展编队2.78s后完成队形变换,且变换前后均保持队形稳定。

三维环境下采用势函数对AUV进行路径规划

本文研究了在三维环境下利用改进势函数对自主式水下潜航器(AUV)的路径规划. 在传统三维 绕球流动中, 是将均匀流与偶极流进行叠加, 但这种叠加只能适用于同一方向水流速度相同时 对AUV进行路径规划, 且无法设置目标点, 从某点出发只能到达该流线的终点. 为了加强普适性, 考虑将三维偶极流与三维点汇进行叠加, 使得能在规划空间内各处流速都不同时对AUV进行路径 规划, 且能设置固定目标点. 同时, 对障碍物形状进行改进, 考虑了椭球形障碍物的绕流流动. 仿真 结果表明, 改进的势函数能够在不同环境下为AUV规划出一条可行的航路。

准晶与其近似相模拟中的势函数

原子间相互作用势函数是从原子尺度上对材料各种特性进行计算机模拟研究的基础。由于准晶及其近似相特殊的几何构型,其采用的相互作用势的主要特点是包含传统势函数中没有的振荡项。准晶体系势函数大体分为两类:一类是以Dzugutov势和LJG势为代表的基于传统势函数的作用势。这两种势常用于单原子体系与双原子体系的准晶体系模拟,Dzugutov势是一种短程相互作用,它倾向于形成聚四面体,常用于玻璃态的体系中。LJG势加强了长程相互作用,是简单准晶体系模拟中应用最广泛的相互作用势。另一类是以Moriarty-Widom势与Force Match方法势为代表的Realistic型势函数,这种势函数基于第一性原理计算或实验结果,在多元合金准晶体系模拟中有广泛的应用。主要介绍以上两类势函数,并对其特点进行评述。

三维管道内有旋流动的涡势函数拟变分原理

通过对一种能解决跨声速有旋流场的数学模型——赝势函数-涡势函数数学模型中的涡势函数进行详细的变分分析,并进一步对涡势函数原方程的数学改造,推导出新型数学模型中涡势函数的几种不同的变分原理,并提出对涡势函数边界条件的处理方法。

基于势函数的多车自动驾驶交互

多车辆的分布式控制是近年来的一个热门话题。与传统的单体系统相比,多车系统需要更复杂的控制逻辑和算法来完成给定的任务。本文对多车辆系统建立势函数模型,通过周围车辆工况建立障碍物虚拟力场和目标点的引力力场,确保连通性和避障的前提下,进行路径规划并到达指定位置。利用matlab软件搭建仿真平台,并对模型进行了验证。优化后的结果表明,该模型有效地实现了多车辆的控制。

离散化势函数计算:一种快速分子动力学方法

提出一种快速的分子动力学计算技术——离散化势函数计算方法.使用Lennard-Jones势对微正则系综下多个 液态氩原子系统进行了模拟,验证了离散化势函数计算方法的正确性和有效性.发现使用这种计算方法,可使分子动力 学计算加快约2.5倍.

赝势函数模型及其在任意曲线坐标下的表达式

运用缩项法,从最一般的旋度定义出发,推导出了一种能解决3维跨声速有旋流动的新的数学模型———赝势函数数学模型,并运用张量分析和雅可比变换系统地推导出了全3维有旋流动在旋转的任意曲线坐标系下的赝势函数方程通用形式,推导出了笛卡尔直角坐标系下的赝势函数具体形式,从而为全3维有旋流动(特别是含激波的跨声速流动)提供了一个简单的数学形式和理论基础。

二维有旋流动赝势函数变分原理

通过对Euler空间的Hamilton原理的详细的数学分析,把两个林家翘约束变换为一个约束;并以变分所得欧拉方程为基础,从另一个角度推导出了动量方程;通过对变分边界项的分析,构造出了自然边界条件,进而得出计算二维流场的赝势函数变分原理。

基于混合势函数的直流微电网群稳定性分析

直流微电网群中的恒功率负载呈现负阻抗特性,会对直流微电网群稳定性造成不利影响,因此需对直流微网群稳定性功率界限进行分析。针对此类问题,文中采用混合势函数,对含恒功率负载的直流微电网群进行大信号稳定性分析。根据子微网间连接的DC-DC变换器特性,将直流微电网群等效成子微网与受控电流源并联的形式,以此建立直流微电网群大信号等效电路图。由混合势函数理论推导出直流微电网群大信号稳定性判据,并依据判据进行稳定性分析。通过MATLAB/Simulink进行验证,证明直流微电网群经恒功率负载突增后,若满足稳定性判据,则该直流微网群可保持稳定运行。

突变模型势函数的一般表示式及用于富营养化评价

通常的初等突变评价模型仅给出控制变量维数n≤4的突变模型的势函数及相应的归一化公式,对高维(n≥5)的复杂系统需将其分解为若干维数小于4的多层子系统后再递归进行,且一般只给出各评价结果的相对排序。通过对初等突变模型势函数形式和相应的归一化公式的观察、比较和分析归纳,推演出包括任意维的突变模型的势函数形式及其相应的归一化公式。将推导出的突变评价归一化公式和分层递阶降维突变评价模型相结合,实现对指标众多的复杂系统的评价和分类。将突变评价公式应用于北京市21个湖泊的富营养化评价,并与多种评价方法进行了比较。结果表明,除1个湖泊的评价结果有相邻一级之差外,其余20个湖泊的评价结果完全一致,表明推演出的高维突变势函数形式和归一化公式是合理的。将其用于湖泊富营养化评价具有简单、实用的特点。

采用势函数法的微电网无功控制策略

由于受到微电网线路阻抗特性等因素的影响,传统的下垂控制存在无功出力难以按照下垂增益分配的问题。分析分布式电源无功出力与空载输出电压之间的关系,并在此基础上提出基于二级控制的微电网无功控制策略。该方案利用无功出力分配关系和空载输出电压的偏离程度构造势函数。微电网中央控制器根据势函数对各分布式电源的空载输出电压进行集中调整,达到改善无功出力分配的目的。仿真结果表明该方案具有良好的动态响应特性和稳态性能。此外,用正则环流无功概念来考察不同负荷水平对分布式电源无功出力分配的影响,进一步验证了所提方案的有效性。

基于导航势函数法的六自由度机械臂避障路径规划

以MOTOMAN MH6型机械臂为研究对象,运用导航势函数法对机械臂的无碰撞路径规划展开研究.根据机械臂的几何特点对机械臂进行简化,并结合球型包络算法分析了障碍物与机械臂碰撞的临界条件,计算出机械臂运动的自由空间.导航势函数法有效解决了传统人工势场法的"局部极小值陷阱"问题,由于预先消除了目标点以外的极小值,机械臂能够顺利到达目标点.通过数值仿真,解决了导航势函数控制参数的选取问题,并在基于OpenGL的虚拟实验平台中进一步验证了该方法的有效性和可行性.

分子动力学模拟用贵金属势函数的应用与发展

势函数是用来描述介观层次系统中分子或原子间相互作用的一种数学模型,是在介观层次上进行材料显微结构分子动力学模拟的关键。针对贵金属及其合金总结了分子动力学模拟研究中常用势函数的类型、数学形式和基本参数,介绍了各种势函数在实际研究中的具体应用情况,分析讨论了贵金属势函数的构建和应用中急需解决的问题、以及势函数研究的发展趋势。

非合作目标自主交会对接的椭圆蔓叶线势函数制导

针对非合作式航天器自主交会对接任务的安全性要求,提出了一种基于椭圆蔓叶线的人工势函数制导方法。首先根据视线坐标系建立了相对动力学方程与状态方程。进而应用人工势函数制导方法解决了非合作目标航天器自主交会对接与静态障碍物躲避问题,并且把势函数方法与椭圆蔓叶线函数相结合,解决了追踪航天器在接近目标航天器时运行在安全走廊中的安全性要求。应用Lyapunov稳定性理论证明了在所提出的制导方法控制下系统的稳定性。最后,用精确的数学模型进行了计算机数值仿真,验证了所提出的制导控制方法的正确性和有效性。

Tersoff-Brenner势函数在纳米碳管研究中的应用

介绍一种以键序概念来描述原子间作用的势函数—Tersoff Brenner势函数表达式和其碳氢系统中的参数化情况 ,综述了Tersoff Brenner势函数在单壁纳米碳管的几何结构优化、力学性能、生长机理等理论研究中的应用 ,并且讨论了这个函数增加长程作用形式 ,以期能够在单壁纳米碳管储氢的理论研究中得到应用。

基于自适应势函数塑造奖赏机制的梯度下降Sarsa(λ)算法

针对连续状态空间下的强化学习算法初始性能差及收敛速度慢的问题,提出利用自适应势函数塑造奖赏机制来改进强化学习算法。该机制通过额外的奖赏信号自适应地将模型知识传递给学习器,可以有效提高算法的初始性能及收敛速度。鉴于径向基函数(RBF)网络的优良性能及存在的问题,提出利用自适应归一化RBF(ANRBF)网络作为势函数来塑造奖赏。基于ANRBF网络提出了梯度下降(GD)版的强化学习算法——ANRBF-GD-Sarsa(λ)。从理论上分析了ANRBF-GD-Sarsa(λ)算法的收敛性,并通过实验验证了ANRBF-GD-Sarsa(λ)算法具有较好的初始性能及收敛速度。

关于最弱受约束电子势模型理论中势函数物理意义的讨论

从屏蔽、贯穿和极化作用考虑 ,对最弱受约束电子势模型理论 (简称WBEPM理论 )的势函数进行了讨论。通过一系列推导、论证 ,得出WBEPM理论的有效势的物理意义为 :势函数中的第一项表示最弱受约束电子在有效核电荷 +Z′e中心场中的势能 ;第二项代表最弱受约束电子对非最弱受约束电子和核组成的“实”的极化作用所引起的偶极子场中的势能。