Parallel finite element algorithm based on full domain partition for stationary Stokes equations

Based on the full domain partition, a parallel finite element algorithm for the stationary Stokes equations is proposed and analyzed. In this algorithm, each subproblem is defined in the entire domain. Majority of the degrees of freedom are associated with the relevant subdomain. Therefore, it can be solved in parallel with other subproblems using an existing sequential solver without extensive recoding. This allows the algorithm to be implemented easily with low communication costs. Numerical results are given showing the high efficiency of the parallel algorithm.

功率调制对激光振镜焊接铝合金的影响

为了验证能量分布模式对异种铝合金焊接质量的影响,采用全域功率调制激光振镜焊接系统对6061和5052铝合金进行了对接焊试验.对比了传统激光焊(LW)和两种激光振镜焊接模式(恒功率-CP和梯度功率-GP)对焊缝成形、焊接气孔、显微组织和力学性能的影响.结果表明,光束振荡改善了焊缝成形,GP模式焊缝表面凹陷程度最小;振镜模式下焊缝等轴晶的比例比激光焊增多,其中GP模式焊缝等轴化程度最高,显示出最高的接头强度和熔合区硬度;GP模式焊接时降低了熔池温度梯度,使熔池产生了最大的过冷度和异质形核率,从而提高了焊缝中等轴晶的比例;振镜激光焊接改变了能量分布模式,降低了能量峰值;GP模式下焊缝中心的能量密度高于CP模式,使得焊缝熔合良好.

海上风电低频输电系统快速母线保护

海上风电低频输电系统母线故障后,换流器型电源等效电势与阻抗因控制的切换与调整过程,不再像传统电网可视为恒定。文中理论分析了母线电流差动保护适应性,明确故障控制策略对差动保护灵敏度的影响方式。利用母线区内外故障所对应的故障等效模型不同,提出基于时域全量模型识别的母线保护。该保护原理反映被保护元件自身拓扑的变化,理论上具有不受电源特性影响的优势,同样适用于其他换流器型电网。同时,所提保护在时域中实现,不存在相量提取问题,动作速度快。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,验证了所提母线保护的可靠性和快速性。

磁链分区的磁场增强型永磁电机全速域模型预测直接转矩控制

磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造成转矩脉动大、电流畸变振荡、响应速度慢等问题。针对这些问题,该文提出一种基于磁链分区的磁场增强型内置式永磁电机全速域模型预测直接转矩控制控制策略。根据FI-IPM电机速度运行区域与磁链状态映射关系,构建磁链和转矩预测模型。在此基础上,提出磁链分区控制,引入磁链差值判断增磁和弱磁运行区,并进行磁链补偿,解决不同速度运行域之间切换的震荡和不稳定问题。最后,通过实验验证所提出控制策略的有效性,为该类电机在电驱动系统中的应用提供技术方案。

全域土地综合整治视域下的乡村空间重构路径——以汉中市谢村镇26个村庄为例

全域土地综合整治是推进乡村空间重构、建设和美乡村的重要手段。为破解乡村资源利用与要素整合方面的短板,实现乡村全域全要素协调发展。在明晰全域土地综合整治与乡村空间重构逻辑关联的基础上,以具备典型特征的汉中市谢村镇26个村庄为例,基于“人-地-产”耦合互动的分析框架,构建了乡村空间重构评价模型。运用GIS空间分析等技术,定量测度乡村空间重构耦合度与协调度的时空演变规律,并通过诊断模型等方法揭示了影响乡村发展的主要障碍因子。进一步将重构指数与协调度相结合,划分全域土地综合整治的分区格局,并提出相应的整治模式。根据弱势系统识别结果,提出了差异化的乡村空间重构路径:以盘活低效用地为核心,重构全域空间;以开展环境整治为途径,塑造宜居空间;以保护历史文化为抓手,保障宜业空间。

永磁同步电机无位置传感器控制技术综述

无位置传感器电机驱动器具有成本低、可靠性高、硬件电路简单以及维护要求少等优势,在学术界和工业应用中受到了越来越多的关注。对适用于零低速域、中高速域以及全速域三种运行范围的多种无位置传感器技术进行了综述。首先,分别对比分析了零低速域和中高速域下各种无位置传感器控制方法的优缺点。其次,梳理和总结了目前全速域运行的切换控制策略。最后,对永磁同步电机无位置控制技术的未来发展趋势进行了展望,并指出了后续研究的关键问题。

基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法

为进一步提高隧道全时域激发极化多参数超前探测的效果,采用滤波算法进行计算时间域等效电阻率,采用有限单元法进行计算,提出一种基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法。该方法针对时间域Cole-Cole表达式计算收敛性差的问题,引入滤波算法进行时间域激发极化等效电阻率的计算,提高算法的收敛性;针对正演过程中大型矩阵求解影响计算效率的问题,引入OpenMP并行算法,实现隧道全时域激发极化超前探测正演的加速运算。最后,开展数值算例和物理模型试验。研究结果表明:该正演方法对异常体有敏感响应,且在加快正演速度具有显著优势。通过基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测获得的观测数据与实际探测数据较为相符,这为基于全时域激发极化隧道超前探测提供了一种可行的正演算法。

面向无人机通信网络的信道全域特性空间聚类和识别

为提高无人机通信网络的稳定性和可靠性,提出了一种基于信道全域特性的信道子空间聚类与识别方法。首先,利用距离域、时延域、空间域和多普勒域特性对信道进行完备表征,并提出了一种信道子空间聚类方法,将全域特性相似的信道组成信道子空间,作为无人机通信场景分类的依据。然后,提出了一种基于反向传播神经网络的信道子空间识别方法,判断新的信道数据是否属于原有信道子空间的结构,并利用信道全域特性作为特征张量以提高识别精度。同时,通过计算信道与信道子空间中心的距离,消除训练数据异常值的影响,从而提高识别的鲁棒性。最后,通过入射及反弹射线法/镜像法对176个典型数字城市场景进行仿真,获得176000个信道的全域特性和对应信道状态信息,用于验证本文提出的聚类和识别方法的准确性。仿真结果表明,本文提出的场景识别方法可以将传统场景分类方法的176个识别目标减少至20个,且信道子空间中信道状态特性的吻合度达到99%,识别方法的准确度也达到98.7%。因此,本文提出的方法可以精确识别无人机通信工作中所处的信道子空间,为无人机通信性能优化提供依据。

抑制抖振的PMSM无位置传感器控制算法优化

在分析无位置传感器控制永磁同步电机(PMSM)发生高频抖振原因的基础上,文中提出对PMSM滑模观测器算法及起动控制进行优化,包括:使用双曲正切函数代替符号函数作为滑模面切换函数,基于李雅普诺夫理论的滑模增益整定,使用锁相环法代替反正切法估计转子位置等。针对PMSM全速域无位置传感器运行时电机低速起动位置估计困难的问题,提出恒电流频比(I/F)控制。考虑零速起动的PMSM由I/F控制转向滑模观测器控制切换时产生的电磁转矩不平稳,引入避免滑模观测器给定观测位置角差值发生波动的q轴电流系数,并制定转子电流控制新策略。仿真实验结果证明该方法相比传统方法能有效降低转速波动且转子位置角估算误差更小,验证了所提优化方法在抑制抖振方面的有效性。该算法可应用于智能制造领域,以有效抑制系统抖振问题,进而提升智能制造企业生产效益。

永磁同步电动机无位置传感器全速域控制仿真实验设计

为了解决现有永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制方法存在的位置估计精度低、各速域切换不平稳问题,提出了一种全速域复合控制策略。在低速域采用脉振高频电压注入法获取准确的转子位置。在中高速域采用基于快速超螺旋滑模(FSTSM)算法的模型参考自适应系统(MRAS)无传感器控制方法,通过增加反馈校正环节加快误差的收敛;采用FSTSM算法替代比例-积分(PI)环节,并引入双曲正切函数代替FSTSM算法中的符号函数。仿真实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于I/F启动的PMSM无感复合控制方法

针对永磁同步电机全速域无位置传感器控制,电机起动时观测器位置估算困难的问题。提出一种电流频率比结合龙伯格观测器的无位置传感器控制策略。首先,在低速域中,采用I/F控制启动;在中高速域,引入龙伯格观测器和锁相环进行位置估计。其次,针对两种控制方法之间直接过渡导致的振荡问题,本文提出了新型平滑过渡策略;对于PI调节器存在协调性与抗干扰能力差的问题,引入自抗扰控制并与新型平滑过渡策略相结合,进一步形成一种复合过渡法;最后经过Simulink和电机实验平台的验证,仿真和实验结果显示,复合控制方法过渡过程平稳并且转速超调和误差明显减小。

改进电机全速域无位置传感器转速控制系统研究

针对宽速电机的全速域应用场景,提出改进传统加权平均法,并利用改进后的中高速域滑模观测器法和低速域脉振高频注入法进行复合,实现精确的全速域无位置传感器控制。首先,针对滑模观测器法中符号函数导致的系统抖振,提出指数型复合函数用来替代原观测器中的符号函数;其次,针对脉振高频注入法中高频电流分量与注入信号的相位延迟,提出使用另一轴系高频电流替代注入信号;再次,针对加权平均法在过渡区域的权重分配不合理,提出新型指数型加权系数,同时为平稳过渡提出滞留缓冲带;最后,在MATLAB/Simulink仿真平台搭建基于滞留缓冲加权法的全速域转速控制系统,进行仿真验证。通过仿真结果,表明了改进后的全速域转速控制系统对转速误差和平稳过渡的优化效果。

基于脉振高频注入和模糊超螺旋滑膜观测器的永磁同步电机全速域无感控制

为进一步满足永磁同步电机(PMSM)高精度和高动态响应速度的控制要求,提出一种基于脉振高频电压注入法与模糊超螺旋滑膜观测器法的永磁同步电机全速域无传感器控制策略。基于PMSM数学模型,将电机旋转速度分为零低速域与中高速域,在零低速域内采用脉振高频电压注入法,中高速域采用超螺旋滑模观测器法,提出一种可在不同转子转速和位置估计方法之间平滑切换的基于加权切换的方法,最终实现PMSM的全速域无感控制。仿真结果表明,提出的无感控制策略提高了各个速域内转子转速和位置的估计精度,高低速运行切换平顺,动态响应速度较高。

混合域特征波全波形反演速度建模质控方法

常规的速度建模方法速度模型精度低,往往不能改善断层阴影带成像质量,通过采用混合域特征波全波形反演技术能加快全波形反演运算速度和收敛。同时提出成像剖面叠合分析、收敛性分析、测井速度与全波形反演速度对比分析、实际炮集与正演炮集波形对比分析、全波形反演模型与观测记录相似系数对比分析五步法全波形反演速度建模质控方法 ,并建立了目标泛函收敛是判断全波形反演是否收敛最直观的参数,目标函数不下降表明反演不收敛;全波形反演速度趋势与测井趋势要相吻合;正演炮集与实际炮集特征波对比越接近,目标泛函数值越小;正演炮集与实际炮集相似系数越大越一致,表明反演速度越精确等混合域特征波全波形反演速度建模质控主要标准。应用该质控方法,在较为准确的背景速度基础上应用构造约束混合域特征波全波形反演技术,引入较为准确的断层信息,建立精度更高的速度模型,提高了断层阴影带成像质量,有效改善了断层阴影带下盘构造成像畸变现象。

基于时域前馈的LLC变换器全半桥切换控制

由于全桥和半桥LLC谐振变换器之间天然的两倍增益比,全半桥拓扑切换可以极大地拓展LLC变换器的电压增益范围,且不需要额外的元器件。然而,由于全桥和半桥模式的LLC变换器具有不同的电压增益曲线,拓扑切换前后的暂态过程会使得输出电压产生突变,甚至可能会导致系统的不稳定。为抑制拓扑切换的暂态过程,这里提出了一种基于时域分析的前馈控制方法。该策略通过时域分析计算LLC变换器当前工况的理想开关频率,将其前馈加入传统线性控制器中,以实现输出电压的快速调节。最后利用实验样机验证了所提控制策略的有效性。

基于波形反演和LTI算法实现布拉格峰定位

为了使质子布拉格峰在介质中的定位效果更精确,以便应用于临床肿瘤的定位与治疗,提出一种三维布拉格峰定位算法。算法以频域全波形反演算法和LTI算法为基础,实现布拉格峰的定位。文中选取了5个目标布拉格峰位置,然后分别以这5个坐标位置为中心,在距离中心50mm内随机选取了10个初始布拉格峰位置,最终定位误差收敛在0.2mm~1.7mm,能够较好地满足质子治疗的定位精度要求。

端口双向耐高压电路的ESD防护设计技术

随着CMOS工艺的快速发展,集成电路多电源域设计越来越普遍,电路全芯片ESD设计也越来越复杂。介绍了一款基于0.35μm CMOS工艺的32路抗辐射总线接口电路的ESD设计技术。同时,对双向耐高压输入管脚的ESD进行加固设计,提高了芯片的抗ESD能力。抗辐射32路总线接口电路通过了4.0 kV人体模型ESD测试,测试结果验证了该设计的有效性。

异步牵引电机全速域转子磁场定向校正策略及应用

大功率异步牵引系统通常采用间接矢量控制,磁场定向易受转子电阻影响,且高速方波区采用标量控制。针对此问题,提出了一种分段转子磁场定向校正方法,即在非方波区采用不同坐标系下观测电磁转矩差异性去补偿转差频率;在方波区采用基于q轴电流误差补偿转差频率。其中,磁链观测采用BPF(带通滤波器)电压模型法,可消除采集电流直流偏置及初值误差。针对牵引控制系统双中断架构特点,提出了一种通过定时器中断中指令电压幅值及载波中断中实际电压角度重构电压的方法,提高电压重构准确度的同时易于工程化实现。最后,通过仿真和实验,验证了该方法可对转子电阻变化引起的磁场定向偏差实现全速域定向校正。

基于近似解析离散化算子的频率域弹性波全波形反演方法

全波形反演是一种利用地震波传播的动力学特征来获取地下介质物性参数的反演方法,可为揭示地下精细结构提供重要依据。本文以弹性波方程作为数学模型来模拟地震波传播规律并进行相应的反演方法研究。为提高计算效率与反演结果的准确性,可将近似解析离散化(NAD)算子用于频率域弹性波方程的正演模拟。本文在频率域NAD离散的基础上推导阻抗矩阵的稀疏分块结构与反演目标函数对模型参数的梯度计算公式,由此建立基于NAD算子的频率域弹性波全波形反演方法。为验证该方法的有效性,文中通过数值实验对多种典型介质模型进行反演计算,均得到了理想的反演结果。

复杂山地深度域地震成像处理方法--以龙门山山前带海棠铺复杂构造区为例

山前带复杂构造区蕴藏了丰富的油气资源。地震资料信噪比低和速度建模困难是目前山前带地震数据精确成像面临的主要问题。以龙门山山前带海棠铺地区地震数据为例,开展了叠前深度域地震成像处理方法攻关研究,重点在叠前噪声压制和叠前深度偏移速度建模等两方面开展了研究,具体如下。①加强低频弱信号保护,采用二次信噪分离技术,对噪声记录中有效信号进行二次信噪分离,最大限度保护低频弱信号不受损伤。②优化叠前深度偏移速度建模流程:首先优化传统深度域速度场更新输入道集与偏移输入道集共用一个道集的方式,对驱动速度场更新的输入道集进行五维数据规则化处理以提高其信噪比;然后以地质导向为基础,精细刻画强反射速度缺失界面,联合层析反演并融合深度域近地表速度模型,建立具有地质模型约束的深度域速度场;得到了精确的速度模型后,再修改偏移成像输入道集及偏移方法,将五维数据规则化前的地震道集作为输入道集,将全方位角度域叠前深度偏移作为最终偏移成像方法。将该方法应用于川西北海棠铺地区的地震数据处理,结果表明所提方法大幅提高了研究区的地震成像精度,最终得到的叠前深度偏移成像结果信噪比高,偏移归位合理,为进一步推动该区的深入勘探开发,提供了可供借鉴的深度域地震成像处理经验。