基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。

黄河流域绿色发展效率与产业结构升级空间交互溢出效应

为了给黄河流域绿色发展、产业结构升级和高质量发展提供参考,运用超效率SBM模型和核密度估计法对黄河流域2006—2020年70个地级市的绿色发展效率进行测算,并基于广义三阶段空间最小二乘法建立绿色发展效率、产业结构升级空间计量模型,研究产业结构升级与绿色发展效率的空间交互溢出效应,主要结论如下:1)黄河流域绿色发展效率在研究时段内整体上呈波动上升趋势,从空间上看在研究时段初区域差别较大、在研究时段末各区域趋于一致;2)从流域整体上看,绿色发展效率与产业结构升级存在互促效应,其中产业结构升级对绿色发展效率的促进效应更为明显,且二者之间存在空间交互溢出效应,即以地级市为样本的绿色发展效率受周边地区绿色发展效率和产业结构升级的正向影响,但产业结构升级受周边地区绿色发展效率的负向影响;3)分区域看,绿色发展效率与产业结构升级之间的关系存在区域异质性,上游地区二者互促但中下游地区二者互抑,二者对绿色发展效率的空间交互溢出效应在上、中、下游地区均表现为正向;4)绿色发展效率还受经济发展水平、城镇化水平、科技创新、人口规模、对外开放水平、环境规制强度、政府行为、城市交通基础水平等因素的影响。

基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机在线参数辨识

由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法.首先,根据考虑动态边端效应的直线感应电机T型等效电路,建立双参数变化的电机状态空间方程,并分析参数变化及耦合特性对电机极点影响;其次,为减小参数耦合对辨识精度的影响,建立双参数互联的低耦合辨识模型,完成互联型全阶自适应观测器设计,采用Popov超稳定性理论推导励磁电感和次级电阻在线辨识的自适应律,实现双参数在线辨识;然后,为提高观测器的稳定性和收敛速度,结合新型极点配置法完成反馈增益矩阵的推导与设计;最后,搭建仿真模型和硬件在环辨识模型进行实验验证.结果表明:新型全阶自适应观测器在启动加速阶段时励磁电感和损耗电阻辨识误差在0.01%左右;在负载动态时损耗电阻辨识误差在0.03%左右.

考虑边端效应及参数变化的直线感应电机MRAS速度观测方法

以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。

微生物燃料电池阴极改性以增强电化学性能

为了得到可以提高微生物燃料电池功率输出的有效方法,选择对微生物燃料电池的阴极催化剂进行改性。文章将钴(Co)纳米颗粒接入到碳基复合材料上并通过一系列物理表征方法进行分析,结果显示:使用改性后阴极催化剂的微生物燃料电池最大功率密度为3.53 mW/m^(2),比未改性之前提高21.82%;此外,改性后阴极催化剂具有更大的比表面积和更多的介孔,表明钴可以通过增加电催化活性位点来加快氧化还原反应进程。因此,钴纳米颗粒修饰的阴极催化剂是一种极具潜力的新型催化剂。

永磁同步电机模糊自适应低开关频率模型预测电流控制

在永磁同步电机有限集模型预测控制中没有脉宽调制环节,最优电压矢量直接作用于逆变器,开关频率高。为降低开关频率,拟通过永磁同步电机模型预测电流控制系统的代价函数中,引入权重系数自适应调整的开关频率控制项。首先,建立模型预测电流控制模型,分析运行工况及控制周期对开关频率的影响;其次,在代价函数中引入开关频率控制项,分析开关频率控制项权重系数对开关频率和电机控制性能的影响规律;然后,基于模糊控制理论设计权重系数自适应调整的模型预测电流控制系统,通过检测定子电流和参考电流的控制误差值作为模糊控制的输入量,开关项权重系数作为模糊输出量,实现开关项权重系数的自适应调整。仿真结果表明,模糊自适应开关项权重系数控制方式相比于固定权重系数控制,在转速为500r/min时电流谐波增大0.36%时而开关频率降低1.5kHz左右,在2000r/min时开关频率降低0.8kHz左右。

考虑时间均衡度的城市轨道交通乘务排班计划优化方法

乘务排班计划是城市轨道交通乘务组织的核心内容和运营管理工作的重要组成部分,其生成质量对城市轨道交通的运营效率有显著影响.本文将时间均衡度作为给定周期条件下评价乘务员值乘时间与休息时间合理程度的指标,构建了基于该均衡度的乘务排班计划优化模型.为同时考虑乘务区段的最优组合与早晚班的匹配问题,本文的求解过程由改进遗传算法和双相匹配算法两个部分构成.最后将所建模型应用于北京市某轨道交通线路的案例研究中,对优化结果与既有乘务计划进行比较分析,验证模型的有效性.对比发现,该模型的结果在较大程度上提高了乘务排班计划的时间均衡度.

可见光响应光催化降解罗丹明B动力学研究

采用水热法分别制备了ZnO/CdS、BiVO_(4)/g-C_(3)N_(4)两种可见光响应光催化剂,针对光催化降解致癌物罗丹明B进行了实验研究。通过X射线粉末衍射表征,发现在温和条件下成功合成了光催化材料。其中,随着ZnO的掺杂,CdS的结晶度下降,粒径尺寸变小。紫外可见漫反射表明两种催化材料具有可见光吸收能力。质量比为1︰5的ZnO/CdS和80℃下制备的BiVO_(4)/g-C_(3)N_(4)有最高的降解率,降解反应符合一级动力学过程。

磁浮管道物流系统智能测速算法研究

测速定位技术是轨道交通系统安全防护、牵引优化和运行组织的重要基础。针对磁浮管道物流运输系统多普勒雷达测速定位模块在复杂工况中量测噪声统计特性变化及数据失常的问题,提出一种新型Sage-Husa自适应滤波算法。由于Sage-Husa自适应滤波算法存在计算量大、易发散等问题,在其基础上进一步改进,引入模糊推理系统,以残差协方差的实际值与理论值之比作为模糊推理系统的输入,输出调节因子对量测噪声协方差进行实时修正。设置失常数据判断阈值,通过调节卡尔曼增益实现对失常数据的补偿,有效地提高了对磁浮管道物流运输系统的速度估计精度。仿真实验结果表明,在测速数据正常的情况下,相比于传统卡尔曼滤波器、Sage-Husa自适应滤波器,新型Sage-Husa自适应滤波器精度分别提高10.88%和4.97%;在测速数据失常的情况下,相较于前2种卡尔曼滤波器,新型Sage-Husa自适应滤波器能够更好地剔除失常数据的影响,且能够较快地收敛到真实值附近。最后通过实测车载数据对新型Sage-Husa自适应滤波算法进一步验证,并与传统的卡尔曼滤波算法以及Sage-Husa自适应滤波算法对比,其算法精度分别提高10.3%和3.6%。新型Sage-Husa自适应滤波算法对随机量测噪声抑制能力更强,速度估计精度更高,并具有对失常数据的补偿能力,能够适应管轨车辆测速定位的场景需求,为管道物流系统乃至其他轨道交通系统的安全运行提供可靠保障。

基于多源大数据的武汉市货车模型研究

货运交通作为城市经济活动的重要支撑,对城市交通运行和人民生活具有重要影响。长期以来,货运模型囿于货运经济等调查数据的缺失和采集难度,一直是城市交通建模的难点和短板。该文基于重型货车GPS数据和交管卡口等大数据,融合城市货运场站及物流设施布局和综合交通调查数据,提出了基于多源数据的货车模型构建思路,并基于武汉市实证数据进行了货车特征剖析、模型构建和典型应用示例。研究表明:基于多源大数据的货车模型建立,相比从货运角度出发进行模型构建更具可行性和便捷性,且易于校核;货车模型能够清晰反映不同类别货运车辆运行分布特征,并与货车通行政策具有强关联性;基于实证案例,清晰揭示了货运物流成本和货运政策对货车流量空间分布的影响,以及模型的可用性。

基于IPSO-LADRC速度环直线感应电机矢量控制研究

直线感应电机(LIM)有噪音低、振动小、反应速度快等优点,在城市轨道交通应用中日益普及,但LIM边端效应的存在及载荷变化会产生电磁扰动和负载扰动,导致速度跟踪效果不理想。针对上述问题,提出一种基于改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)的线性自抗扰(LADRC)速度调节器。首先建立考虑边端效应的电机等效电路模型,在此基础上,通过速度微分方程分析扰动对速度跟踪的影响机理。其次设计LADRC调节器,针对调节器参数难整定的制约问题,采用IPSO算法进行参数寻优。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下搭建矢量控制系统。仿真结果表明,相比于其他两种调节器(PID、常规LADRC),IPSO-LADRC能够节省手动调参时间,且在速度突变、负载突变等工况下具有抗扰能力强、动态性能好等显著优势。

基于多源时空大数据的城市货车管理政策研究——以武汉市三环线为例

在服务城市经济和产业发展的同时,降低货运对城市交通安全、效率、环保的不利影响,制定科学、精细、合理的货运管理政策是一项重要研究课题。该文首先提出城市货运活动管理的基本任务和管理政策制定的研究思路,然后以武汉市为例,通过多源大数据分析货车出行空间特征,研究货车出行与城市空间以及居民日常出行之间的互动关系,总结出货车出行空间与城市三环线等关键通道、物流产业用地之间的相互关系,为货车政策制定及货运通道运行组织提供了量化支撑和相关建议。

光伏并网逆变器滑模变结构控制研究综述

文章对光伏并网逆变器的滑模变结构控制策略进行了分类;同时对并网逆变器离网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,单相逆变器并网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下电流滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下的直接功率滑模变结构控制研究现状分别进行了分析。总结了光伏并网逆变器滑模变结构控制策略的滑模面设计、控制律求解、系统抖振以及到达滑模面过程中的稳定性等关键技术的研究方法和思路,并对光伏并网逆变器滑模变结构控制的未来研究方向提出了一些建议。

加油站空间布局评价方法研究——以广州市为例

加油站作为城市运作和道路交通的重要组成部分,其空间布局在一定程度上影响运作效率。本文从定性和定量两个视角,对加油站的空间布局和供油能力两个方面展开研究,构建加油站空间布局评价方法。以广州市为例,演示了该评价方法的应用。

武汉市轨道交通2号线网络化客流成长特征分析

为适应大城市轨道交通网络化需求,加强轨道交通与城市空间融合,提升网络运行效率,系统分析了15年来武汉市轨道交通网络化发展过程中的客流变化特征。从网络化角度分析轨道交通建设对城市发展的影响、客流总量、换乘系数、断面形态等特征,重点以轨道2号线历年刷卡数据、土地利用数据、社区人口数据为基础,采用细粒度分段研究,识别线路客流成长与城市空间结构、用地功能混合、人口规模、建设时序的互动关系,提出未来轨道交通发展需重点满足城市空间活力和轨道客流效率双提升要求。

可编程控制器联网技术研究

介绍了ＰＬＣ的联网技术，给出了硬件连接和软件编程的方法和实例．

黄河流域城市产业结构升级对环境效率的影响

基于2006—2019年黄河流域70个地级市的面板数据,采用超效率SBM模型和Malmquist-Luenberger指数进行环境效率测算及动态分析,并将产业结构升级分为产业结构高级化和产业结构合理化等2个维度,采用SYS-GMM模型分析产业结构升级对环境效率的影响。研究发现:黄河流域的环境效率整体偏低,其中,地市级层面呈现出东高西低的分布特征,省级层面差异较大,流域级层面呈现出波动上升的发展态势;黄河流域城市的全要素生产率呈现出波动上升的发展趋势,技术效率变化指数和技术进步变化指数均发挥重要作用;产业结构高级化对黄河流域环境效率具有显著的正向影响,产业结构合理化则影响不显著。据此提出,应进一步深化流域分工合作以增强区域产业互动,强化创新技术优势以提升技术创新效率,注重区域生态保护以强化流域辐射效应等,以推进黄河流域高质量发展。

直接还原熔分-酸浸出处理稀土复合铁矿实验研究

采用高温直接还原熔分工艺处理白云鄂博稀土复合铁矿,在1400℃条件下还原12和15 min,可得到含Fe 94.35%~95.20%的珠铁和含稀土9.71%~10.55%的富稀土渣。直接还原熔分过程未添加CaCO_3获得的稀土渣其稀土相以Ce_(4.667)(SiO_4)_3O析出,当配加5%的CaCO_3时,稀土富集相转变为铈磷灰石(Ca_3Ce_2[(Si,P)O_4]_3F),但两种稀土富集相均属于硅酸盐系。将获得富稀土渣磨碎至<74μm并置于HCl中浸出,实验结果表明:在HCl浓度1 mol·L^(-1),浸出时间2 h,固液比为1∶14和环境温度50℃时,稀土浸出率均能达到95%以上,还原熔分过程未添加CaCO_3设定还原时间12和15 min或还原熔分过程加入5%CaCO_3还原时间12 min,富稀土渣中Th的浸出率从21.92%分别增加到31.43%和51.58%。

白云鄂博稀土复合铁矿直接还原过程机制

以高温直接还原工艺为基础,采用大样热重设备在氮气气氛保护下将石墨和稀土复合铁矿混匀压块,然后在1273~1523 K条件下研究其直接还原过程。通过改变还原温度、还原时间和碳氧比研究了各工艺参数对稀土铁矿的还原度、金属化率和稀土相的转变过程。实验结果表明当温度高于1323 K时,还原进行到30 min时试样金属化率即可达到平台期,基于转底炉工艺为参考得出较优还原工艺参数是碳氧比1.0,还原温度1523 K,还原时间20 min,在此条件下球团金属化率可达85.06%。考察在1273~1523 K温度范围内还原动力学,对还原实验结果进行不同控速方程拟合,得出稀土复合铁矿内配碳直接还原反应受三维扩散控制,获得表观活化能为(228.80±12.58)k J·mol^(-1)。通过X射线衍射(XRD)对还原过程中稀土复合铁矿矿物矿相进行检测,发现稀土复合铁矿中稀土相的转变路径是:CeCO_3F→CeOF→Ce_(4.667)(SiO_4)_3O和Ca_3Ce_2[(Si_x,P_(1-x))O_4]_3·F_(3(1-x))(0<x<1)。