机车受电弓滑板磨耗的图像处理算法研究

将图像处理算法引入机车受电弓滑板的磨耗检测中,提出一种检测受电弓滑板实际厚度的测量算法。由于直接对图像进行边缘检测易受噪声、光照等因素影响,通过Hough变换对图像进行水平校正,由模糊聚类算法进行图像分割以去除光照不均及噪声的干扰,对分割后图像采用Canny算子精确提取滑板的边缘信息。考虑提取边缘的不连续性,引入结合数学形态学的边缘生长方法实现不连续边缘的连接,通过图像标定计算出实际滑板磨耗厚度。

基于支持向量回归的电力系统短期负荷预测

短期负荷预测对电力系统的可靠和经济运行意义重大。电力负荷是一个随机非平稳过程,受自然、社会等诸多因素的影响,用传统支持向量回归(SVR)对其进行准确预测的难度较大。为提升预测精度,在预测中引入区间二型模糊C均值聚类算法对样本进行聚类处理,有效提高了样本类内规律性,达到提升预测精度的效果。同时,考虑传统SVR运算速度慢,采用最小二乘支持向量回归,通过将二次规划问题转换为最小二乘问题,极大地减小了算法复杂度。最后,利用电网真实负荷数据进行了算法仿真比较。仿真结果表明,引入模糊聚类的最小二乘SVR算法预测精度达到了要求,验证了改进算法在短期负荷预测中的有效性和实用性。

电力机车粘着控制现状与展望

为了使实际的粘着系数尽量逼近于当时路况的粘着系数最大值,以获得更大的平均牵引力,在介绍粘着基本理论和空转识别的基础上,总结了现有机车粘着的几种控制方法和应用前景,详细介绍各种方法的理论基础和优缺点,最后对我国粘着控制的发展作了展望。

区间二型模糊C均值聚类在图像分割中的应用

聚类分析是非监督模式识别的重要分支,模糊C均值聚类算法(FCM)是其中的一类经典算法,然而该算法以一型模糊集为基础,无法处理数据集以及算法中的不确定性,为此引入区间二型模糊C均值聚类算法(IT2FCM)。二型模糊集处理不确定性的能力强于一型模糊集,基于二型模糊集的IT2FCM在处理不确定性时效果优于FCM算法。文章以图像分割为应用对象,比较IT2FCM和FCM算法的分割效果,实验证明IT2FCM较传统FCM有更好的抗噪性。

基于改进VSG技术双向充电桩控制策略研究

随着能源的日益紧缺,新能源汽车的应用越来越广泛。电动汽车的充放电接口实现了能量的双向流动,传统变换器由于缺少惯性与阻尼,大规模电动汽车的使用必将给电力系统带来一定的冲击,若不加以控制,必将影响到用户的用电质量。提出一种基于V2G模式的智能充放电技术,将虚拟同步机技术应用于电动汽车的充放电控制上,通过模拟同步电机的惯性与阻尼特性,缓解了充放电时功率的波动,同时加入模型预测控制提高系统动态性能。通过MATLAB/Simulink搭建的电动汽车充放电系统,实验结果验证了该方法有效地提高了系统充放电效率。

工程背景下电力系统类课程的教学改革与实践研究

工程教育是高等教育的重要组成部分,为培养电气工程专业高级技术人才,将工程应用融入到电力系统类课程的理论教学与实践教学已成为必然。本文针对电力系统继电保护原理、电力系统自动化、发电厂电气部分三门电力系统类专业课程,根据行业认证标准优化课堂及实践教学模式,针对不同课程授课内容的重复冗余,整合优化课程资源,构建一条“以工程应用为目标,理论与实践并重”的应用型教学模式,同时加强计算机辅助教学,充分利用学校超星智慧课堂、雨课堂等教学资源丰富教学手段。该研究对于提高教学质量、提升学生的职业能力、培养面向电力行业及企业需要的技术型人才有重要的实践价值和指导意义。

钢轨轮廓测量中的车体振动补偿问题研究

采用车载方式进行钢轨轮廓高精度测量,必须进行车体振动补偿。针对车体振动对钢轨轮廓测量带来的误差影响,提出将车体振动分解为同一平面内的平移振动分量和旋转振动分量,对左右股钢轨轮廓数据各个振动分量分别进行补偿。研究了用于钢轨轮廓测量的激光摄像式传感器标定计算方法、车体振动补偿计算方法。给出了基于激光摄像技术的钢轨轮廓测量方案。针对现场钢轨轮廓测量数据检测精度难验证的问题,建议采用钢轨磨耗测量数据验证。研制了基于激光摄像技术和车体振动补偿技术的钢轨轮廓检测装置。每隔100 m共选取10个采样点,分别在人工静态、振动补偿前动态、振动补偿后动态测量钢轨磨耗数据,以静态测量数据为基准,验证振动补偿有效性。结果表明,采用车体振动补偿后,左右股钢轨磨耗测量误差标准差各自减小2.0 mm,测量误差百分比各自减小38.8%、39.7%。选取200 m长线路分别以10 km/h、40km/h、80 km/h进行钢轨轮廓动态测试,以10 km/h测量数据为基准,验证钢轨磨耗测量数据一致性。结果表明,动态测量钢轨磨耗数据重复性误差均方差控制在0.40 mm以内。

感应电机模糊自适应全阶磁链观测器研究

针对基于全阶磁链观测器的感应电机矢量控制系统存在低速不稳定问题,在观测转子磁链定向坐标系下,将转速辨识系统的稳定性问题转换为系统零极点的稳定性问题。利用劳斯-赫尔维茨判据得出了系统低速发电制动运行时的不稳定区域,给出了一种使不稳定区域最小化的反馈增益矩阵的设计方法。通过分析转速辨识对定、转子电阻的敏感性,提出一种引入自修正因子的模糊转速自适应律设计方法以减小参数变化的影响,提高转速辨识的精度。仿真结果表明所提方法不仅改善了感应电机矢量控制系统的低速运行性能,而且减小了参数摄动的影响,提高了系统的自适应性和鲁棒性。

三相SPWM逆变器的切换模型与稳定性分析

针对三相SPWM逆变器的近似线性化建模方法对系统分析的局限性,在周期切换理论的基础上对三相SPWM逆变器进行建模,并提出一种新型的稳定性分析方法。首先,在SPWM调制原理基础上,将一个工频周期按三相母线电压大小划分为6个区间,分别得到切换子系统与切换规则,即三相SPWM逆变器的周期切换模型。之后利用周期切换系统与多胞模型的稳定等价性,通过判断对应多胞模型的稳定性,实现三相SPWM逆变器的稳定性分析。仿真实验结果验证了切换模型以及稳定性分析方法的有效性,提高了系统模型的精确度和稳定性分析的灵活性。

一种永磁同步电机双滑模无传感器控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制系统的低速稳定运行和宽调速范围问题,提出了一种基于双滑模控制的PMSM无速度传感器控制方法。该方法利用滑模观测器来估计电机的转速及转子位置角,以提高系统的低速带载能力,通过增加低通滤波器和补偿转子角度来消除低速时的抖振问题;利用滑模转速调节器替代传统的比例积分(PI)转速调节器,拓展了电机的调速范围。仿真与实验结果表明,所提方法具有较强的鲁棒性,转速辨识精度高,且系统可在全速度范围内稳定运行。

考虑系统延时的三相APF切换系统建模与H_∞控制

考虑系统时滞因素,突破传统对有源电力滤波器(APF)分析时所用的近似线性化处理方式,建立了一种基于离散仿射切换理论的三相APF仿射时滞离散切换模型。在此基础上将电网侧谐波电流作为控制输出,前馈预测的指令谐波电流与理想指令谐波电流误差作为干扰项,提出H∞控制器和切换规则的设计方法,进而实现谐波电流跟踪控制。仿真分析表明,该方法在精确反映三相APF动态特性的同时有效补偿了系统时滞,避免了时滞现象对系统补偿效果和稳定性的不良影响。

一种基于SM-MRAS的PMSM无速度传感器控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制系统对电机参数变化敏感、鲁棒性差的问题,提出一种基于滑模模型参考自适应系统(SM-MRAS)的无速度传感器控制方法。该方法采用以定子电流模型为可调模型的模型参考自适应系统(MRAS)估计电机转速和转子位置角,并在线辨识随电机运行变化较大的定子电阻,以提高系统对定子电阻变化的抗干扰能力。采用改进型指数趋近率的滑模控制器(SMC)取代传统PI速度控制器,以提高系统的鲁棒性。仿真与实验结果表明,该方法在电阻突变、负载突变和转速突变的情况下都具有良好的动、静态响应,并在全速度范围内具有良好的控制效果。

一种低漏电流五开关非隔离单相光伏并网逆变器

针对非隔离光伏发电系统漏电流问题,提出一种低漏电流五开关非隔离单相光伏并网逆变器。其中1个开关管高频通断得到直流脉冲,其余4个开关管分作两组,它们以电网频率交替导通来改变电流方向,实现逆变并网,该电路拓扑经高性能二极管续流。通过分析漏电流,该光伏逆变器续流阶段电网侧与直流侧隔离,使得寄生电容两端不含高频分量,将漏电流限制到±20 mA以内。仿真和实验结果表明该拓扑能有效抑制单相光伏并网逆变器的漏电流。

一种抗阳光干扰的视觉机器人路径识别算法

视觉机器人能够准确识别路径是其循迹导航的关键。针对全局动态阈值、双峰动态阈值路径识别算法无法应对阳光干扰的问题,提出了一种抗阳光干扰的路径识别算法。该算法基于图像的照射-反射模型,首先通过局部伽马矫正改善图像光照质量,再将其转换到对数域中获取图像梯度信息,以进一步削弱低频入射光量,达到抗阳光干扰的目的。然后合成4个检测方向的改进Sobel算子,并取无穷范数为最终梯度,以提高路径识别的准确性。最后通过局部动态窗口阈值法来匹配最佳阈值,以进一步提高抗阳光干扰能力。通过求取路径三角形的有向面积,以有向面积的正负、大小来判断路径走向与弯曲程度,并以此作为视觉机器人行进转向的控制依据。搭建机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)平台进行实验,实验结果表明该算法能够有效改善视觉机器人的抗阳光干扰能力,提高循迹的可靠性与鲁棒性。

基于卓越工程师培养的信号与系统教学改革与实践

信号与系统课程是电气工程专业的一门重要的基础课程,具有难教难学的特点。基于卓越工程师人才培养计划,围绕信号与系统课程教学方法的改革,从多个方面进行了探索与实践,着力于培养学生的工程能力、创新能力、持续学习能力以及利用现代工具解决工程问题的能力。

一种点线特征融合的双目同时定位与地图构建方法

基于特征点的视觉同时定位与构图方法依赖于图像质量以及可提取的特征点数量,且稀疏的特征点不能直观表达环境的结构信息。为此,提出一种将图像的点特征和线段特征融合的双目同时定位与构图方法。算法前端提取图像的点特征和线段特征,进行特征跟踪并完成相机位姿求解,从跟踪线程中分离出特征提取线程,进一步提升了前端线程的帧率。后端采用集束调整对局部地图进行优化,利用基于词袋模型的闭环检测以抑制系统的累积误差。最后结合点线特征共同构建环境地图。在公开数据集上进行了实验,与当前主流算法相比,提出的算法在保证定位精度的同时能够获得更丰富的环境地图,具备较好的鲁棒性与实时性。

基于切换系统的城轨列车ATO控制策略研究

为弥补模糊PID控制在ATO(列车自动运行)系统中无法自动靠站等问题,将切换控制系统理念引入ATO中。针对A型地铁的受力情况,建立其运动学模型,并设计简单的运行路线。使用MATLAB对列车的运行过程进行仿真,在得出的运行特性图的基础上,建立列车的切换系统各工况的子空间模型及切换控制策略。为验证上述切换策略的有效性,对列车在终点路段的切换过程进行仿真得出列车能够稳定停车靠站的结论。最后,加入外界扰动的情况下,对列车危险路段的切换过程进行仿真,验证上述切换策略的有限时间稳定性。

新工科下自动化专业电力传动相关课程的教学改革研究

随着新工科理念的提出,人才培养更注重于学生创新思维和工程能力的培养。针对自动化专业电力传动相关课程的知识交叉性和实践性强等特点,寻找更适合于培养学生工程创新能力的教学改革方法势在必行。本文提出创新类实验教学、项目驱使类教学以及创新研修课等改革措施,旨在通过实际工程案例教学,提高学生学习兴趣,加强学生自主学习和自主创新能力,培养适应于自动化专业发展的创新型人才。

增强型区间二型FCM算法

不确定性存在于图像处理、模式识别等众多领域的实际应用中,模糊?均值聚类(FCM)算法虽广泛应用于这些领域,但其处理不确定性的能力较差.引入区间二型模糊理论能有效提升算法处理不确定性的能力,但相应地造成算法复杂度增加,制约了区间二型FCM算法的推广应用.鉴于此,提出增强型区间二型FCM算法,通过优化初始聚类中心和降型运算,极大地减少了区间二型FCM算法的运算量,并提升算法的收敛速度.通过对随机和实际数据的实验比较验证了改进算法的有效性.

离岸微型综合能量系统梯级余热发电优化设计

以海洋平台为代表的离岸能量系统多使用燃气轮机发电,可回收利用的余热占总能的30%以上,因而余热潜力巨大。文章从微型综合能量系统梯级余热发电优化设计的角度,将余热分等级利用,用余热锅炉回收高温烟气,再利用有机朗肯发电技术回收热交换以后的中低温热源,实现余热的梯级利用。构建以工程年总成本最小,CO2年排放量最少为目标,以电负荷、热负荷平衡等为约束条件的多目标优化模型,通过典型海上油气工程设计方案的对比,验证了所提方法能够切实有效地实现成本控制与节能减排目标的协同优化。