基于新一代神威天气和气候预测系统并行优化

为了模拟更详细真实的天气和气候变化,天气和气候模式正朝着更高分辨率和更多物理参数化方案的方向发展。基于神威新一代国产超级计算机,利用其异构众核体系结构的优势对基于非结构网格的天气-气候一体化模式(Global-to-Regional Integrated forecast System, GRIST)进行移植和优化,充分发挥申威处理器的性能。基于新一代神威的swGRIST在经过不断优化后,主核和从核协作运行时间加速比达到纯主核的2-4倍,热点函数最高可加速48倍以上,可扩展到100万核,对实时预报系统提升了保障。

基于虚拟同步补偿器的常规风电场“场站级”电压源型协同控制策略

为解决“双高”系统电压源缺失性及惯性和阻尼不够带来的电压稳定性问题,以构网变流器控制加储能技术为切入点,提出了风电场交流侧配备虚拟同步补偿器的解决方案。在直流侧配备储能,需要对整个风电场换代升级,经济性较差;在交流侧配备虚拟同步补偿器,虽升级简单,但采用独立控制策略,未从根本上解决新能源场站整体表现为电压源特性的问题。因此,提出了一个基于超级电容储能的虚拟同步补偿器协同控制方案,并充分考虑了超级电容储能容量的限制作用,该方案的有效性和可行性在MATLAB/Simulink仿真平台中进行了验证。结果表明:通过协同控制风电场与虚拟同步补偿超级电容的出力,能够在保证设备安全运行的前提下,整个风电场站表现出电压源特性,同时可为风电场提供阻尼支撑作用。可见,超级电容额定功率为15%的风机额定功率时,其协同控制效果即可实现最佳风电波动性抑制和阻尼性能。

空间目标近距离高灵敏度探测技术

为实现高灵敏度条件下近距离空间目标的探测成像,通过设计惯性空间跟踪、terminal滑模稳定控制指向方法和成像行频自主匹配技术,利用高灵敏度CMOS相机实现了对空间目标的稳定指向和高信噪比成像。最后,利用卫星三轴气浮姿控仿真系统、空间LED目标显示系统和高灵敏度CMOS相机成像系统,进行惯性空间跟踪稳定指向姿控仿真及外场高灵敏度成像试验。试验结果表明:对惯性空间目标稳定指向的过程中,稳像姿态控制优于0.02°与0.001 5(°)/s时,成像曝光10ms可获得信噪比为19dB的低照度图像;利用F数为10的GSENSE400CMOS相机,在光照度为0.05lx和行频自主匹配成像姿态的10ms曝光时间条件下进行20km近距离外场成像试验,能够获得SNR大于18dB的高信噪比图像。

挠性卫星姿态机动三段式轨迹规划与滚动跟踪控制

以多样成像模式对挠性敏捷卫星姿态的快速机动控制为需求,本文针对金字塔构型控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)群为执行机构的挠性卫星,提出基于三段式正弦角加速度的姿态路径规划方法及具有滚动优化思想的跟踪控制算法.在姿态机动路径规划方法设计中,融合谱分析及非线性优化方法,设计了兼顾卫星姿态机动快速性及抑制挠性附件振动性能的姿态轨迹;为实现对规划姿态轨迹的高精度跟踪,综合加权优化指标及奇异性、执行机构能力等约束,设计了金字塔构型CMG群框架角速度的非线性模型预测(nonlinear model predictive control, NMPC)跟踪控制律.在转动惯量存在测量误差及空间干扰情况下,多种姿态机动仿真表明,本文提出的控制方法是有效的,且表现出较强的鲁棒性.

高密度电阻率法及探地雷达在浅层地质探测中的应用

高密度电阻率法集电测深和电剖面装置于一体,在工程地质勘查中应用广泛,但在浅层地质研究中综合物探方法对比分析的实例较少。本文将高密度电阻率法分别应用于滑坡和岩溶风险区块,采用温纳-斯伦贝谢装置获取了实测数据并反演出地电模型,并在岩溶发育区进行高密度电阻率法和地质雷达效果对比研究,通过对研究区内地体的地球物理特征和实际地质状况综合分析,对本区表层地质结构有了较为精确的认识,并对本区地表的地质风险状况做出合理的评估。