Research and Design of an On-Chip High Efficiency Dual-Output Charge Pump

To meet the demands for different supply voltage levels on SOC required by digital modules like CPU core and analog modules,a novel dual-output charge pump is proposed. The charge pump can output a step-up and a step-down voltage simultaneously with a high driving capability. The multiple gain pair technique was introduced to enhance its efficiency. The proposed co-use technology for capacitors and switch arrays reduced its cost. The charge pump was designed and fabricated in a TSMC 0.35μm mixed-signal CMOS process. A group of analytical equations were derived to model its static characteristics. A state-space model was derived to describe its small-signal dynamic behavior. Analytical predictions were verified by Spectre simulation and testing. The consistency of simulated results as well as test results with analytical predictions demonstrated the high precision of the derived analytical equations and the developed models.

Dual Mode-Multiple Output SEPIC Converter Integrated with Passive Ripple Cancelling Circuit for Standalone PV Energy Harvesting System

This document addresses an exhaustive standalone Photovoltaic (PV) energy harvesting system considering two crucial issues: system efficiency and cost effectiveness. It contributes a compact resolution with a combined feature of Dual Mode-Multiple Output (DMMO) associated with input ripple reduction technique. Control strategy incorporates with aspect of Maximum Power Point Tracking (MPPT) and output voltage levels regulation. A theoretical analysis is conducted to evaluate the effect of ripple current on PV power. Proposed dual mode converter achieves efficiency of 98.36% and 97.76% respectively for mode-1 and mode-2 operation. However, simulation is performed applying MATLAB/SIMULINK tools to analyze the feasibility of the recommended system.

非最小相位的单电感双输出Buck-Boost变换器的复合控制方法

单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)相结合的控制策略.设计主路控制器,对系统的传递函数进行拟合得到ADRC范式,利用该范式对主路进行解耦控制.设计支路控制器,采用改进型ESO对储能函数进行观测,并将观测值反馈补偿到非奇异快速终端滑模控制律中,达到支路解耦的效果.为了抑制滑模控制的抖振问题,对趋近律进行改进.利用Lyapunov理论证明系统稳定性.基于硬件在环(HIL)实验平台进行实验验证.结果表明,所提控制策略与PI控制策略以及基于ESO的滑模控制策略相比,在超调量和响应时间上具有较好的效果.

L型双输出三电平变换器驱动开绕组电机研究

为简化驱动开绕组异步电机(OEWIM)的双逆变器结构,提出一种L型双输出三电平变换器(L-DO-TLC)拓扑。将T型三电平拓扑与九开关拓扑相结合,通过器件复用方式简化拓扑结构,仅需15个开关器件即可实现双三电平输出,有效降低了系统成本。首先详细分析了L-DO-TLC拓扑工作机理,采用含直流偏置的正弦脉宽调制(SPWM)策略实现了双端口独立输出。在此基础上,根据OEWIM驱动的特殊需求及所提拓扑特点,给出一种双端口互差120°OEWIM驱动接线方案并建立了系统数学模型,给出了电压空间矢量分布图。然后利用矢量解耦思想,对双输出端口调制度进行了研究,确立双端口互差120°OEWIM驱动的稳定运行区间。最后,对所提拓扑及控制策略的可行性和有效性进行了验证。

中国经济国内国际双循环测度——基于三种GDP分解的比较分析

依据单一GDP分解方法测度双循环存在多种缺陷。本文从增加值流转视角比较分析三种GDP分解方法下的直接指标,构建一种以间接指标测度双循环的新框架,并将其应用于中国经济双循环格局演化分析和国际比较分析。研究表明,1995—2018年,中国制造业国内循环比例呈逐渐下降又大幅回调过程,本质上是对中国双循环格局“大内循环倾向”特征的回归,并不代表“国内大循环为主”经济发展格局已经形成;不同经济体双循环格局具有明显异质性,即具有“大内循环倾向”或“小内循环倾向”。这种异质性相对稳定,经济体双循环格局的演变进程主要表现为国内外市场关联和上下游产业关联两种结构力量作用下,在双循环类型空间的局部调整。从构建以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局出发,反映国内国际循环比例的直接指标不是合适的政策目标,中国应根据不同行业特点,根据间接指标所反映的双循环格局类型和结构特征,聚焦产业链整合和治理挖掘增长潜力。

加载超表面的双频紧凑高隔离阵列天线设计

为了减小极小距离多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)天线之间的相互耦合,设计了一种极紧凑的高隔离度的双频MIMO贴片天线,谐振频率分别为2.45 GHz和3.5 GHz。该MIMO天线由两个对称的双层U型槽贴片天线组成,其中边与边的距离为0.5 mm(0.004λ_(0),λ_(0)为中心频率2.45 GHz时的自由空间波长)。利用不同宽度的双层金属线切割对作为超表面单元,该超表面体积紧凑,可以显著降低天线单元之间的相互耦合。仿真和测量结果表明:在天线工作频段2.4~2.5 GHz和3.4~3.6 GHz范围内,单元间的隔离度可以提高到30 dB以上,并且两个天线端口阻抗匹配良好,同时在低频段的总效率提高了9%左右;两天线间的包络相关系数(envelop correlation coefficient,ECC)在2.45 GHz时由0.33降到0.01,在3.5 GHz时由0.09降到0.006,所设计天线具有良好的辐射性能。

国内价值链贸易核算:基于增加值分解与地位测度研究综述

文章在梳理国内价值链内涵界定和基本模型构建的基础上,从增加值分解与地位测度视角系统比较了国内价值链贸易核算框架演进过程,并探讨了未来的发展方向。首先,明晰了国内价值链属权和属地概念的内涵边界,并基于属地概念运用中国区域间投入产出表建立了一个基础理论模型框架;其次,通过对封闭经济条件下内需驱动的增加值分解范式和开放经济条件下涵盖国内和国外成分的总流出分解、省域部门层面出口增加值分解、“双循环”战略背景下国内价值链嵌入全球价值链模型框架的分析,揭示了不同模型的适用范围、关联性与拓展方向,研究发现,国内价值链贸易核算模型的构建为测度国内价值链分工位置与地位奠定了基础,两者有效衔接,深化了对国内垂直专业化分工的认识,拓展了分工贸易研究领域;最后,从经济理论、价值链条和模型数据角度给出未来可进一步研究的方向。

基于MaxViT和改进几何特征点法的车载单目视觉测速方法研究

车载视觉测速技术作为自动驾驶车辆组合测速技术的重要组成,具有硬件成本低、算法拓展性强、低速下测量准确等特点,应用前景广阔。为进一步提高视觉测速算法在各类工况下的精度和鲁棒性,将几何特征点法在特征点充足时测速精度高和深度学习方法在多场景下测速稳定的优势进行结合,提出一种基于MaxViT和改进几何特征点法的车载单目视觉测速算法。该算法构建基于双输入MaxViT网络和改进几何特征点法的双通道,并行处理车载前视相机获取的连续3帧输入图像序列,滚动估计车辆当前速度,其中双输入MaxViT网络差异化提取图像不同区域的光流特征,估计当前速度所在的置信度为90%的速度区间,改进特征点法基于特征点运动计算当前速度估计值。当速度估计值落在双输入MaxViT网络估计的速度区间时,以该估计值作为实时车速测量值,否则以速度区间中值作为实时车速测量值。当算法迭代运行多帧后,将速度区间中值作为本帧速度输出以减小累积误差。使用6个车速小于40 km/h且包括加减速等工况与直弯道等场景的自建数据集进行实验验证,以理论测速精度0.1 m/s的GPS速度信号为参考速度,本文方法平均相对测速误差少于1.37%,最大相对测速误差少于6.13%。实验结果表明,提出的新方法有效提高了车载视觉测速精度与鲁棒性,可为多元车载视觉测速方法融合提供理论支撑。

基于分裂-叠加结构的部分功率主动调控型准单级直流变换方法

针对“直流变压器级联PWM变换器”两级式架构中各级变换器均需处理全部负载功率、多级变换效率低的问题,提出了基于分裂-叠加架构的部分功率主动调控型准单级直流变换方法。通过将直流变压器输出分裂为两个端口,使得其中一个端口的功率无需经后级PWM变换器处理而直接传输至负载,等效实现了准单级功率变换,且有效降低了PWM变换器的功率容量和损耗,提高了系统效率。详细分析了分裂-叠加式架构的原理和电路实现方法,深入研究了系统输出电压调节的原理和特性。以其中一个电路为例,详细分析了工作原理、电压调节特性和关键参数设计方法,并通过实验结果验证了所提方案的有效性和正确性。

基于双输入输出卷积神经网络代理模型的油藏自动历史拟合研究

传统油藏自动历史拟合方法需进行多次计算耗时的油藏数值模拟,而深度学习代理模型可以实现高效且精度近似的油藏数值模拟替代计算。在基于深度学习代理模型的油藏自动历史拟合方法中,通常将采用油藏自动历史拟合方法进行调整的油藏不确定性参数作为深度学习代理模型的输入参数。现有的深度学习代理模型常为单一输入输出的神经网络模型架构,并未考虑油藏自动历史拟合方法需要对多个油藏不确定性参数进行调整,且需要训练多个深度学习代理模型以实现对油藏含水饱和度场分布及压力场分布的预测。为此,提出了一种基于双输入输出卷积神经网络代理模型的油藏自动历史拟合方法,将油藏渗透率场分布及相对渗透率参数作为输入,使用双输入输出卷积神经网络同时对油藏含水饱和度场分布及压力场分布进行预测,利用Peaceman方程计算产量,并耦合到多重数据同化集合平滑器(ES-MDA)方法中,对油藏渗透率场分布及相对渗透率参数进行反演更新,实现较为高效的油藏自动历史拟合求解。研究结果表明:双输入输出卷积神经网络代理模型在指定时间步的油藏含水饱和度场分布、压力场分布的预测精度均为93%以上。相较于传统油藏自动历史拟合方法,基于双输入输出卷积神经网络代理模型的油藏自动历史拟合方法避免了多次调用油藏数值模拟器的计算耗时问题,提高了拟合效率。

基于电荷泵的倍增/反向双输出电压转换设计与实现

为了解决目前基于电荷泵的开关电容电压转换芯片功能较为单一的问题,基于Dickson经典电荷泵结构,匹配四路双极型晶体管开关同时实现对输入电压的倍增输出以及倍增后的电压反向。四路二极管充作开关来使用,在降低开关器件导通电压的同时简化了开关电路,缩小了电路的尺寸,并降低了电路的功耗。基于国内某工艺线的40 V互补双极型工艺,设计并制作了带正/负两路输出的开关电容电荷泵电压转换器芯片电路。流片测试结果表明:当电源电压为4 V(负载电流为0 mA、+10 mA)、5 V(负载电流为±10 mA)、9 V(负载电流为+10 mA)、10 V(负载电流为-10 mA)以及11 V(空载)时,输出电压均满足设计指标。

基于GRU-CNN双网络输出构建BP模型的径流预测方法

提高径流预测精度是避免洪水灾害发生的重要手段,由于预测阶段并无已知有效样本,给预测工作带来难度,因此,提出以双网络输出为预测阶段提供数据参考,结合训练阶段双网络输出与真实值之间的关系,对预测阶段采用二次多变量建模实现径流预测。首先,构建GRU和CNN深度学习网络,同步输出2条径流预测序列;其次,在已知时段内,构建2条预测结果与实测值之间的多变量BP模型;最后,基于双网络输出预测值,通过确定的BP模型输出径流预测结果。经测试,该方法给预测时段提供了可靠的先验样本,高效学习了网络输出与真实值之间关系,预测精度显著提升。

基于ECOC平衡随机森林的雷达降水粒子分类

针对数据不平衡情况下的降水粒子分类问题,提出了一种基于纠错输出码(error correcting output code,ECOC)平衡随机森林的双偏振气象雷达降水粒子分类方法。首先,将多类别降水粒子数据集编码为多个二分类数据集;然后,对二分类数据集进行有放回的平衡重采样,构建多棵分类回归树;最后,利用所有的分类回归树联合进行降水粒子分类。对实测数据的处理结果表明,所提方法能够在保证总体准确率较高的情况下,大幅提高少数类的分类效果。

基于光谱合束的双波长输出Nd:YAG固体激光器

报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成,两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作,有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长,从而实现合束,获得的激光源中心波长锁定在1 061.5 nm和1 064.6 nm,两谱线中心间距为3.1 nm,组合光束的输出能量为173 mJ,组合光束的光束质量因子M2为2.8×2.2;两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ,在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1,在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9;组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%,组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求,在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。

基于多次穿过双通道压缩提高相位测量精度

基于多次穿过的马赫-曾德尔干涉仪,采用双通道压缩和双输出组合测量进行相位测量,对比了单端测量、差分测量和双输出组合测量的特点.结果表明,采用双通道压缩和双输出组合测量,能大幅度提高相位测量精度,可打破标准量子极限.

基于并行小波算法的多模态数据近似匹配模型构建

针对近似匹配过程易受数据冗余性、异构成分等的影响,提出了基于并行小波算法的多模态数据近似匹配模型。该模型首先采用并行小波算法剔除多模态数据中的噪声,避免噪声对匹配过程产生影响;其次采用张量分解的聚类算法将不同相似度的数据划分到不同类簇中,以消除不同类簇的数据差异度;最后将预处理后的数据输入到基于空间方向近似性的数据匹配模型中,通过计算参考数据与待匹配数据之间的空间方向近似度、编辑距离完成多模态数据的近似匹配。实验结果表明,所提方法的匹配查准率高、查全率高、匹配时间短。

输入串联输出并联型三电平双有源桥变换器功率与电压平衡控制策略

针对三电平半桥型输入串联输出并联(ISOP)型双有源桥(DAB)变换器的各模块参数差异而导致的模块功率不均衡传输问题,该文首先分析多模块功率不平衡原因,然后提出基于三重移相(TPS)调制的串联侧功率平衡策略。针对ISOP系统多模块间参数差异问题,提出多模块参数差异估计方法,该方法无需增加额外的电流或电压传感器,通过注入强制分量作为扰动而采集反映模块差异的特征量变化,对控制量进行补偿实现多模块功率平衡。仿真和实验结果表明,在多种扰动条件下,所提功率平衡方法可实现样机串联侧均压,在输出电压24V工况和10~435W功率范围下,系统在所提控制策略下能明显提高串联侧的电压平衡,工作效率达到90%以上。

基于强化学习的刚性联接双电机系统无模型最优协调控制

双永磁同步电机系统具有模型参数不确定,外部负载变化以及快慢动态共存的特性,这为其最优协调控制带来挑战。该文提出一种基于强化学习的无模型最优协调控制方法。首先,采用传统的主从控制结构和PI控制器构建双永磁同步电机系统数学模型;其次,利用输出调节理论和最优控制理论,设计最优协调控制器,解决系统外部负载变化问题;然后,针对系统的模型参数不确定以及快慢动态共存特性,提出一种独立于模型参数的强化学习算法,学习控制器增益;最后,仿真和实验结果验证所提出的控制策略可以有效改善双电机系统速度跟踪性能和转矩同步性能。该文所提控制方法能够提高双电机系统的跟踪性能和同步性能,抑制未知时变负载的干扰,并避免参数不确定所带来的影响。

“双循环”背景下中国虚拟水流动格局特征分析——基于MRIO模型

水资源是一项关系到国计民生的基础性自然资源和战略性经济资源,揭示虚拟水流动格局特征对水资源可持续发展具有重要意义。本研究通过构建多区域投入产出(MRIO)模型,利用2017年中国区域间投入产出表数据,构建区域间虚拟水资源核算体系,测算2017年中国贸易隐含虚拟水流量,从省内循环、省际循环和国际循环3个循环结构揭示中国虚拟水流动格局特征,为中国水资源管理政策制定提供有效建议。结论如下:1)中国虚拟水贸易呈现内循环占主体、国际循环占比较少的分布特征,其中内循环平均占比超过90%,省内循环平均占比超过70%,即区域间循环比重较少;2)虚拟水贸易的转移格局与中国区域水资源禀赋存在分布差异,经济较发达的丰水地区水资源最终需求呈现对外的极大依赖性,相反水资源稀缺地区对省际虚拟水流入依赖度较低。结果表明,中国应强调国内循环的主导作用,通过国内大循环推动国内国际双循环;同时依托虚拟水战略,打破省际壁垒,鼓励提高区域间循环比例,推进水资源的可持续管理。

多通道双荷载六旋翼无人机动力输出优化控制

六旋翼无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)动力系统受到电池功能以及应用环境动态变化等因素的影响,导致动力输出的稳定性不好,为了克服这一问题,提出基于多通道双荷载动态输出调整的六旋翼无人机动力系统设计和控制方法。首先分析六旋翼无人机动力输入参数,以无人机电机电磁转矩、电机转速参数、输出功率损耗和效率等为优化变量,采用多线程动态相匹配和兼容性调制方法,建立无人机动力输出的多通道双荷载动态匹配和任务调度模型,并根据无人机组的任务覆盖半径实现动力的自适应寻优控制,降低额外输出开销,提高无人机生存时间周期。测试结果表明,所设计的无人机动力系统提高了搭载能力,能耗开销较小,动力输出的均衡性较好,提高了无人机的动力输出稳定性和飞行寿命。