基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法

现代有源配电网呈现复杂多变、多时间尺度的特征,采用单一仿真速率难以同时兼顾计算效率与精度,对此该文提出基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法。首先,构建系统状态空间矩阵,并基于状态矩阵特征值的量级将系统拆分为多个动态特性差异的子系统,通过将系统的状态矩阵进行分块等效,实现子区域在小步长时刻的独立仿真解算与在大步长时刻的等效补偿,在保证仿真精度的基础上大幅降低了系统仿真规模;然后,针对各区域间数据交互不同步问题,通过倍率步长相量法分析线性插值误差产生原理及主要影响因素,并提出基于二阶泰勒展开式的多步自适应插值仿真算法,可以根据系统频率与仿真步长需求调节相关插值参数,显著降低插值误差;最后,采用改进型IEEE 123节点配电网算例,通过分区等值/插值计算与仿真结果的对比,验证了所提多速率并行仿真方法的可行性与有效性。

基于优化分网策略的有源配电网多速率并行暂态仿真分析

随着配电网元件种类日益丰富和分布式电源渗透率不断提高,网络动态过程更加多样化,配电网暂态仿真的难度进一步加大。针对目前有源配电网并行暂态仿真方法未考虑元件动态响应速度对仿真计算量的影响和仿真步长需求的问题,提出了一种基于优化分网策略的自适应变步长多速率并行仿真方法。考虑不同元件暂态响应速度和计算量的差异,提出了以CPU多核心计算均衡和核心间交互数据量最小为目标的有源配电网优化分网策略;在此基础上建立了元件接口等效模型和子任务协调模型,提出了CPU子任务间多速率并行、子任务内部仿真步长自适应调整的并行仿真方法,达到加速暂态仿真的目的。通过对变电站同一母线的12条出线进行仿真测试,验证了所提并行仿真方法能够满足配电网暂态的仿真需求,在保证仿真精度的同时大幅提高计算速度。

一类并行组合多速率(PCM)方法的阶条件和耦合条件分析

对分解的常微刚性大系统,我们考虑对刚性子系统采用稳定性较好的并行扩展Rosenbrock方法,对非刚性子系统采用一般的并行RK方法,进行多速率实施。本文利用P_级数理论给出方法的阶条件,并对阶条件中出现的耦合条件做了简要的分析。

一类并行组合多速率(PCM)方法的稳定性分析

从定量和定性两个方面对一类求解分解常微分方程系统的并行组合多速率方法的稳定性作了一些探索。指出传统的稳定区域的概念应该被稳定区间的概念代替,并证明了绝对稳定区间的存在性。

面向磁悬浮视触觉交互的多速率系统框架

非接触式磁悬浮视触觉交互克服了机械式交互的固有摩擦,具有广阔应用前景,但存在交互过程中虚拟工具穿透物体、图形渲染与触觉渲染速率不一致等问题。针对上述问题,提出面向磁悬浮视触觉交互的多速率系统框架,通过扩展三自由度(3-DOF)单射线触觉渲染方法,利用多射线对虚拟工具进行建模,避免工具穿透,实现六自由度(6-DOF)触觉渲染;通过多速率并行,实现速率不一致模块间相互协同;通过构建映射滤波算法,实现视觉定位数据到虚拟工具位姿的稳定映射。实验结果表明,该系统能有效避免交互过程中的穿透现象,并提供稳定、真实的视触觉反馈。