大规模分布式系统的架构设计与应用性能分析

文章详细阐述了分布式系统基础架构、微服务与容器化技术的应用,通过电子商务平台案例深入分析了实际应用场景,并提出了一系列性能优化策略。性能分析结果表明,提出的优化策略有效提升了系统性能与可靠性。

RIS辅助去蜂窝大规模MIMO系统低复杂度预编码算法设计

构思了一种智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助去蜂窝大规模多输入多输出(Cell-free Massive Multiple-Input Multiple-Output, CF mMIMO)通信系统,提出了一种低复杂度预编码和RIS反射相位交替优化(Alternating Optimization, AO)算法。对于传统正则化迫零(Regularized Zero Forcing, RZF)预编码算法复杂度过高的问题,利用共轭梯度(Conjugate Gradients, CG)法,提出一种低复杂度的RZF-CG预编码算法,将RZF预编码的逆矩阵转换为线性方程组最小化问题,推导算法的残差以更新搜索方向,迭代求解逆矩阵。以最大化系统用户的总频谱效率为目标,推导了RIS相位闭合表达式,基于统计的信道状态信息提出一种低复杂度的投影梯度上升(Projected Gradient Ascent, PGA)算法。仿真结果表明,所提的AO算法能有效地提升系统性能,算法复杂度降低了约73.2%。

大规模图数据处理系统的分布式算法设计与性能优化

随着图数据规模的不断增大,大规模图数据处理系统成为当前研究的热点之一。本文围绕分布式算法设计与性能优化展开研究,旨在解决图数据处理中的挑战与问题。通过深入探讨图数据的特点、分布式系统的应用以及分布式算法设计的原理,结合性能优化策略,旨在提高大规模图数据处理系统的效率与可扩展性。

低精度ADC下无小区大规模MIMO系统的频谱效率研究

无小区大规模多输入多输出(cell-free massive multiple-input multiple-output,CF-mMIMO)系统的覆盖区域内随机部署了大量分布式接入点(access points,APs)在同一时间频率资源中服务所有的用户,可显著提升系统通信容量,是6G网络中最具潜力的使能技术之一。然而,大量AP处配备高精度模数转换器(analog-to-digital converters,ADCs)导致的高功耗与硬件成本,限制了CF-mMIMO系统的实际部署。为了有效地降低硬件成本,本文研究了低精度ADCs下CF-mMIMO系统的上行链路频谱效率(spectral efficiency,SE)。在不完美的信道估计下,利用加性量化噪声(additive quantization noise model,AQNM)模型和最大比合并(maximal ratio combining,MRC)接收机滤波器,推导了CF-mMIMO系统中用户上行可达速率的闭式表达式,并基于该表达式分析了AP数量、用户传输功率以及ADCs精度等系统参数对SE的影响。为了最大化CF-mMIMO系统的SE,提出了一种低精度ADCs下贪婪导频分配算法抑制导频污染。将导频分配建模为最大-最小导频优化问题,通过迭代更新速率最小用户的导频序列,使其所受导频污染的影响最小,从而最大化该用户的可达速率。最后,将配备低精度ADC的CFmMIMO系统与传统完美精度ADC系统进行性能比较。数值仿真结果表明,系统配备5位低精度ADCs时的SE逼近完美精度ADCs,增加AP端天线数可以弥补低精度ADCs导致的性能退化。此外,所提算法不仅有效抑制了导频污染,还缩小了用户之间的速率差距,提升了系统的95%用户SE。

大规模风电并网后电力系统有功功率调度模型

为了保证大规模风电并网后电力系统能够稳定运行,解决现有有功功率调度模型存在的调度效果不佳、调度成本高的问题,对电力系统有功功率调度模型进行了优化设计。选取大规模风电功率场景作为有功功率的调度范围,在该场景内模拟风电并网过程,分析并网后对电力系统产生的影响。根据功率时序特征的提取结果和电力系统潮流计算结果,预测电力系统的有功功率值。通过功率分配、调度量计算、约束条件设置等步骤,完成大规模风电并网后电力系统的有功功率调度。通过实例应用分析实验得出结论:与传统调度模型相比,应用设计调度模型得到的有功功率输出结果更接近期望值,且调度成本降低了2.7万元。

含大规模新能源的电力系统储能容量配置方法

传统的电力系统储能容量配置方法往往只考虑了单一的储能技术,导致储能容量配置净收益低,为此,研究一种含大规模新能源的电力系统储能容量配置方法。根据确定的储能容量制定储能容量配置约束条件,分配不同种类储能阵列,将系统所需的储能容量分配到不同的储能阵列中;最后确定出最优的储能容量配置分界点,实现电力系统储能容量配置。实验结果表明:与电力需求预测法和电力负荷平衡法相比,所设计的含大规模新能源的电力系统储能容量配置方法的储能容量配置净收益高,说明其具有一定的应用价值。

5G通信系统中的大规模天线阵列设计与优化

阐述天线阵列在5G通信系统中的应用、挑战和需求,探讨大规模天线阵列设计与优化,通过合理优化天线阵列的射频参数和应用波束赋形技术,可以实现高容量、大覆盖范围的无线通信网络。

大规模光伏发电对电力系统的影响

大规模光伏发电是清洁能源的重要组成部分,对于在能源危机和环境污染背景下实现可持续发展与降低能源消耗等方面具有重要意义。太阳能作为一种可再生能源,大规模光伏发电对电力系统的影响巨大,不可忽视。光伏发电并网后,电力系统的安全稳定运行面临新的挑战,急须研究和制订合理且有效的应对措施。文章探究了大规模光伏发电对电力系统的影响,并针对影响提出了大规模光伏发电的应对策略,最后展望了未来大规模光伏发电的前景。

适应大规模新能源消纳的网源协调系统控制优化研究

实现我国能源资源的绿色、低碳转换,是我国经济可持续发展和应对全球气候变化的重大需求。当前,我国正朝着“碳排放达峰”目标迈进,但贵州省电网仍面临着一些突出的问题。新能源弃光弃水比例持续偏高,电网整体效能低下,源网荷储链间协同不充分,各种电源损耗之间的互补严重。针对贵州省能源特点和电网资源特点,国网贵州省电网需进一步深入研究和实践,在源、网、荷、储多方不断努力,建立既契合国家能源发展战略,又具有国家电网特点的源网荷储协同工作方式,为碳达峰、碳中和目标快速实现提供有力支撑。

基于量子计算的输变电系统大规模数据处理与智能决策研究

随着电力系统发展,输变电系统的数据处理与决策日益复杂,传统方法难以满足需求。因此,本研究引入量子计算,利用其强大的并行计算能力和高效优化算法,应对大规模数据处理挑战。针对输变电特点,提出基于量子计算的智能决策方法。该方法能高效处理海量数据,准确识别系统故,并提供优化决策方案。此外,文章还探讨了量子计算在电力系统负荷预测、电网规划等领域的应潜力。实验结果表明,量子计算在处理输变电大规模数据时优势明显,能提高数据处理的准确性和效率,为电力系统的稳定运行和智能化管理提供支持,为输变电大规模数据处理与智能决策提供新的解决方案,奠定了量子计算在电力系统中的应用基础。

大规模分布式系统下的智能化资源监控和负载平衡

随着云计算和物联网技术的蓬勃发展,大规模分布式系统应用得到了广泛的关注。然而,更为复杂的资源监控和负载平衡问题随之而来。对此,文章提出了一系列智能化策略,旨在改善系统的性能和稳定性。其中,首先采用了基于机器学习的资源使用预测方法以了解系统的资源需求;其次引入了自适应负载平衡算法,在合理分配各节点任务的同时降低了系统延迟;最后设计了一种大规模系统的智能监控方案,以实时掌握系统状态。实验证明,这些策略在提高资源使用效率、缩短响应时间以及提升系统整体性能方面具有显著作用。

提升大规模电力系统静态电压稳定性的无功补偿方法

电力系统运行的安全性、稳定性直接关系到我国国民经济发展,对于人们的日常生活具有重要的影响。在电力系统规模呈现扩大化发展的态势之下,探究稳定的无功补偿措施,切实降低安全隐患,提高系统运行安全性。通过科学配置优化各种设备,能达到调节无功、降低线路损耗的目的,可根据电网运行情况适时投运。对此,文章以武汉军山110千伏变电站新建工程为例对提升大规模电力系统静态电压稳定性的无功补偿方法进行了简单的分析探讨。

大规模能源存储系统在电力电气工程中的应用及最优调度研究

大规模能源存储系统在电力电气工程中占据重要地位,统筹兼顾电能产生、转换、输送、使用等环节,确保电力系统的稳定运行。本研究聚焦于大规模能源存储系统的应用及最优调度,创新性地提出一种基于遗传算法与最小割法的混合调度算法。该算法依据电力系统的基本特征、调度原则及能源存储设备的特性,构建运行调度模型,并通过实例分析验证了其有效性。本研究成果为解决电力系统中能源存储的优化调度问题提供了新思路,有助于提升电力系统的运行效率和稳定性。最后,通过中国某电力系统的实例验证,测试结果表明,使用本算法能有效地提高电力调度质量,使电力系统的运营效率得到显著提升,同时,对于减轻电力系统的负载压力,保证电力供应的安全稳定,具有良好的指导意义。让能源存储设备在电力系统中发挥更大的作用,旨在为整个电力系统的经济、可靠和高效运行提供理论支撑。

网络技术在大规模分布式系统中的应用与性能分析

随着信息技术的迅猛发展,大规模分布式系统在现代计算环境中扮演着至关重要的角色,这些系统的涌现源于对处理日益增长的数据和需求的迫切需要,推动着科学、工业和商业领域的变革。在这个复杂而庞大的网络生态中,网络技术的应用愈发成为实现高效通信。

大规模个性化定制的价值涌现原理——价值共创的新形态

依托生产模式的三维结构框架,从复杂性视角,针对手工生产、大规模生产、大规模定制、大规模个性化和大规模个性化定制等主要生产模式,分析其中从价值交易到价值共创再到价值涌现的价值生成演化历程,提炼出客户维、生产维和服务维3个维度下的价值生成路径。基于局部作用导致整体涌现的系统科学观念,揭示出大规模个性化定制的价值涌现原理,明确了该原理的基本内涵。人单合一是大规模个性化定制的一种具体实现,其价值创造规律遵从价值涌现原理。生态价值是人单合一价值创造的源泉,海尔的超模块平台组织结构可实现人单合一中的价值涌现。大规模个性化定制的价值生成过程具有涌现性特征,它以价值涌现的方式表现出来,是价值共创的一种新形态。

大规模生猪养殖环境物联网监测系统的研发与应用

研究旨在进一步改善大规模生猪养殖环境监测智能化薄弱、自动化不足等问题。文章基于物联网技术设计一套生猪养殖环境监测系统,对生猪养殖场所内部温度、湿度及硫化氢(H_(2)S)、一氧化碳(CO)、氨气(NH_(3))水平等数据进行实时监测、调控。结果显示,大规模生猪养殖环境物联网监测系统能够精准采集生猪养殖场温度、湿度、光亮强度及CO、NH_(3)水平等环境参数,并依据环境参数智能控制养殖场内物联网设备,实现对生猪养殖环境实时监测与优化。研究表明,试验设计系统能够在大规模生猪养殖生产实践中应用,可以提高养殖管理能力,提升养殖质量与效率,增加养殖的经济效益。

空间站大规模复杂控制软件基于数据池的软件框架设计

针对复杂航天任务中控制软件不断增长的规模和复杂度带来的问题,对国外先进航天航空机构软件架构设计经验和最佳实践进行了调研,基于此对空间站大规模复杂航天器控制软件的通用框架设计进行研究,提出了一种基于数据池的软件框架设计方法,解决了空间站大规模复杂控制软件多舱段多机多总线资源管理和可扩展性的难题,实现了软件复杂的底层通信与上层应用处理之间的数据隔离和解耦,有效提高了软件复用率和可扩展能力。

大规模水能富集电网短期多目标嵌套多能互补运行方式研究

在“双碳”的背景下,亟需深入研究如何促进多能互补系统内不同能源之间的协同作用,促进能源深度融合。针对这一问题,在考虑水能富集地区大规模电网不同断面输送电任务的情况下,提出一种区分内外层,逐层递进优化并尽可能消纳风光清洁能源,且兼顾全网源荷匹配程度的多目标嵌套多能互补模型,两层均采用混合整数线性规划算法(MILP)进行求解。内层立足于断面角度,以通道利用率最大化为目标,将水风光打捆进行互补优化,使其出力最大化,尽可能占满通道。外层立足于全网角度,以源荷匹配最大化为目标,采用全网水风光电源联合调节后的剩余负荷波动最小来表达源荷匹配目标,使剩余负荷平稳。本文以西南某水能富集地区大规模电网为研究对象,包含304座水电站,12个断面,选取夏秋丰水期和冬春枯水期风光峰谷差最大日、风光平均发电日共4个典型日进行模拟计算,得到电网丰水期平均通道利用率约为80%,枯水期平均通道利用率约为40%,丰枯期内全网剩余负荷波动率均小于5%。得出以下结论:在夏秋丰水期,水风光系统可为电网提供更多电能,在冬春枯水期,水风光系统出力过程更为稳定。在风光出力平稳时期可为电网提供更多电能,同时使得电网运行更为稳定。本次研究成果对大规模水能富集地区电网多能互补优化调度运行提供参考。

大规模网络耦联系统学习、优化与控制及其应用专刊序言

随着智能制造、信息物理融合技术的快速发展,以工业互联网、新型电力系统、集群武器装备为代表的人造大规模网络耦联系统日趋成熟,其理论与技术被广泛应用于国防、社会生产生活相关的各个方面。因此,开展面向大规模网络耦联系统的学习、优化、控制理论与技术研究具有重要的理论价值与实际意义,也将大力推动现有工业物联网、新型电力系统、集群武器装备等复杂系统核心技术的快速发展。

基于大规模 MIMO 的低轨卫星通信系统研究

将大规模多输入多输出(MIMO)技术应用于低轨卫星通信系统中,能提高卫星波束成形效率,使大规模的MIMO技术空间自由度得到充分发挥。本文研究了大规模MIMO技术在低轨卫星通信系统中涉及的各方面问题,分析了基于大规模MIMO技术的低轨卫星信道的特征,并与地面无线信道进行了对比。针对大规模MIMO技术在低轨卫星通信中涉及的用户调度、信道信息获取、多用户传输等方面的问题,提出了解决思路。