基于总体最小二乘-旋转不变算法的地表核磁共振信号参数估计

在地表核磁共振(SNMR)找水系统中,根据SNMR信号的参数能够预估地下含水层的储水量、导电性以及孔隙结构等信息。然而在实际应用中探测现场采集的SNMR信号十分微弱,易受到环境噪声干扰,导致无法直接获取SNMR信号的参数。针对这一问题,该文提出基于总体最小二乘-旋转不变法(TLS-ESPRIT)的地表核磁共振信号参数估计方法。基于谐波噪声与SNMR信号的相似信号特征构成一个由多个正弦衰减信号叠加的混合信号模型,使用TLS-ESPRIT将混合信号参数提取问题转换为旋转不变矩阵的广义特征值求解,从而获得SNMR信号的拉莫尔频率和弛豫时间,并结合最小二乘法求得其初始振幅和相位。仿真信号和实测信号实验结果表明此方法能够估计出混有随机噪声和工频谐波噪声的SNMR信号的参数,相比传统的谐波建模方法,在参数提取精度上效果更好。

总体最小二乘-旋转矢量不变技术在电压闪变参数提取中的应用

将总体最小二乘-旋转矢量不变技术(total leastsquares-estimation of signal parameters via rotational invariance technique,TLS-ESPRIT)引入到电压闪变参数的求取中,闪变参数的提取可转化为求取一系列边频分量参数的问题。对于电压信号数据形成的HANKEL矩阵,通过奇异值分解进行信号子空间和噪声子空间的划分,通过TLS的再次消噪和抗干扰处理,提高闪变参数的提取精度。仿真结果表明,对于含噪声、谐波和多调幅的电压闪变信号,该方法具有较高的精度。实例分析进一步验证了该方法的可行性和有效性。

基于总体最小二乘-旋转矢量不变技术的介损角测量算法

研究了一种测量介质损耗角δ的总体最小二乘–旋转矢量不变技术算法,它是一种基于子空间划分的高分辨率信号分析方法,把信号划分为信号子空间和噪声子空间,兼具提取基波和消噪的功能,能达到信号参数的高精度提取。通过准确提取施加在容性设备上的电压和泄漏电流的初相位计算出介损角δ。仿真结果表明,该方法计算介损角时,受电网频率波动、谐波含量、介损角大小变化的影响小,与其它方法相比是一种精度较高的介损角测量算法。

基于奇异值分解和总体最小二乘-旋转矢量不变技术的电力系统基波频率测量方法

提出一种电力系统基波频率测量方法。首先,基于奇异熵增量及其增量微分来确定有效信号的重构阶次,通过奇异值分解的逆过程来对电网电压信号进行重构,从而消除了噪声、扰动等影响,提取出其中的基波信号,然后利用总体最小二乘-旋转矢量不变技术算法进行频率估计。仿真结果表明,提出的方法在噪声环境下、电网电压信号发生了频率偏移、出现谐波及瞬时脉冲、谐波及暂态振荡等复合扰动的情况下,有效地提取出了基波信号并较为准确地估算出了其频率值。

基于AOK-TFR和TLS-ESPRIT的电压闪变参数提取方法

针对统计评价的指标不能给出电压闪变具体参数的问题,将TLS-ESPRIT(总体最小二乘-旋转矢量不变技术)和AOK-TFR(自适应核最优时频分布)引入到电压闪变参数的求取中,闪变参数的提取可转化为求取一系列边频分量参数的问题。首先应用AOK-TFR进行闪变类型的判别,然后将电压信号数据形成的HANKEL矩阵通过奇异值分解进行信号子空间和噪声子空间的划分,通过TLS的再次消噪和抗干扰处理,提高了闪变参数提取的精度。仿真算例表明,在周期性和暂态电压闪变信号中,该方法仍具有较高的精度。实例分析进一步验证了该法的可行性和有效性。

基于TLS-ESPRIT算法的变压器油纸绝缘等效电路参数辨识及新特征量提取

应用介质响应法研究变压器油纸绝缘老化特性过程的关键,是准确地辨识出油纸绝缘等效电路参数和反映绝缘老化程度的特征量。针对现有等效电路参数辨识方法存在的局限性,提出一种相邻奇异值之比定阶的总体最小二乘-旋转矢量不变技术(TLS-ESPRIT)算法,实现对扩展德拜等效电路的参数辨识。首先利用去极化电流构建Hankel矩阵;然后根据收敛前的相邻奇异值之比个数确定弛豫支路数;最后通过TLS-ESPRIT算法辨识出等效电路参数。经仿真和实测验证,该方法可以准确、惟一地实现参数辨识,具有良好的抗噪声能力。进一步地,利用该方法提出2个新特征量:去极化能量初始斜率和去极化能量半衰期,大量实测数据的统计分析表明,新特征量能有效反映油纸绝缘的老化程度。

基于TLS-ESPRIT的同步电机参数辨识

将一种阵列信号处理方法TLS-ESPRIT(总体最小二乘-旋转矢量不变技术)应用到同步电机的参数辨识中。该方法是一种基于子空间划分的高分辨率信号分析方法,将短路电流形成HANKEL矩阵通过奇异值分解进行信号子空间和噪声子空间的划分,再通过TLS(总体最小二乘)的二次消噪处理,从而提高抗噪能力,准确提取了同步电机的瞬态和超瞬态参数。仿真结果表明,该方法与其他方法相比,具有精度高、抗噪能力强、算法简单的优点。动模试验进一步验证了该方法的可行性和有效性。

TLS-ESPRIT技术在电力系统谐波检测的应用

随着电力系统的发展以及非线性电力元件的大量应用,电网中的谐波状况更加复杂化。文中将总体最小二乘法-旋转矢量不变技术TLS-ESPRIT应用于电力系统谐波、间谐波的检测。该方法把含噪的谐波、间谐波信号进行采样,形成HANKEL矩阵,对HANKEL矩阵进行奇异值分解,信号划分为信号子空间和噪声子空间,然后通过总体最小二乘法进行谐波、间谐波参数的有效提取,兼具消噪的能力。数值分析结果表明该方法准确有效。

采用等距二元矢量水听器直线阵的二维波达方向估计

为了减小传统四元矢量水听器阵的尺寸和减少冗余阵元,提出了采用等距二元矢量水听器直线阵的二维波达方向(DOA)估计方法。每个阵元(矢量水听器)由空间共点的一个声压水听器和一个振速水听器构成。其中声压水听器阵可以被划分为2个子阵,它们构成旋转对,旋转因子为包含某一轴方向余弦信息的相位延迟因子。振速水听器阵可以被划分为2个子阵,它与声压水听器阵构成旋转对,旋转因子为另一轴方向余弦。基于旋转子空间不变法(ESPRIT)的思想,采用并行总体最小二乘(TLS)矩阵束方法实现对旋转因子的估计和自动配对,从而实现二维DOA估计。计算机仿真实验结果证明了该方法的有效性。

TLS-ESPRIT与稳定图法相结合的区间低频振荡模态参数提取

提出了基于总体最小二乘法-旋转矢量不变技术(TLS-ESPR IT)与稳定图法相结合的区间低频振荡模态参数的提取方法。首先用TLS-ESPR IT结合稳定图确定区间低频振荡信号的阶数,然后用TLS-ESPR IT算法直接对原始含噪信号精确地估计出主导振荡模态的频率和阻尼比。仿真结果表明,该方法抗噪能力强、估计精度高,克服了TLS-ESPR IT定阶难的问题。实例分析进一步验证了该方法的可行性和有效性。

基于四阶混合平均累计量的TLS-ESPRIT算法在高压直流输电次同步振荡辨识中的应用

次同步振荡采集信号中含有的高斯白噪声,经过滤波处理后会转变为高斯色噪声。针对传统辨识方法在同时存在色噪声和白噪声环境中辨识精度不高的问题,本文从减少噪声的角度提出以实测信号的四阶混合平均累计量(FOMMC)的对角切片来代替实测信号,并结合总体最小二乘-旋转不变技术参数估计(TLS-ESPRIT)算法进行次同步振荡模态在线辨识。仿真结果表明,FOMMC-TLS-ESPRIT能够从强噪声环境中有效辨识次同步振荡模态,为次同步振荡的抑制奠定基础。

基于模极大值小波域和TLS-ESPRIT的振荡瞬态识别方法

对于电能质量扰动检测和定位中振荡瞬态的检测、识别,目前普遍采用的是时频特征矢量提取和智能模式识别方法,此类方法无法准确提取电能质量振荡瞬态信号不同频率分量的组成。结合模极大值小波域和总体最小二乘法旋转不变技术的信号参数估计(total least squares-estimation of signal parameters via rotational invariancete chniques,TLS-ESPRIT)可以很好地实现振荡信号的检测与识别。对于输入信号,首先采用模极大值小波域检测振荡发生的起始时刻和终止时刻,然后利用振荡时间间隔内的信号建立观测空间矩阵,通过奇异值分解和总体最小二乘法实现特征值截尾,将采样信号观测空间分解为信号子空间和噪声子空间,得到振荡信号每个构成频率分量的相应参数。仿真结果证实了所提出方法的可行性。

基于TLS-ESPRIT算法和支持向量机的间谐波检测

由于间谐波具有在频域广泛分布、幅值相对于基波和谐波较小、周期难以确定等特点,因此间谐波的检测难度很高,要求能够尽量限制非同步采样对检测精度的影响。现代谱估计算法由于对同步采样没有要求,频率分辨率高等特点被广泛地用于电力系统谐波与间谐波检测中,由于其只能准确的估计信号的频率,不能很好的估计信号的幅值和相位,在实际应用中受到很大限制,而支持向量机如果要准确的估计信号的频率、幅值和相位,计算量很大。基于以上特点,将支持向量机(SVM)与总体最小二乘旋转不变(TLS-ESPRIT)算法结合起来,先用TLS-ESPRIT算法准确估计信号频率分量,再用支持向量机方法估计信号的幅值和相位,通过三个算例分别讨论了该方法在相邻信号、多信号等情况下的检测情况,证明该方法切实可行,能准确检测出间谐波的各种参数,并且比单独使用支持向量机计算量小。

TLS-ESPRIT在局部放电窄带干扰抑制中的应用

针对局部放电信号的多态性以及利用混沌振子抑制周期性窄带干扰存在的不足,将一种阵列信号处理方法总体最小二乘-旋转矢量不变技术TLS-ESPRIT(total least squares-estimation of signal parameters via rotational invariance techniques)应用到局部放电信号窄带干扰抑制中。首先将含有窄带干扰的局放信号进行采样并形成HANKEL矩阵;再对HANKEL矩阵进行奇异值分解,划分为窄带干扰子空间与局放信号子空间,并判断是否存在窄带干扰及主要干扰的真实数目;最后通过TLS的二次消噪处理,改善周期性窄带干扰参数的提取精度。研究结果表明,该方法能够有效识别窄带干扰参数和有效处理多种形态的放电信号。

基于TLS-ESPRIT算法的声表面波标签辨识

为降低收发机成本,在声表面波射频识别系统中采用频域取样,并利用频率步进连续波作为发射信号.为了进一步提高识别距离及系统的抗干扰能力,增强标签在小信噪比下的识别能力,在信号处理部分使用总体最小二乘-旋转不变技术估计信号参数(TLS-ESPRIT)算法来提取标签的时延信息并解码.试验结果表明,相对于其他算法,TLS-ESPRIT算法能够在小信噪比条件下以较窄的工作带宽有效地识别标签.

MSWF和稳定图理论在电压闪变检测中的应用

提出一种基于多级维纳滤波器(MSWF)和稳定图的电压闪变信号检测方法。首先利用MSWF实现信号子空间的快速估计,不需要进行数据矩阵的奇异值分解,大大降低了计算量;然后利用总体最小二乘-旋转不变技术(TLS-ESPRIT)实现对闪变信号的高精度检测;结合稳定图的思想实现对信号分量个数的准确估计,更直观、可靠。Matlab仿真结果表明,该方法计算复杂度低、计算精度高、计算速度快。

柔性直流附加鲁棒阻尼控制器设计

针对包含柔性直流(VSC-HVDC)的交直流互联系统区间低频振荡现象,提出把基于线性矩阵不等式的多目标控制方法应用到柔性直流附加控制中。具体包括运用最小二乘-旋转不变方法(TLS-ESPRIT)辨识出系统降阶模型,综合考虑控制器的鲁棒性和控制代价,设定多目标函数,设计出H2/H∞多目标鲁棒附加阻尼控制器,并设计传统极点配置控制器进行比较。在PSCAD/EMTDC中搭建包含柔性直流的四机两域电磁暂态模型,特征值分析和时域仿真结果表明:在系统内部参数发生较大变化情况下,多目标鲁棒阻尼控制器具有更好的阻尼特性,并兼顾了控制器的控制代价。

关于电网供电系统谐波信号检测仿真

谐波检测是实现供电系统谐波治理的前提条件,可提高电能质量。大多数谐波检测算法会由于系统的动态特性导致测量精度的下降。对此,提出了一种基于改进总体最小二乘-旋转矢量不变技术(TLS-ESPRIT)的谐波检测算法。首先根据信号自相关矩阵特征值的相对误差大小得到信号源个数,从而划分出信号子空间。然后用二阶泰勒多项式来表示动态的基波相量,对TLS算法中的范德蒙矩阵进行了扩展;相比TLS-ESPRIT算法,还可估算出基波频率偏移值和频率变化率值。最后采用不同的信号模型和实测数据来检验算法的性能。MATLAB仿真结果表明,所提基于改进TLS-ESPRIT算法能够快速可靠的得到谐波信息。

基于矢量重构的相干信源测向

传统的解相干方法主要有空间平滑和子空间拟合两类,但这些方法或者阵列利用率低或者计算复杂度高,因此寻求计算量小且阵列利用率高的解相干测向方法有重要意义.该文基于前后向矢量重构理论,提出一种相干信源测向方法.根据信号导向矢量矩阵与信号子空间张成同一空间,充分利用大特征值对应的特征向量,采用前后向矢量重构方法构造列满秩的数据矩阵,利用总体最小二乘?旋转不变子空间算法进行波达方向估计.该方法适用于独立信源和相干信源同时存在的情况,具有良好的实用性,且运算过程简单,计算量小.理论分析和仿真结果表明了所提方法具有优良性能.

直驱式永磁同步海流机叶轮不平衡的故障检测

针对波浪、湍流等影响下直驱式永磁同步海流机叶轮不平衡的故障检测,提出一种基于定子电流频率的故障特征分析方法。首先,该方法针对故障特征频率易被基波或噪声淹没的问题,采用总体最小二乘-旋转矢量不变技术(TLS-ESPRIT)估计电流瞬时频率。其次,采用广义似然比检测(GLRT)方法设计不平衡故障检测器,通过分析检测器中变量,获取合适的监测量。最后,提出一种基于伸缩变换的数据标准化方法提取故障特征,解决同一故障在不同流速下故障特征多样的问题。理论分析、海流机仿真与海流样机实验结果验证了所提方法的有效性。该方法基于定子电流,易于实现,对于保证海流机安全高效运行以及减少维护费用等方面具有重要的实际意义。