基于ICEEMDAN和时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体含量预测

为了实现对变压器油中溶解气体体积分数的精确预测,同时克服仅使用单一预测模型导致预测精度及泛化能力不足的局限,提出了一种基于改进完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition,ICEEMDAN)和灰色关联系数时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体预测方法。首先将溶解气体含量序列模态分解为一系列具有不同时间尺度的子序列。然后,使用门控循环神经网络和麻雀搜索算法优化支持向量机对各子序列进行训练,组合为一个集成预测模型;并比较不同预测方法的预测精度,计算灰色关联系数时变权重,形成各子系列的预测结果。最后将各子序列的预测结果叠加重构,得到最终预测结果。算例分析结果显示:该方法单步预测的均方根误差、平均绝对误差和相关系数分别为0.593、0.422和0.768,相比其他算法在预测精度上有明显提升,同时具有很强的泛化性能,可以为油浸式变压器内部状态监测提供依据。

滚动轴承局部故障时变刚度系统动力学分析

针对滚动轴承局部故障动力学建模问题,通过分析各滚动体在进入、退出载荷区和陷入故障时的变化情况,基于Hertz接触理论,定义了接触变形保留因子,提出了滚动轴承等效时变刚度函数,建立了局部故障滚动轴承单自由度时变刚度动力学模型,并进行了理论分析和试验研究。研究结果表明:当滚动体进入或退出载荷区时,载荷区中承载滚动体数量增加或减少,引起系统等效时变刚度的小幅增加或减小;当滚动体陷入故障时,因接触变形保留因子的不同使得其有效接触刚度不同程度降低而导致系统等效时变刚度的减小。系统等效时变刚度的变化引起载荷区中其他滚动体的接触变形和接触力产生不同幅度的变化,从而平衡外部径向载荷,对载荷区中心附近的滚动体的影响较为明显,但不影响各滚动体的有效接触刚度。系统等效时变刚度发生突变,导致系统振动。当外环故障时,等效时变刚度等幅变化;当内环故障时,等效时变刚度的变化受到内环旋转的调制而幅值不同。提出的单自由度时变刚度动力学模型与实际更加吻合。

永磁同步电机改进积分型时变滑模控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,改善对于电机的控制方法,针对永磁同步电机的积分滑模控制进行研究,首先,提出积分滑模控制在运行中遭遇未知干扰后易产生转速超调的问题。然后,通过定义自调节的积分初值来消除运行过程中因积分累积所产生的超调,改善转速超调问题。其次,为了提高滑模控制在电机整个运动的全局阶段的收敛性,提出基于预测在线寻优的时变滑模控制,通过预测控制变量来选出当前时刻的最优滑模面,使得状态变量可以更快收敛到滑模面,进一步降低转速误差,提高系统的控制精度与控制速度。最后,建立扩张状态观测器来观测系统的未知干扰,对控制器进行补偿,提高整个控制系统的鲁棒性,并且通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。

内河船舶机会性互联的复杂网络模型及其时变特性

针对内河船舶间出现时空邻近的机会性现象开展建模及实证研究。在社会网络分析方法的基础上,提出了1种考虑时序特征的网络分析方法,将大尺度时间跨度上的网络聚类转化为小尺度跨度上的网络聚类,进而分析内河船舶在有限水域内的动态行为;考察船舶间形成邻近关系网络的时变特征,利用复杂网络表示船舶社会网络随时间的演化特性,并借助复杂网络模型对内河水域内存在较多互相熟识船舶的现象给出统计解释。基于长江下游200 km河段1个月的AIS数据,按时隙划分得到网络模型的序列,由此表现船舶间发生单跳数据交换关系的互联形态。实证结果表明:①船舶联网瞬时的度分布可用高斯分布拟合,拟合度在96%以上;②随着时间尺度的增加船舶社会网络的小世界特性和无标度特征愈加明显,网络形态在空间维度上呈现簇团情形,局部密集的组团网络由大部分静止和少量运动船舶连接起来,网络密度随时间缓慢增加至0.1左右,相对平均路径长度稳定在0.2~0.3之间,平均赋权集聚系数呈现缓慢下降的趋势最后趋于0.4~0.5,离散度较快趋向于1,并实现整体上的连通;③度值较高的船舶节点,其平均速度在不同时隙的船舶社会网络中分时段呈现相关性;④相对于船舶密度的增加,船舶在1 d内的平均友邻时间以指数形式递增,而船舶的重复相遇近似服从负指数分布。上述结果表明,内河船舶航行中数据交换关系的建立或断开是由物理空间中船舶间邻近关系的时变性决定的;内河船舶的历史交互行为对未来交互行为具有记忆性并产生影响。

具有时变增益的分布式有限时间二次调频策略

微电网中分布式电源的增加以及敏感负荷的投入,导致仅靠具有渐进收敛特性的传统分布式二次调频策略难以保证系统的动态性能,而常用的有限时间调频策略的收敛上界在不同程度上受到系统初始状态、系统参数等因素的制约。针对这一问题,基于分布式控制原理提出并设计了一种具有时变增益的分布式有限时间调频策略。首先,介绍了传统分布式二次调频策略的工作机理,并利用李雅普诺夫稳定性理论分析了常用有限时间调频策略的局限性。然后,在传统分布式调频策略的基础上,根据其渐进收敛特性将其常数增益改进为具有周期加速收敛特性的时变函数,提出并设计了一种以时变函数为增益的分布式有限时间调频策略,解决了收敛时间受系统初始状态、系统参数制约的问题。最后,通过理论及仿真验证了所提方法在加速频率收敛、提高系统灵活性方面的有效性及优越性。

高倍数水驱砂岩中原油黏度、岩心润湿性时变规律核磁共振实验

根据模拟原油黏度与横向弛豫时间谱几何平均值的变化关系,建立了模拟原油黏度预测模型,并结合高倍数水驱核磁共振(NMR)实验实现了孔隙介质中模拟原油黏度的时变规律定量表征;基于核磁共振弛豫理论推导出新的NMR润湿性指数计算公式,结合砂岩岩心高倍数水驱实验,定量表征了水驱过程岩石润湿性的时变规律。研究表明:岩心中剩余油黏度与过水倍数正相关,过水倍数较低时剩余油黏度升高速度较快,过水倍数较高时剩余油黏度升高速度趋缓。剩余油黏度的变化与储层非均质性相关,储层均质性越强,剩余油中重质组分含量越高,黏度越高。注水后储层润湿性将发生改变,亲油储层向亲水储层转变,亲水储层则亲水性更强,且改变程度随过水倍数增加而增强。原油黏度的时变性与润湿性的时变性具有很高的关联性,原油的黏度变化不可忽略,考虑模拟原油黏度变化时计算得到NMR润湿性指数与测试Amott(自吸法)润湿性指数更具有一致性,更加符合储层润湿性时变规律。

金融冲击对劳动市场波动的时变效应——基于TVP-SV-VAR模型的实证研究

本文基于金融市场与劳动市场联动的视角,构建中国金融状况指数,并利用时变参数随机波动向量自回归模型(TVP-SV-VAR)研究金融冲击对劳动市场的影响及时变特征。结果表明,金融冲击显著引发劳动市场的供需失衡。金融状况恶化会提升失业率、降低工资水平并进一步引起宏观经济中的通货紧缩。机制分析表明,企业杠杆对金融冲击的负面影响有放大作用,金融条件紧缩经由企业杠杆的负向调整会进一步导致劳动需求萎缩与失业率上行。对跨境金融冲击和境内金融冲击效果的比较分析揭示,相较于传导渠道,冲击规模是金融冲击对我国劳动市场影响差异的主导因素。据此,本文建议在跨周期调节的同时注意防范化解金融风险,以提升金融支持“稳主体”和“稳就业”的政策效果。

基于时变权重模型预测的双向DC-DC优化控制方法

双向DC-DC变换器是电动汽车的关键电压变换部件,提高其动态负载下的响应速度与鲁棒性对电动汽车低压供电系统有重要意义。提出一种基于模糊时变权重的MPC(model predictive control)控制方法。基于状态空间平均法建立变换器动态模型。基于MPC原理搭建变换器MPC模型,实现对电压的跟踪控制;在分析权重对动态负载下电压跟踪性能的影响的基础上,设计权重模糊调节器,实现权重的在线调节。基于HM-cSPACE搭建实验平台验证所提方法的准确性。在Matlab/Simulink环境下与PI控制和传统MPC控制进行对比,结果表明:在负载变化时采用时变权重MPC控制的变换器有更好的动态性能和鲁棒性,超调量降低26.1%。该方法对提高双向DC-DC变换器动态负载下的优化控制具有重要意义。

基于信息传输时变时延的车辆队列纵向稳定性控制算法

智能网联车辆队列行驶面临复杂的交通环境,所引发的时延、丢包等信息传输问题将导致队列车辆行驶稳定性降低而亟待解决.针对复杂交通环境,引入信息新鲜度(age of information, AoI)并提出了一种适应时变时延的智能网联车辆队列行驶稳定性控制算法.该控制算法根据队列中多前车信息新鲜度来调整其对队列车辆车头间距影响的权重,同时依据时变时延信息预测队列中跟驰车辆与前车的车头间距,队列车辆按照请求周期向路侧单元(road side unit, RSU)实时发送请求,RSU依据车辆间距从小到大依次回应请求队列中的各个车辆,以控制其因时变时延可能造成的碰撞.数值仿真结果显示,相对智能驾驶员模型(intelligent driver model, IDM)而言,所提出的队列纵向稳定性控制算法具有更好的控制效果.针对时变时延发生概率20%的车车通信,队列车辆车头间距偏差的降低比例达6.4%,平均峰值信息新鲜度的降低比例达8.7%.同时,分析了队列车辆请求周期和回应请求车辆数量对队列纵向稳定性的影响,随着两者数值增加,控制算法给出的队列纵向稳定性分别呈现降低和增加的趋势.最后,实车测试了队列切出场景下车辆行驶数据和车辆接收信息的时延数据,将其引入数值仿真实验中.结果表明,车头间距偏差降低比例达15%.

基于IAOA-SVM模型结构时变可靠性研究

目的为有效解决使用传统代理模型进行结构时变可靠性研究中存在流程复杂、计算效率低等问题。方法提出以改进算术优化算法(Improved Arithmetic Optimization Algorithm,IAOA)优化支持向量机模型(Support Vector Machine,SVM)进行时变可靠性研究的方法,结合IAOA-SVM模型和极值理论,以某塔式起重机回转支承为研究对象,对其进行动态确定性分析获取样本数据,建立IAOA-SVM可靠性模型,采用蒙特卡洛法求解得到其可靠度结果,并与EKM和ERSM算法对比分析其仿真精度和效率。结果当回转支承径向变形许用值为0.278×10^(-3)m时,采用蒙特卡洛法求解得到其可靠度为99.68%,IAOA-SVM模型相比EKM和ERSM方法仿真效率有所提升,建模精度分别提高了10.42%和9.23%。结论IAOA-SVM方法在建模和仿真精度与效率方面具有较明显的优势,IAOA-SVM方法为求解机构时变可靠度难题提供了一种新的解决思路。

具有未知时变参数城轨列车的精准停车鲁棒控制

列车运行情况复杂多变,使得列车质量、基本运行阻力及线路状况等参数难以精确获得且随着列车运行存在明显的时变特性。列车模型参数的不确定性和时变特性会对列车的精准停车性能产生重要的影响。在动车组多质点动力学模型的基础上,根据Lyapunov再设计方法设计了一种非线性列车鲁棒控制器。该控制器将系统中的不确定性因素视为等价干扰,并设计相应的鲁棒补偿项。根据参数的先验区间,设计的鲁棒补偿项能够抑制模型估计误差,使得列车的位置和速度跟踪误差快速收敛,最终实现精准停车的控制目标;同时,也证明了系统的最终一致有界稳定性。最后,选取城市轨道交通场景进行仿真验证,仿真结果表明:本文提出的控制方法在列车模型参数未知且时变情景下也能实现对期望停车曲线的快速、精确追踪,表现出较强的鲁棒特性。

不确定电液伺服系统的时变输出约束自适应滤波控制

针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具有较好的瞬态和稳态性能;设计径向基函数(RBF)神经网络及权重自适应学习律,在线逼近由模型不确定性和未知干扰组成的复合干扰,并将逼近值用于反馈控制;采用二阶指令滤波反步法设计状态反馈控制律和误差补偿机制,避免反步设计中“计算爆炸”的问题,同时消除滤波误差,提高系统位置跟踪精度;依据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统中所有误差信号的收敛性。仿真结果表明:系统的稳态误差在所提方法下约为3.48×10^(-8)m,相比于其他控制方法,跟踪误差始终约束在时变的约束边界内,跟踪精度和控制性能均得到提升。

基于OpenFOAM地铁隧道防火门的活塞风作用时变特性研究

为了研究地铁隧道联络通道防火门表面的活塞风压特征,基于OpenFOAM开源软件,建立了地铁隧道三维非稳态流动模拟模型,并使用动网格方法模拟了地铁列车在隧道内的实时运动。通过与既有试验数据的对比,发现该方法能够准确地模拟地铁隧道内的风环境。在此基础上,建立了完整的足尺地铁隧道-联络通道复合模型,分析了不同行车速度、不同联络通道设计和不同测点距离下防火门的表面风压及其周边的流动特征。计算结果表明,联络通道防火门的表面压力对行车速度最为敏感,对联络通道的几何形态不敏感,隧道-列车间的剪切流动对联络通道内部的流动特征影响较小。

用于有界噪声时变矩阵计算的终端零化神经网络

为提升零化神经网络(ZNN)求解时变矩阵计算问题时的收敛性能,提出一种具有抗噪能力的终端零化神经网络(TZNN)及其对数加速形式(LA-TZNN)。对误差动态的终态吸引性展开分析,结果表明所提网络在受到有界噪声干扰时仍能在固定时间内使误差归零,其中LA-TZNN可实现对数调节时间稳定,收敛速度相较于TZNN更快。考虑到实际情况中初始误差有界,给出半全局意义上的调节时间上界,并通过设置可调参数,使网络实现预定义时间稳定。将2种模型应用于时变矩阵求逆和PUMA560机械臂重复运动规划问题,仿真结果验证了所提方法相较于传统ZNN设计,调节时间更短,收敛精度更高,并能够有效抑制有界噪声干扰。

一类具有时变系数源项和应变项的半线性四阶波动方程解的高能爆破现象

本文侧重研究一类具有时变系数源项和非线性应变项的半线性四阶波动方程Dirichlet及Navier初边值问题.利用非稳定集的不变性、反证法技巧及凹性引理,给出任意正初始能量级E(0)>0下解的有限时刻爆破结果.

基于慢速时变动力学的空间结构施工过程精细化分析方法研究

针对空间结构施工过程模拟问题,依据时变力学基本原理,提出了基于慢速时变动力学的动态施工过程精细化分析方法。该新方法通过设置与实际施工动态过程相一致的分析时长,引入惯性力和阻尼力,实现时变结构几何、物理及边界等因素间的动态耦联,以达到真正意义上的施工全过程精细化分析。由此给出了该方法的求解思路和实现流程。通过对复杂大跨斜交连廊结构的施工过程分析,并对比施工实测数据,结果表明:该方法的计算值与传统静力施工过程分析方法相吻合,且总体上更接近工程实际,因此可用于空间结构的施工过程分析与安全评估;与传统静力施工过程分析方法相比,该方法一方面能够更准确反映实际施工过程中结构响应的动态累积效应,并获取任意时刻的结构受力和变形情况,另一方面,还可适用于强非线性的复杂施工过程分析(大变形、超大位移、机构位移等),从而避免了传统静力施工过程分析方法中非线性求解的收敛性难题。

基于DOB和反演时变滑模的PMSM位置跟踪

针对传统反演滑模位置伺服系统中位置跟踪误差较大,以及采用固定滑模面时系统动态响应速度和抖振抑制之间的矛盾,设计了一种基于扰动观测器和反演时变滑模的复合控制策略。首先在传统指数趋近律中引入状态变量并设计自适应律,提出一种新型趋近律,来提升系统的响应性能。为进一步提升系统在各个阶段的收敛速度,利用预测控制中遍历寻优思想,设计一种在线寻优的时变滑模面,并进行稳定性证明。最后设计非线性负载干扰观测器,对系统进行干扰估计与补偿。实验数据表明,本文所提复合控制策略与传统反演滑模控制相比,其稳态误差仅占传统方法的9/17,动态响应速度提升了30 ms,抗扰性能明显优越。

基于时变传染网络和分位数Granger因果检验的系统性风险传染研究

基于18个经济体760家金融机构SRISK系统性风险数据,采用时变参数向量自回归模型和广义方差分解法测度全球系统性风险的时变传染网络,进而采用分位数Granger因果检验考察各经济体对中国高分位段系统性风险的影响。研究结果表明,结合SRISK数据和时变传染网络能有效识别重大风险事件的发生;发达和新兴经济体均会产生风险净输出效应,且会通过直接输出或香港地区间接输出风险至中国内地;在全样本与2008年金融危机、欧债危机、中美贸易战和新冠疫情重大风险事件期间,中国皆为风险净溢入国且新冠疫情期间溢入效应达历史最高;美英两国在重大风险事件期间均对中国高分位段系统性风险产生显著影响,新冠疫情期间中国高分位段系统性风险遭受外部冲击的形势最为严峻。

占空比传输机制下基于协同预测的时变不确定系统递推滤波

以工业互联网为背景,研究占空比传输机制下一类时变不确定系统的滤波问题,结合协同预测方法设计了新颖的递推滤波算法,解决了占空比传输机制下滤波性能降低的问题。首先给出描述占空比传输机制的数学模型,然后提出结合协同预测方法的递推滤波方案,设计基于占空比机制的递推滤波算法,推导了滤波误差协方差矩阵的一个上界,随后分析这个上界的有界性,实现了在稀疏数据情形下提高滤波性能的目的。仿真结果验证了所提算法的高效性和有效性。

电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定问题

面向国家能源安全和双碳战略的重大需求,大规模多样化的电力电子装备以不同的形式和功能参与到现代电力系统源-网-荷各环节中,受多样化电力电子装备多时间尺度时变动态影响的电力电子化电力系统稳定机制发生根本性改变。近年来,国内外电力系统中持续出现与电力电子装备相关的各种机理不明的振荡事故,表现为振荡频率范围较宽的多时间尺度时变动态问题,严重威胁电力电子化电力系统的安全稳定运行。该文从多样化电力电子装备原始特征出发,归纳电力电子化电力系统多时间尺度时变动态基本特性,并分别从小干扰建模和动态稳定分析归纳对不同理论方法的基本认识,随后从适用于电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定快速分析计算为根本目标,凝练基于线性周期时变理论小干扰建模和动态稳定直接分析的研究思路。