考虑次同步分量的变压器时间并行有限元及铁心动态损耗分析

针对串补电容或电力电子装置导致系统次同步振荡以及各类次同步振荡抑制器接入系统,使变压器运行在含次同步分量条件下,并引起铁心非对称偏置磁化,从而导致损耗增加的问题,该文提出一种考虑铁心损耗的场路耦合有限元时间并行计算方法。首先,基于定点法建立关于矢量磁位和电流密度的三维时变磁场有限元方程,并嵌入损耗分离理论,建立场路耦合有限元模型;其次,为实现大时间尺度周期问题的加速并行计算,并处理损耗瞬时值无意义的问题,提出基于Parareal的时间并行计算方案对模型进行求解;再次,对计算模型中多频率分量的计算周期确定、铁心损耗计算、定点磁阻率的选择以及初值选择提出方案;最后,利用一台物理变压器模型,验证了该计算模型的有效性以及算法的计算效率,并对比分析了变压器在额定基波及含次同步分量激励下的动态损耗特性。

分数布朗运动驱动的随机方程在时间并行算法下的数值收敛性

分数布朗运动是指分子或一些胶体粒子的无 规则运动过程。其每一步行走的时间间隔相等,但步长大小不一样。 本文研究了分数布朗运动驱动的随机方程在时间并行算法下的数值收敛性。粗传播器和细传播器 均采用 Euler-Maruyama 算法,从数值上得到了不同的 Hurst 参数下的算法收敛性。数值结果表明,当 Hurst参数H e [1,1]时,随着Hurst参数递增,收敛速度递增;当Hurst参数H E [2,10]时,随着 Hurst 参数递增,收敛速度递减。

关于发展方程最优控制问题的时间并行算法研究

对发展型微分方程线性二次最优控制问题和带有逐点控制约束的线性二次最优控制问题的数值求解进行了研究和分析,提出了一种新的时间并行算法,并通过数值算例验证了该算法的有效性和收敛性。新的时间并行算法将求解最优控制问题的计算任务拆分成多个独立的子问题进行求解,显著提高了计算效率。这为解决实际工程应用中的最优控制问题提供了一种高效的计算手段,对控制系统的优化和性能提升具有重要意义。

混合流程作业计划编制的时间并行倒推算法

针对混合流程作业计划编制困难、效率低、生成的计划可执行性差等问题,提出了基于生产流程网络图的时间并行倒推算法。该算法按照生产工序和工位间的逻辑关系,以及产品的生产工艺路径,构建混合流程生产作业动态网络图,用逆工艺路径的时间并行倒推算法来编制作业计划,从流程最后一道工序开始,依据网络图中生产工序和工位关系,所有任务逆工艺路径方向进行时间并行倒推,确定其在当前作业工序的紧前工序的开始作业时间,再将任务分配给紧前工序的适宜工位加工。通过炼钢-连铸作业计划编制案例表明,该算法能快速有效地编制出任务间没有作业时间冲突且可执行的生产作业计划。

基于矩阵对角化的电磁暂态时间并行计算方法

为提高电力系统电磁暂态数值计算的效率,在采用经典的临界阻尼调整算法的基础上,利用系数矩阵的实特征值分解即矩阵对角化方法,提出了一类新的电磁暂态时间并行计算方法。对线性微分系统或非线性微分系统,所提算法均可以实现精确的时间解耦并行计算。算例测试结果表明:所提出的算法具有很好的并行性,可以获得有效的加速比,因而可以显著提高电力系统电磁暂态数值仿真计算的效率及实时性。

准时制下炼钢生产计划时间并行顺推编制方法

为提高炼钢连铸生产计划编制质量,实现"连浇"生产,提出一种基于准时制思想的炼钢生产作业计划时间并行顺推编制方法。该方法将由连浇约束计算出各炉次的开始浇注时间视为交货期,以逆生产流程时间倒推各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划编制的参考目标时间点;时间并行顺推算法将当前工序上所有炉次的开始作业时间沿生产工艺路径顺推到紧后工序后,再将后道工序上炉次以先到先加工原则分配到合适的工位加工,最后通过时间调整策略来缩小炉次的开始作业时间与参考目标时间点的偏差。利用钢厂实际生产作业计划数据进行算法验证,结果表明模型及算法能快速生成没有作业时间冲突且实现连浇的可执行炼钢生产作业计划。

电力系统暂态稳定计算的一种时间并行算法

介绍了一种电力系统暂态稳定计算的时间并行算法。该算法应用隐式梯形积分法将描述电力系统有关元件动态特性的微分方程转化成差分方程,采用牛顿法对相应的差分方程和网络代数方程进行联立求解。借助于流水线处理技术的思想方法,实现了对暂态稳定计算中多个积分时间步的并行求解。描述了所提出的算法在IBM-SP2并行计算机上的实现方法。通过大型电力系统的仿真计算,对所提出的时间并行算法进行了评估。

基于时间并行的跨平台BMP图像处理方案

针对嵌入系统跨平台性能弱、实时性不强从而影响图像处理性能的缺点,提出了一种利用网络文件系统NFS设计时间并行的跨平台BMP图像处理方案,可在ArmLinux、Ubuntu、Wince等平台上编译运行,并以编码结构光图像处理应用为例,通过仿真实验,表明了该方法能有效提升BMP图像处理的实时性。

一种新的电力系统暂态稳定性时间并行计算方法

为了解决传统时间并行方法在电力系统暂态稳定性仿真中存在的迭代次数过多的问题,运用隐式梯形法在多个时间点上连续离散,然后结合不动点迭代运用牛顿法求解,推导出一种收敛性更好的电力系统暂态稳定性仿真并行算法。数学推导以及算例系统对比测试结果表明,该算法保持了牛顿法的收敛特性,解决了时间并行度和收敛性之间的矛盾,且算法中绝大多数计算为矢量计算,使用图形处理器(graphics processing unit,GPU)组织并行计算,可以获得传统中央处理器(central processing unit,CPU)并行无法获得的加速效果。

二维非定常4-Laplacian问题的多重网格规约时间并行解法器

未来计算性能的提升依赖的是更高的并发度,而不再是更快的时钟频率,这将致使传统的时间步进算法成为数值模拟非定常问题的一个瓶颈.该文实验性地探究求解二维非定常4-Laplacian问题的具有高并发度的并行解法器,其中全离散格式为向后Euler格式和双线性矩形元,时间并行策略为通信器和进程分组下基于完全近似格式的多重网格规约时间算法.数值对比实验表明:基于F-FCF松弛、细/粗时间网格层的粗化因子为16/4的MGRIT算法具有更高的并发度,相对文献[Falgout,et al.SIAM J Sci Comput,2017,39:S298-S322]中的最优MGRIT解法器,它可提速2.4倍.

心脏术后双泵更换大剂量肾上腺素最佳并行时间及影响因素研究

[目的]探讨更换大剂量肾上腺素双泵最佳并行时间及其影响因素。[方法]选择51例心脏外科术后病人,采用双泵更换法更换大剂量肾上腺素。在更换下一组肾上腺素前后分别监测心率、血压和中心静脉压,比较更换药物前后血液循环的波动情况。[结果]大剂量肾上腺素最佳双泵并行时间为(3.13±0.35)s,且更换肾上腺素前后血流动力学无变化;影响肾上腺素并行时间的相关因素有年龄和机械通气时间。[结论]了解更换大剂量肾上腺素双泵并行时间可以规范微量泵更换流程,使护理操作标准化,为进一步建立微量泵使用指南提供依据。

基于改进蚁群算法的并行时间窗车辆路径问题

针对带有并行时间窗的车辆路径问题,提出了一种基于改进蚁群算法的路径规划方法,克服了目前蚁群算法无法求解初始时间窗发生冲突的局限性。首先,建立以路径最短为优化目标的VRPPTW数学模型,对并行时间窗问题进行了定义。其次,针对传统蚁群算法的缺点,提出改进蚁群算法,该算法首先对硬时间窗进行排序,接着通过初始时间窗重复的个数确定初始蚂蚁数量,并行的多只蚂蚁并行共享访问列表,依据订单顺序计算每只蚂蚁前往下一站的概率。最后,针对某企业物流数据,编写Python程序,借助百度地图API批量获取各地间的实地距离,运用改进的蚁群算法分别求出5个接驳点车辆集货最短路径,得出了最优路径规划方案,证实了算法的有效性。

基于空间非迭代Oseen格式的时间解耦局部并行方法

基于空间非迭代的Oseen格式,以软件FreeFem++的MPI功能为平台,提出时间解耦的局部并行方法来求解Navier-Stokes/Navier-Stokes耦合方程。通过解耦复杂区域,将耦合方程的求解转换为并行区域上单一非定常Navier-Stokes方程的求解。在空间上利用Oseen格式一步线性校正,时间上按照步长直接推进。数值实验表明,与空间非迭代Oseen格式的欧拉时间推进方法相比,该方法在保证精度的情况下,运行时间较短,显现了耦合方程求解的高效性。

地震处理叠前时间偏移并行作业运行效能研究

文章围绕运行在惠普集群Omega地震处理软件平台上的"常家围子西部大连片深层叠前偏移处理"重点项目,研究了Omega软件叠前时间偏移并行作业运行机制,改进了系统运行环境,提高了系统运行的稳定性,保障了西部大连片深层5158.73平方千米叠前偏移处理任务的顺利进行,提高了叠前时间偏移作业并行运行效率,使得惠普集群运行效能得到了整体发挥。

基于数据融合并行特征提取的调峰电源设备状态评估方法

调峰电源设备状态评估有利于电力系统安全稳定运行。系统监测数据本质为一系列指标量的时间序列,评价系统状态时需综合考虑不同指标量间的耦合关系,且实时监测系统对模型的处理速度也有所要求。对此,提出了一种基于数据融合并行特征提取的调峰电源设备状态评估方法。并行提取时间序列统计特征,基于多重假设检验选择重要特征,再利用所设计的分层图卷积网络实现信息整合。试验表明,对比现有模型,该方法的识别准确率大幅提高,运行时间缩短,可迁移性提升。

Navier-Stokes/Navier-Stokes耦合方程的时间解耦局部并行方法

针对Navier-Stokes/Navier-Stokes耦合方程,本文提出了基于空间非迭代Newton格式的时间解耦局部并行方法。首先,解耦耦合区域,将耦合区域内Navier-Stokes/Navier-Stokes耦合方程的求解转换为子区域内非定常Navier-Stokes方程的求解。其次,在空间上运用非迭代Newton格式线性校正,时间上直接求解广义线性Stokes问题,从而使得非线性方程转换为线性方程。最后,剖分解耦后的两个子区域,将子区域内单一非定常Navier-Stokes方程的求解转换为并行区域内的各自求解。数值实验表明:与空间非迭代Newton格式的欧拉时间推进方法相比,时间解耦的局部并行方法在保证精度的情况下,运行时间较短,在一定程度上提高了耦合问题的求解效率,保证了其高效性。

心脏瓣膜置换术患者术中体外循环后并行时间的影响因素

目的分析心脏瓣膜置换术患者术中体外循环(CPB)后并行循环时间的影响因素。方法收集432例CPB下行心脏瓣膜置换术患者的临床资料,符合纳入标准的218例;记录患者的性别、年龄、心功能分级、ASA分级、手术类型、术前并发症、主动脉阻断时间、术中输血量、术中输入平衡液量以及体外循环期间尿量、术前N端前脑钠肽(NT-proBNP)值、肌钙蛋白值、肌酐、尿素氮以及丙氨酸转氨酶(ALT)等指标,比较不同影响因素下患者的后并行循环时间;采用单因素和多因素方法分析患者后并行时间的影响因素。结果单因素分析显示,不同性别、年龄、心功能分级间的患者的后并行循环时间比较,差异无统计学意义(P>0.05);双瓣置换和主动脉瓣置换患者的后并行循环时间长于二尖瓣置换术患者(P=0.04),肺部感染患者的后并行循环时间长于无肺部感染患者(P=0.01),术前NT-proBNP值401-1000 ng/L的患者的后并行循环时间长于NT-proBNP值<400 ng/L的患者,差异具有统计学意义(P=0.01);不同ASA分级分组间患者后并行循环时间比较,差异具有统计学意义(P=0.04);术中输血量≥400 mL患者后并行时间长于术中输血量<400 mL患者(P=0.01);后并行循环时间相关性分析显示,患者术前肌钙蛋白水平和术中主动脉阻断时间与后并行循环时间具有线性相关关系(r=0.16、0.34,P<0.05);多因素非条件logistic回归分析结果显示,双瓣置换术、肺部感染以及术前NT-proBNP值轻度增高是体外循环心脏瓣膜置换术后并行时间延长的独立影响因素(P<0.05)。结论双瓣置换术、肺部感染、术前NT-proBNP值轻度增高及主动脉阻断时间延长,是心脏瓣膜置换术CPB时后并行时间的独立影响因素。

基于GPU的交直流电力系统暂态稳定双层并行仿真

我国交直流电力系统的日益扩大与复杂化对暂态稳定仿真的速度与精度提出了更高的要求。为此,提出了一种基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)计算平台的暂态稳定双层并行算法。第一层为'交-直并行',考虑直流系统动态的独立性,将交流系统与直流系统解耦,分别部署在CPU和GPU上计算。第二层为'直流系统时间并行',直流系统在小步长下采用详细模型仿真,进一步在时间并行算法的框架下,使用GPU模拟实现了流水线计算,可灵活设置流水线条数,对多个直流系统多积分时步并行求解。最后,使用2个算例验证了该算法的有效性与实用性。计算结果表明:该算法可有效提高计算速度,为交直流系统稳定分析提供了新的解决思路。

多核处理平台上任务图模型的并行调度策略研究

凭借着高性能,低功耗的特性,多核处理器已经占据了目前的主要市场.提出一种多核处理平台上基于任务图模型的调度策略.建立了多核平台上任务图的空间与时间并行调度模型;针对任务图的空间并行与时间并行调度模型提出了并行节点合并、分配的优化算法与流水线并行的优化算法.最后,提出将优化的空间与时间并行调度技术相结合的并行调度策略.通过实验验证,本文提出的算法比其他多核并行调度算法降低了处理器核心间的通信与同步开销,提高了系统的计算效率与吞吐量.

电力系统并行计算的实现

并行处理为大型电力系统的工程计算提供了有效的解决方法，本文介绍了并行计算概念，软硬件环境以及在电力系统中的应用和实现方法及其评价。