基于相轨迹特征的阻尼估算能量法改进研究

横摇是船舶在海上航行安全中首要考察的运动姿态。船舶横摇运动的高精度预报,需准确地估算横摇阻尼。引入相轨迹概念,以能量变化的视角,从船舶模型试验数据中提取幅值数据,进行横摇阻尼非线性特征的研究。分析幅值数据呈现的规律,提出新的幅值拟合函数,并相应改进横摇衰减拟合函数。采用线性加平方阻尼力矩模型,通过预设阻尼系数仿真生成静水船舶模型自由横摇数据,展开阻尼估算试验。试验显示:能量法的改进有效减小了阻尼系数的估算误差。基于阻尼系数进行数值预报,证明方法改进后的数值预报更加接近试验仿真数据。结果表明:能量法的改进是有效的,能更好地识别横摇阻尼的非线性特征,更准确地估算横摇阻尼系数。

基于相轨迹图的轴向柱塞泵振动特性研究

考虑到柱塞泵壳体的振动既包含运动状态信息也包含能量状态信息,提出采用柱塞泵壳体振动相轨迹图示化方法揭示柱塞泵振动信号与运行状态间的关系。首先,在分析柱塞泵流体振动传递路径,阐明高压流体激励与泵壳体振动速度、位移及振动能量之间的关系。其次,依据振动频率溯源结果,采用多重同步压缩变换方法(Multi-synchrosqueezing Transform,MSST)对柱塞泵壳体振动加速度信号进行重构,经积分变换后可进一步得到振动速度和位移信息。最后,利用振动速度和位移信息构建壳体振动相轨迹图,并通过实验揭示了不同工况下壳体振动相轨迹图中蕴含的柱塞泵动能、势能变化规律。结果表明,结合振动溯源,MSST能够准确提取壳体振动加速度信号中液压激励引起的振动频率和相位信息。柱塞泵运行工况对柱塞泵壳体动能及势能有显著影响。随系统压力增大,相轨迹与垂直零位移轴的距离明显增大,壳体势能显著增加;随转速增加,相轨迹图的最大振动速度明显增大,壳体动能显著增加。轴向柱塞泵相轨迹图可以更直观地显示壳体动能及势能变化规律。本研究为液压泵、马达等关键元件的故障诊断和健康评估提供了理论依据和方法支持。

基于相轨迹凹凸性的暂态不稳定性判别方法的分析比较

基于相轨迹凹凸性的暂态不稳定性判别与控制是近年来发展的新理论方法,有望应用于基于同步相量测量单元(PMU)信息的电力系统紧急控制。强调了该方法应用于多机系统时实时分群聚合的关键技术步骤以及正确使用相轨迹分段的必要性,分析了相关文献在应用该方法的过程中出现的问题,进一步对理解和应用该方法时的注意事项进行了详细深入的阐述。

基于Lyapunov指数-相轨迹的发电机组故障诊断

以混沌理论为基础,根据非线性动力学系统的运动特性,对汽轮发电机组转子故障进行了分析阐述·通过对所测发电机组转子在3种不同工作状态下的时间序列进行的最大Lyapunov指数计算,并结合对这3种状态相轨迹图进行的分析和研究,发现发电机转子在不同工作状态下其时间序列的Lyapunov指数具有明显差异·因此,基于Lyapunov指数的实质,提出了发电机组故障诊断的'Lyapunov指数-相轨迹'法·该研究也为其他复杂机械的故障诊断和预测开辟了有效途径·

非奇异终端滑模控制系统相轨迹和暂态分析

对于采用非奇异终端滑模控制的二阶系统,考虑到不同的初始状态,研究了其相轨迹的分布规律,给出了临界曲面的概念和解析表达.基于相轨迹的分布,考虑了系统初始状态与到达滑模面时间的关系,探讨了到达时间最大值的估计算法,并给出了非奇异终端滑模控制系统的收敛时间的数学表达.通过仿真验证了相轨迹的分布规律和临界曲面的正确性,以及根据系统初值估计到达时间的有效性.

基于Bang-Bang最优理论的感应电机能耗制动相轨迹分析

提出了一种基于Bang-Bang最优理论的感应电机能耗制动相轨迹分析方法。由于制动转矩是转子转速的函数,得出传统直流制动相轨迹是沿最佳开关线簇收敛到原点这一重要结论,此时能耗制动时间代价与最优时间代价相差较大。通过对感应电机能耗制动相轨迹方程作深入推导,提出了使能耗制动相轨迹逼近最佳开关线的变电流制动控制方案。仿真和实验结果表明,在制动时间代价、制动瞬间尖峰电流以及制动能量损耗上,所提出的变电流制动优于传统直流制动。由于制动能量损耗很小,该方法比较适合功率较大的感应电机系统,可以有效防止电机快速制动时出现过电流、过热等问题。

基于Duffing振子大周期态相轨迹的频率测量方法

对Duffing振子大周期态相轨迹特性进行了研究,提出了一种利用Duffing振子大周期相轨迹运动实现频率测量的方法.仿真结果表明,该方法的检测信噪比下限要高于现有的基于强参考模式的检测方法,但该方法不存在检测盲区问题,在单振子频率覆盖方面也有了大幅提高,极大降低了检测系统的设计难度,而且单振子即可实现对chirp信号的检测,拓展了Duffing振子检测技术的应用.

移相轨迹及其在全息动平衡中的应用

移相轨迹将转子进动空间划分为恶化及改善转子平衡状态的2个不同的响应区域,在配重方案的搜索过程中具有指导作用.考虑到非对称刚度条件下的椭圆形进动轨迹会造成转子进动角与自转角之间关系的非线性,因此研究了通过相位补偿技术建立转子响应与配重质量之间的方位对应关系,将试重响应初相矢偏移量准确地转化为试重量偏移量,从而实现了对移相轨迹的指导作用.通过对300 MW汽轮发电机组在现场动平衡中的应用,证明了该方法的有效性和准确性.

基于相轨迹分析的实用动态安全域构建方法

随着广域量测系统的广泛应用,出现了基于相轨迹分析的暂态稳定性判别方法,由此提出了一种基于相轨迹的实用动态安全域（practical dynamic security region,PDSR）快速构建技术。以单机无穷大系统为例展示了相轨迹灵敏度比传统功角灵敏度具有更好的线性拟合效果,并将其推广应用于多机系统。基于相轨迹的判稳分界函数,通过分析注入空间参数改变时发电机功角与角速度的变化情况,识别影响系统稳定性的主导失稳机组。进而,根据判稳分界函数和注入空间参数改变量之间的灵敏度关系,围绕主导失稳临界点构建实用动态安全域。文中提出方法的有效性在新英格兰10机39节点系统中得到了验证,分析表明该方法利用功角和角速度组成的相轨迹数据,在计算的快速性、适用性等方面具有良好的应用前景。

基于相轨迹凹凸性的暂态失稳判据准确性验证

已有研究证明基于相轨迹凹凸性的暂态失稳判据在二阶单机无穷大自治系统中严格成立,但将该判据推广到多机非自治时变系统中时,难以从理论上严格证明其正确性,因此通过大量暂态算例来验证凹凸性失稳判据在多机系统中的准确性和适用性。给出并详细阐述基于相轨迹凹凸性的暂态失稳识别流程,该流程改进了已有文献的实时分群方法,并补充了2个辅助判据,然后分别在IEEE 39节点系统和IEEE 145节点系统不同潮流方式、故障位置和故障持续时间下总计64566个算例进行扫描,结果表明,凹凸性判据的动作正确率高于99.9%,能够可靠、准确、快速地启动紧急控制。

基于模糊相轨迹模型的Smith预估控制

在工业过程控制优化问题的研究中,针对一类可重复运行的时滞过程,将Smith预估控制结构进行变形,将Smith预估控制原理和模糊建模方法相结合,采用模糊建模方法得到系统输出的相轨迹,作为变形Smith预估控制方法的预估模型,以实现Smith预估控制的模型自适应能力。仿真研究表明,所提方法可以不需要已知过程的模型,通过一定次数的"迭代"即可克服纯滞后,从而克服了常规算法控制品质依赖精确数学模型的缺陷。同时改进算法具有较强的鲁棒性。

基于相轨迹变化的微弱正弦信号检测

对Duffing非线性动力学系统的输出状态发生改变时需满足的条件进行了分析,将相轨迹是否发生变化作为系统输出状态改变的判定依据,提出了一种低信噪比情况下微弱正弦信号幅度和相位的检测方法;仿真结果表明,信噪比为-20dB时,幅度检测的均方误差约为3％,相位检测的均方误差约为3°;该方法还具有幅度检测门限值低的特点,可对幅度为10-3级以下的信号进行检测。

相轨迹用于小电流接地系统单相接地故障检测与选线

在分析现有各种小电流接地系统单相接地故障选线方法的基础上,对小电流接地系统单相接地故障的系统零序电压和线路零序电流的相轨迹特性进行了深入分析,提出了使用相轨迹方法来选线的原理。该方法计算简单方便,结果直观易懂,选线结果不受CT极性影响。该原理适用于中性点不接地系统和非有效接地系统,并在该系统发生间歇性接地故障时仍可保证正确选线,比其它方法容易实现。通过MATLAB环境不同条件下各种接地故障的仿真研究,验证了上述方法的正确性。

巧妙使用Simulink绘制非线性系统的相轨迹

本文通过三个例题介绍了如何用 MATLAB中的 Sinulink绘制非线形系统的相轨迹。这种方法基本不需编程 ,只需在 Sinulink环境下正确构成仿真结构图即可 ,既方便又准确。该方法的应用无疑会促进相平面法的进一步发展。

高阶PLL非线性捕获的相轨迹和时间响应图的计算机自动绘制

对描述高阶锁相环非线性捕获和跟踪性能的高阶非线性微分方程 ,采用MATLAB编程求解 ,自动绘制相轨迹和位移、速度时间响应图 ;求出了与任意初始相差对应的捕获带。

计算机绘制相轨迹的新途径

本文从等倾线原理提出用计算机绘制相轨迹的方法，并同时将相轨迹转绘出输出量或误差量的时域曲线。其具有通用、快速及精确的特点，为用相平面法分析非线性系统开拓出新的途径。

空间相轨迹在非线性系统中的应用

本文把分析二阶非线性系统的相平面法推广到三阶非线性系统,即如何在三维空间通过分析系统的空间相轨迹来研究系统的性能。

基于相轨迹的多裂纹管道超声导波检测研究

在超声导波多裂纹管道损伤检测中,缺陷回波信号幅值较小且波形复杂,不利于损伤的识别。基于混沌系统的初值敏感性及较强的噪声免疫特性,通过数值模拟和实验研究,验证了杜芬混沌系统的相轨迹识别多裂纹管道超声导波信号的有效性。给出了混沌系统相轨迹识别导波信号的原理,并结合超声导波检测,确定基于相轨迹识别的系统检测参数。利用ANSYS有限元软件和搭建的超声导波实验平台分别进行数值模拟和实验,获得超声导波在含有不同损伤大小的6m长的双裂纹管道中传播的数值模拟信号和实验信号,并在数值模拟信号中添加一定的高斯白噪声,用以分析噪声对混沌系统的影响。利用选取的杜芬混沌系统检测数值模拟信号与实验信号并进行对比验证,最后根据二分法确定缺陷位置。检测的相轨迹结果表明,该杜芬系统能够有效地免疫噪声并识别管道中的双裂纹小缺陷,并且提高了超声导波检测的灵敏度。

基于不同趋近律的滑模控制相轨迹分析

对于采用单向辅助面滑模控制的二阶非线性系统,考虑到不同形式的趋近律和不同的初始状态,对其相轨迹的运行规律进行了研究,给出了切割面的概念和表示形式。根据相位轨迹的分布,分析了不同初始点和三种不同形式的趋近律对相轨迹的影响,同时讨论了相位轨迹通过两个切换面时的运动规律,分析了两条切换面的作用。仿真结果验证了相轨迹的分布规律和切割面的正确性。

基于相轨迹规划的Buck-IPT系统滑模控制方法

使用前置Buck变换器调功的感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统是无线充电系统常用的电路拓扑结构,针对Buck-IPT系统中出现的启动用时长和电流过冲大等问题,研究并提出一种基于相轨迹规划的滑模控制方法。建立系统的等效电路模型,给出了相应的状态空间方程,研究在二维相平面上求取启动过程最优开关切换点的方法,并规划系统的运动轨迹,基于该轨迹设计滑模控制策略,以使系统快速进入稳态,并通过改变滑模函数的斜率来限制最大电感电流。针对负载切换过程,进一步提出了一种截距补偿算法以改善系统的鲁棒性和适应性。最后,通过实验验证该控制方法的有效性。