云原生驱动的大规模终端网络设计优化和应用实践

终端网络是互联网的重要组成部分,它连接骨干网络和终端网络,对用户体验的影响最为直接.随着5G/6G、物联网等技术的发展,终端网络的性能需求不断提升,承载着诸如智慧城市和工业互联网等新兴应用,是推动社会数字化转型的重要基础设施,是未来网络演进不可忽视的重要研究对象.清华大学李振华教授团队通过分析终端网络中存在的用户困惑和技术鸿沟问题,从“可用性、可靠性、可信性”三个关键维度进行研究,提出云原生强化设计的理念,实现终端网络大规模的测量分析与设计优化,并在多个工业系统中取得了良好的应用效果.文章突出从用户视角出发的设计思想,对提升网络终端的可用性、可靠性与安全性做出了系统性的探索,主要包括以下三个核心点:1)针对终端网络带给用户的主要困惑,从网速、断连、安全和代际角度全面分析,阐述克服经典设计模式潜在缺陷的研究动力,通过剖析大规模工业终端网络在多样化使用场景下的性能落差问题,总结动机、场景、资源和知识方面的研发鸿沟,为克服现存技术挑战指明解决方向.

PMSM无模型超螺旋快速积分终端滑模控制

针对永磁同步电机运行过程中因模型不确定、参数摄动和外部扰动等因素的影响,从而导致驱动系统性能下降的问题,提出一种新型控制策略。首先,为减少对系统数学模型的依赖,构建了一个新的超局部模型,用于描述永磁同步电机的转速环。其次,基于转速环的新型超局部模型,结合一种新型积分终端滑模面和改进超螺旋控制律来设计新型无模型超螺旋快速积分终端滑模控制器,实现了对转速的精确控制。再次,采用非奇异快速终端滑模面和双幂次趋近律设计改进扩展非奇异终端滑模扰动观测器,通过精确观测和前馈补偿未知扰动,有效地抑制参数摄动和外部扰动,增强了系统鲁棒性,提高系统的动态性能和稳态性能。最后,通过与传统控制方法的仿真和实验对比,证实所提算法转速抗超调能力提升为0.412 5%,转矩快速响应能力提升0.013 s。结果表明当存在未知扰动时,所提方法具有较强的鲁棒性和良好的抗干扰性。

电缆终端应力锥错位缺陷对界面温度及应力分布的影响

电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化,可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响,分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷模型,并进行电-热-力多物理场耦合仿真分析。结果表明:电缆终端绝缘屏蔽层截断处是电缆终端的薄弱部位,终端界面温度和界面压力都会在绝缘屏蔽层截断处发生突变。当电缆终端存在安装不足缺陷时,终端屏蔽层截断处与应力锥根部之间会出现电场升高区域,在安装位置为-7.5 mm时界面温度最高,绝缘界面压力值升高,且安装位置为-2.5mm时绝缘承受的压力值最大;当电缆终端存在安装过盈缺陷时,绝缘屏蔽层截断处会发生电场畸变,电场突变量随着偏移量的增加而增大,在安装位置为+5.0mm时绝缘界面压力值最大,且界面压力突变量增加发生畸变。因此,在电缆终端实际设计安装与运行维护中,额外注意应力锥错位缺陷对终端内部应力分布的影响十分必要。

基于轨迹修正的曲面抛光机器人终端滑模导纳控制

针对传统抛光机器人力控制算法在位置内环控制上稳定性差的问题,同时为减小力/位控制算法相互切换导致的抛光轨迹误差,提出一种基于轨迹修正的终端滑模导纳控制方法。在抛光过程中,将力传感器反馈的参数与期望力的差值作用于导纳模型产生位置修正量,设计了终端滑模控制模型作为位置内环控制环节,并通过实时反馈位置修正量进行轨迹跟踪。通过实际轨迹信息修正规划轨迹来减小抛光力误差,达到高精度抛光的效果。仿真实验表明,终端滑模导纳控制效果良好,在对轨迹进行修正后抛光力误差相对于修正前有明显改善。利用该模型抛光后表明,轮廓算数平均偏差达到0.035μm,抛光质量得到明显提高。

基于扰动观测器和改进自适应二阶快速终端滑模的PMLSM伺服系统控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)在运行时易受到摩擦力、负载扰动及环境变化等不确定影响,设计一种基于扰动观测器和自适应二阶快速终端滑模控制方法。首先,该方法在高阶滑模的基础上结合了快速终端滑模控制,有效加快了系统响应速度。其次,在二阶滑模面的基础上引入条件积分项,该项仅作用于边界层内部,能够有效避免滑模到达阶段由于积分饱和现象导致的超调量过大及响应时间过慢的问题。此外,设计自适应切换控制律,使切换增益在合理的区间内,并根据系统状态进行实时更新,从而削弱抖振现象。最后,为进一步提升系统的鲁棒性,采用扰动观测器对PMLSM系统的集总不确定性进行补偿。经实验验证,该控制方法具有良好的位置跟踪精度和强鲁棒性,且对系统抖振现象有明显削弱作用。

考虑负荷停电差异化的配电自动化终端混合优化配置方法

成本低且安装灵活的故障指示器(FI)常与具备远程遥控能力的馈线远程终端单元(FRTU)协同完成配电网的故障定位和隔离,以缩减负荷停电时间。在配电网各开关位置或分支线路上,有选择性地部署配电自动化终端的FRTU和FI,可减少故障停电损失费用。为此,提出了考虑各供电负荷停电差异化的FRTU和FI的混合优化配置新方法。首先,根据待分析负荷、故障点、上级110 kV/35 kV变电站以及联络开关的相对位置,考虑FRTU和FI协同作用下的故障定位、故障隔离和供电恢复全过程,建立基于FRTU和FI混合配置方案的各供电负荷差异化停电时间关系式。然后,构建了以FRTU和FI的全生命周期成本费用和故障停电损失费用之和最小为目标的混合优化配置数学模型,并完成优化求解。最后,在CSG 53节点测试系统上验证了所提方法的有效性。

穿戴式无线胸贴监护终端的设计与实现

目的设计一种穿戴式无线胸贴监护终端,实现心电、呼吸、体温信号的采集、处理和无线传输。方法采用集成呼吸阻抗和ECG前端的模拟前端ADS1292R来采集人体心电和呼吸信号,使用低功耗、高精度数字温度传感器MAX30208来采集体温。并通过带有Arm Cortex-M4F内核的低功耗nRF52840蓝牙SoC,设计滤波算法进行信号处理和无线传输。结果实验结果表明,所设计的监护终端能实时监测人体的心电、呼吸和体温参数,并通过蓝牙将监测结果发送出来,连续工作时间超过13 h。结论穿戴式无线胸贴监护终端便携性好、待机时间长,测量精度高,在家庭健康监护、移动医疗、智慧医疗领域具有较好的应用前景。

基于物联网技术的茶树栽培数据采集终端节点设计

茶树栽培作为中国农业的传统产业,对于保持茶叶的品质和产量至关重要。然而传统的茶树栽培方式存在一些问题,如人工管理依靠经验培植、难以实时监控等。为了解决这些问题,本文提出一种基于物联网技术的茶树栽培监控系统数据采集终端节点设计。该节点能利用温湿度、光照度、二氧化碳浓度等传感器实时采集茶园环境数据,并将数据发送至云端数据库,从而实现茶树生长状况的实时监控,提高茶叶的产量和质量。

基于DID模型的医护智能终端无纸化办公系统应用效果评估

目的采用双重差分法(DID)模型评估智能终端无纸化办公系统对医护工作效率及工作满意度的影响。方法将某院2023年1月-2月的80名医生和160名护士作为研究对象,分为干预组和对照组。干预组采用智能终端无纸化办公App,对照组采用传统的医护工作站模式。记录不同时间点病历书写时间、护理项目完成时间、护理质量评分、医护工作满意度得分,并通过建立DID模型比较两组各项指标的差异。结果随着干预时间延长,在第7天、14天、28天时,干预组病历书写平均时间、护理项目完成平均时间均短于对照组,护理质量均分、医护工作满意度均分均高于对照组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。DID模型显示,干预组病历书写平均时间、护理项目完成平均时间呈递减趋势(t=-2.170、-6.590,P<0.05),护理质量评分、医护工作满意度呈递增趋势(t=5.180、3.240,P<0.05)。结论智能终端无纸化办公系统能够有效提高医护人员工作效率和工作满意度。

水下脐带缆终端接头建造测试技术及其在陵水气田的应用

脐带缆是连接海洋平台上部设施和水下生产系统之间的“神经和生命线”,起到传输电力、信号、化学药剂及控制液的作用。脐带缆终端是脐带缆最为关键的硬件设备,它为脐带缆的管线、电缆、光纤提供终端接口,并充当脐带缆的吊装、倒运以及安装支持结构。以南海陵水气田项目的水下脐带缆终端接头为例,对其建造和测试工艺进行研究,为后续水下项目中脐带缆终端设备的设计制造和测试提供参考。

欧洲可持续发展报告准则《消费者和终端用户》解读

欧盟委员会(EC)2023年7月31日发布了第一批12个欧洲可持续发展报告准则(ESRS),包括2个跨领域交叉准则和10个环境、社会和治理主题准则。这是继国际可持续准则理事会(ISSB)2023年6月26日发布两份国际财务报告可持续披露准则后可持续报告准则发展进程中将载入史册的里程碑事件,对于推动经济、社会和环境的可持续发展意义非凡。为了帮助读者全面了解ESRS,笔者对这12个ESRS进行系统地分析和解读。本文从准则目标、与其他准则的关系、核心内容(战略、重要影响与风险和机遇管理、指标和目标)披露要求等三个方面,对《欧洲可持续发展报告准则第S4号——消费者和终端用户》(ESRS S4)进行解读,并总结对我国可持续披露准则制定的三点启示意义。

基于注意力Seq2Seq模型的终端区航空器航迹预测

为充分挖掘机场终端区航空器航迹时间依赖性,解决中长期、多步长航迹预测精度不稳定的问题,引入注意力机制(attention mechanism)和教师监督(teacher forcing)中的指数衰减(exponential decay)采样方法,提出了一种基于序列到序列框架的机场终端区航迹预测模型(Seq2Seq-attention mechanism-exponential decay,SAE)。序列到序列框架实现了多步长预测,注意力机制提高解码器预测精度,指数衰减采样方法加速了训练阶段模型收敛,在一定程度上提高了模型的泛化性。最后,为了验证提出方法的有效性,利用天津终端区28架次、90 d ADS-B航迹数据构建原始数据集,以平均绝对误差(mean squared error,MAE)和均方根误差(root mean squared error,RMSE)作为模型性能评价指标,进行了航迹预测实验,实验结果表明:高度、经度和纬度在序列到序列框架中的循环神经网络分别采用LSTM、GRU和LSTM可以获得最好预测性能;以4种预测长度1、3、5和10 min进行建模,与基线模型中预测性能最好的结果比较,所提出方法在验证集上的高度、经度和纬度指标表现最优,10 min预测窗口下的平均绝对误差分别降低了66.30%、54.62%和36.59%,均方根误差分别降低了65.45%、38.16%和20.57%,同时,上述4种预测时长下所提出方法预测结果的均值和方差最小,表明随着预测时长的增加,模型预测结果的稳定性最好。此外,引入的注意力机制与指数衰减采样方法对有效捕捉航迹时间依赖性、提高模型泛化性均具有积极的贡献。

气象部门终端入网控制系统的设计与实现

气象信息网络的快速发展,促进气象内部网络的设备种类和数量不断增加,对传统的入网管理方式提出新的挑战。现阶段,气象内网办公区网络接入设备数量超过7000台,在网设备的种类和数量难以梳理,违规占用网络资源的现象时有发生。由于接入设备的合法性难以确定,在违规接入设备后无法第一时间发现和阻断,对业务系统和气象数据安全带来威胁。在网设备可能存在恶意程序运行,接入气象网络后可能对其它设备的安全产生重大影响。传统控制技术需要维护本地的数据信息,存在数据准确性滞后和泄露风险。该文以解决以上问题为出发点,设计和实现适应气象网络需求的无客户端模式终端入网控制系统,通过与统一信任服务系统和终端安全管理系统数据共享,实现身份认证信息的自动更新和维护,同时促进终端安全管理软件在气象园区的广泛应用,及时发现和阻断违规设备的接入,消除潜在的安全隐患。

水下脐带缆终端总成测试技术研究

简单介绍了水下脐带缆研究现状和脐带缆终端总成组成,根据以前的项目对终端总成测试进行分类,依据项目需求总结出一套较为完善的测试合格标准。将该标准应用于南海某深水项目,获得较好应用效果。证明了测试标准的符合性。

配电自动化终端仓调系统的设计与应用

配电自动化终端仓调系统是一种基于现代通信技术和计算机程序控制的辅助人工调试的自动化测试系统,现从仓调系统应用背景与问题、解决方案、系统设计等方面展开研究,通过集成遥测、遥信、遥控、遥调信号的接入测试等功能,实现对配电自动化终端的检测和接入验收,从而提高配电自动化系统的安全性、可靠性和效率。最后,通过实地应用进行测试验证,并对问题进行了总结。

无人自行车的自适应非奇异终端滑模平衡控制研究

无人自行车会受到内部参数摄动、负载扰动、外部地况变化干扰等不确定性因素的影响,为了提升系统侧向的稳定控制性能,提出一种融合自适应非奇异终端滑模控制(Adaptive Non-Singular Terminal Sliding Mode Control, ANSTSMC)和线性扩张状态观测器(Linear Expansion State Observer, LESO)的平衡运动控制方法。首先,利用无人自行车线性变参数(Linear Parameter Varying, LPV)模型设计一种LESO来估计系统的总扰动,并将观测到的扰动补偿到控制策略中;然后,结合系统状态设计自动滑模切换增益,构建自适应非奇异终端滑模控制器,迫使无人自行车状态快速收敛到竖直的平衡点。数值仿真结果表明:当受到不同负载和不同车速的参数摄动时,ANSTSMC系统仍能够在-10°~10°范围内有效地校正自行车的侧向倾角,并且相较于传统的线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator, LQR)、全阶滑模控制器(Full Order Sliding Mode Controller, FOSMC)和降阶滑模控制器(Reduced Order Sliding Mode Controller, ROSMC),系统收敛的快速性、稳定范围和鲁棒性都具有明显的优势。物理样机实验结果进一步证明:即使受到负载变化和地况突变冲击干扰,ANSTSMC控制器依然能够较好地使车体保持直立平衡行走,并且其侧向倾角调整的范围在-3.5°~3.5°之间。

永磁同步电机非线性增益非奇异快速终端滑模控制

为了研究传统滑模控制中系统误差在有限时间内无法收敛至0以及传统滑模控制中系统抖振与收敛速度互不兼容的问题,提出一种非奇异快速终端滑模控制与扰动观测器结合的速度控制器。通过将参数可变的非线性函数作为增益代替固定增益加入滑模控制策略中从而改善系统响应速度同时减小系统的抖振。针对转矩扰动对系统的影响,加入负载转矩扰动观测器并补偿到q轴电流中以进一步提高控制器抗负载扰动能力。根据李雅普诺夫稳定性理论对提出的新型滑模控制器进行稳定性证明,经过仿真和实验证明,电机在启动时响应快、无超调且抖振较小,在突加转矩时转速波动小且恢复时间迅速,证明了改进后的变增益非奇异终端滑模控制与传统非奇异快速终端滑模控制策略相比可以提高动态性能的同时抑制系统抖振、增强系统的鲁棒性。

一种可重构雷达智能终端设计

针对雷达系统对于显控终端的功能重构需求,提出了基于SNMP协议的交换机在线配置方法、数据源在线选择方法,实现了显控终端的功能自动重构,显著降低了显控终端功能调整的复杂度,提高了系统的使用灵活性和可靠性。通过增加自然人机交互手段、采用智能化工具、基于人因工程的造型和布局设计等实现显控终端的智能人机交互,大幅提高显控终端的人机交互效率。以大数据为驱动,通过辅助决策系统进行智能判别、信息推送,降低了操作员决策的难度,提高了精准度。

终端区交通复杂性评估及演变分析

终端区内飞行密集、环境多变,已成为国家空域系统运行能力提升的重要瓶颈。精准量化终端区内交通复杂性并把握其演化规律是实现空中交通精细化管理的基础,对于提升终端区运行能力有重要意义。终端区空中交通复杂性描述了某一时间点或时间段内空中交通流特征的复杂程度。基于动态密度思想,针对终端区运行特征,构建了多维度的空中交通复杂性评价指标,并运用熵权法确定指标权重,反映评估指标的无序化程度,评定信息量的大小。构建复杂度计算模型,从客观上利用多指标反映航空器实时复杂性演变。采用多智能体仿真建模工具NetLogo搭建了终端区仿真环境,以广州终端区的实际进场数据搭建了基础场景,模拟了终端区交通复杂性的宏观演化过程。通过调节进场移交点交通流需求比例、设计不同天气情景,分析了不同场景下交通复杂性演化特征。结果表明,该评估体系使用较少的指标和计算时间,能够较为准确、客观地评估时间片内的复杂性,符合实际情况。NetLogo建模工具能够仿真终端区交通流,直观地观察交通流运行行为。当进场移交点交通流流量分布更为均匀时,复杂性较低。终端区受恶劣天气影响时,其受影响程度取决于恶劣天气覆盖航段的航班流量分布情况、影响的范围以及受影响航段到跑道距离。部分交通流存在迟滞现象,反映了复杂性的蔓延时空特征。该复杂性评估方法能够有效评估航段、航线、终端区复杂性及演变规律,为开展终端区精细化空中交通管理提供参考。

基于干扰观测器与终端滑模的车辆纵向控制

为了消除未知干扰和不确定性对车辆纵向控制的影响,设计了基于干扰观测器和终端滑模控制的分层式车辆纵向控制系统.利用干扰观测器对系统干扰进行实时观测,实现对系统的反馈补偿,降低滑模控制的切换增益,从而抑制滑模控制的抖振.利用Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性,并通过Carsim/Simulink进行了联合仿真试验.结果表明:在两种仿真工况条件下,控制器对参考速度跟踪效果良好,速度误差最大仅为0.22 m/s,干扰观测器对系统干扰能够准确快速估计,估计误差仅为0.003 14,切换逻辑执行器发挥良好;与传统滑模控制相比,所设计的控制器稳定性更好,抑制了滑模控制的抖振,实现了对车辆纵向速度的稳定跟踪.