滤波参数对逆变器输出波形的影响研究

为了探究滤波电感、电容、滤波器结构及磁芯材料对逆变器输出波形的影响,文中设计一种LLC型滤波结构。在双极性驱动方式下,LLC型滤波电感、电容参数增大,逆变器输出波形对称性更好。但随着参数持续增大,该滤波结构会引起输出波形起始波动时间延长,波动程度增大,电路阻抗、无功功率增加及波形过矫正。对LC型、LLC型、LCL型三种滤波结构的对比研究结果表明:在电感、电容参数为3 mH和14.1μF时,三种结构都具备较好的滤波特性;LLC型滤波结构具备更好的线路阻抗平衡特性,输出波形对称性更好。研究了铁硅铝、锰锌铁氧体以及非晶纳米晶三种磁芯材料对LLC型滤波特性的影响,发现在参数相同时,磁导率越高波形对称性越差,阻抗变大会导致逆变输出波形畸变。因此,在逆变器滤波设计中应综合考虑电感、电容、磁导率及线路阻抗平衡问题,以提高滤波器的工作性能。

利用匹配滤波的调频连续波激光测距技术研究

基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题。为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将混频器换成卷积器,同时满足系统响应与发射波形匹配,并进行了相关仿真实验。结果表明,相比差频解算方法,匹配滤波方法可实现两倍于差频解算方法的测距范围,信噪比提高了9.5 dB,在非线性调频误差为19.8 MHz、198 MHz和396 MHz条件下均能得到较高分辨率的距离谱,表现出较好的抵抗非线性调频的能力。此研究可为该领域的科研工作者提供技术指导和新的思路。

大频率比的毫米波频率可重构滤波天线

针对现有毫米波频率可重构天线频率调谐比小的问题,本文设计了一款宽频带双频毫米波频率可重构滤波天线.天线以PIN二极管为重构开关,选择阶梯阻抗谐振器作为可重构带通滤波器,并加载U型枝节引入陷波;通过微带线-带状线过渡馈电结构将滤波器与Vivaldi天线级联,并设计了金属腔隔离辐射和滤波两部分,有效降低了电磁干扰和交叉极化.测试结果显示:PIN二极管处于导通状态时,天线工作在25.9-28.6 GHz,最大增益为8.83 dBi;PIN二极管处于断开状态时,天线工作在32.6-35.9 GHz,最大增益为9.97 dBi;可重构中心频率比达到了1∶1.26,两个频带的交叉极化电平均低于-20 dB.

基于递归本征正交分解与强跟踪扩展卡尔曼滤波的结构损伤识别

针对目前已有损伤识别方法难以实时跟踪结构损伤且计算量大的问题,提出了一种基于递归本征正交分解(recursive proper orthogonal decomposition,RPOD)与强跟踪扩展卡尔曼滤波(strong tracking extended Kalman filter,STEKF)相结合的模型降阶与结构损伤在线识别方法,对动载荷作用下的结构损伤识别进行了研究。利用RPOD方法在线更新并实时建立反映结构状态的降阶模型,解决未知载荷作用下多自由度结构动力分析计算量大且难以收敛的问题,同时跟踪损伤的演化并对其进行定位;通过STEKF方法跟踪降阶模型的状态向量,识别因损伤而退化的降阶模型参数。分别采用六层剪切型框架的数值模拟与三层钢框架的模型试验验证了该方法的可行性,结果表明,所提出的方法能够准确建立降阶模型并跟踪降阶模型参数的时变历程,同时可以有效地识别出剪切型建筑结构损伤的位置和程度,即使在处理高程度噪声时仍有较高的精度。

基于加权最小二乘的稀疏FIR滤波器设计方法

大规模通信系统的发展对传统滤波器设计提出了更高的要求,稀疏有限脉冲响应(FIR)滤波器具有低计算复杂度与低实现成本的特点,但常规凸松弛近似设计方法会产生额外的逼近误差,稀疏性也不理想,并且求解过程复杂。针对FIR滤波器在设计中由于乘法器个数多而导致实现成本高的问题,该文提出了一种基于加权最小二乘准则的稀疏FIR滤波器设计方法。首先,根据不同范数性质对初始稀疏表示的L0范数进行替换,即对目标函数进行改进,从而在保持稀疏性的基础上,解决非凸函数难以直接求解的问题;然后,将目标问题转化为2个凸子问题差的形式,根据迭代规则构造形式更为简单的子问题,采用交替求解方法求解子问题,以进一步提高求解效率并降低求解复杂度;最后,在确定0系数的位置后,通过求解一个加权最小二乘问题来进一步减小近似误差。仿真实验结果显示:与已有的稀疏滤波器求解方法相比,所提方法能够提高FIR滤波器的系数稀疏性,降低乘法器个数,并且在稀疏性增强的情况下获得较为折中的均方根误差与最大误差,同时计算机求解时间更少,求解效率更高。

高斯滤波和对数变换融合的局部retinex水下图像增强

由于水中介质和微粒的影响会造成光波传播的衰减和散射,导致水下图像出现光线暗淡、细节模糊、对比度低等缺点,进而影响图像的视觉效果。本文提出了一种基于局部Retinex算法的水下图像增强方法,结合使用高斯滤波和对数变换,提高了对图像的增强效果。具体来说,算法首先将水下图像转换到YCbCr颜色空间,然后使用局部Retinex算法处理Y分量,分解为高频部分和低频部分。对高频部分和低频部分进行对数变换增强,分别得到高通部分和增强后的低频部分,将它们与原高频部分通过加权平均进行合成,得到最终的高频部分,再将其和高通部分重组之后得到增强后的Y分量。最后将Y分量与CbCr分量合并并转回RGB颜色空间从而得到最终的增强图像。此算法可以通过颜色恢复、细节增强、降噪和锐化等处理对水下图像进行有效增强,最终提高图像的质量和视觉效果。实验结果显示,本文算法较传统的SSR和MSRCR算法具有更好的增强效果。

具有双陷波的超宽带滤波器设计

为提高超宽带滤波器的选择性,同时减小其他无线通信系统对超宽带系统的干扰,设计出一种具有双陷波且高选择特性的超宽带滤波器。该滤波器采用圆环型多模谐振器与输入输出馈线进行耦合实现高选择特性的超宽带滤波器,在此基础上加载级联的C型谐振器产生两个陷波点。利用HFSS进行优化仿真,可知该滤波器通带为3.1~9.7 GHz,相对带宽为103.0%,选择因子为0.89,有效提高了滤波器的选择特性,并且在6.86 GHz与8.15 GHz处各有一个陷波点,有效地避免了X波段通信卫星和其他国家C频段卫星通信的干扰,证明了该设计的优越性与实用价值。

基于Koch分形DGS结构的低通滤波器设计

微波无线电射频技术,是指在微波频段内进行高频通信和高速数据传输的技术。随着微波无线电射频技术的发展,其应用领域也日益广泛。低通滤波器作为一种选频器件,是微波无线电射频电路前端的重要组成部件,其滤波性能直接决定了整个电路性能的优劣。为了获得具有低通、宽阻带、小尺寸等优良性能的低通滤波器,在哑铃型缺陷地结构(DGS)的基础上引入Koch分形技术,设计了一款基于Koch分形DGS的半圆形阶梯阻抗并联枝节(S-SISS)低通滤波器。经过仿真优化,该滤波器在回波损耗系数S11值优于-10 dB时的低通通频带范围为0~2.0 GHz;在插入损耗系数S21值优于-10 dB时的阻带带宽范围为2.8~18 GHz,具有超宽带阻带特性。最后,对哑铃型DGS的低通滤波器进行了实物加工与测试,测试结果表明,其性能与仿真结果基本一致。由此可见,所设计的基于Koch分形DGS的低通滤波器在射频电路系统中具有一定的应用价值,有望为该领域的发展提供有力的技术支撑。

驻波移相有源电力滤波器在环形配电网中的应用

针对环形配电网中由功率因数校正电容与馈线电感之间谐振导致的背景谐波电压放大问题,提出了一种在环形配电网中点安装驻波移相有源电力滤波器(SWPS-APF)的谐波抑制方案,其抑制原理是通过移动谐波电压驻波的相位使驻波波腹靠近或恰好落在馈线始端,从而实现背景谐波的衰减。所提方案分为驻波左移和右移两种策略,两者具有不同的适用范围,但涵盖了所有工况。相比于传统的阻性有源电力滤波器(RAPF)方案,该文所提方案抑制背景谐波的效果明显,并且所需的补偿容量也更少。最后,仿真分析和实验结果均验证了该方案的有效性。

微带交指带通滤波器小型化结构设计

文中提出在终端短路式交指带通滤波器的开路端引入一段微带加载线,使谐振器产生尺寸跳变。通过改变微带加载线的线宽,增加谐振器的等效电感值,从而实现降低该带通滤波器中心频率的目的,并且给出了在设计指标下,随加载线宽变化中心频率变化的经验公式。对X波段的微带交指带通滤波器和微带线尺寸跳变进行了研究,研究数据表明:谐振器越短,中心频率往高频偏移越多;微带线尺寸跳变越大,中心频率往低频偏移越多。通过合理减小谐振器长度和增加微带加载线线宽,滤波器整体长度减小而宽度不变,且改进前后滤波特性不发生改变,达到了滤波器小型化的目的。通过在HFSS中建立滤波器模型并进行仿真,改进后增加了传输零点,回波损耗更加稳定,谐振器长度减小10%,微带加载线线宽增加0.15 mm,整体滤波器尺寸减小10%,验证了所提出结构的可行性。

毫米波基片集成波导宽带滤波天线设计

设计了一种基片集成波导(substrate-integrate waveguid,SIW)馈电的毫米波宽带滤波天线.它由3层结构组成,底层为馈电层,SIW腔通过位于底层上表面的耦合槽向上2层进行馈电;中间层是实现滤波的核心层,1对L型探针以及2条位于耦合槽内的短截线实现了低频段的滤波,此外还包括2对短路环,有助于提高高频段滤波特性;顶层为辐射层,包含2对开槽的辐射贴片,除了起到辐射作用,还能通过电流调控进行高频滤波.该滤波天线依靠自身结构实现滤波,不需要额外的滤波网络结构,具有较高的滤波选择性、宽频带和低剖面等特性.该天线在23.17~30.34 GHz范围内实现了26.7%的相对带宽.

一起换流站交流滤波器电容器不平衡保护动作事件分析

南方电网某换流站发生一起交流滤波器电容器不平衡保护动作事件,现简要介绍电容不平衡保护的基本原理,分析事件发生经过以及保护动作情况,梳理出事件原因,经过异常检查排查出B相存在多只故障电容器,在进行电容器更换后,不平衡现象消失。

基于双边滤波的高速图像采集系统设计

为解决航天飞行器采集数据过程由于环境因素影响,噪声干扰严重从而影响图片清晰度与数据高速采集的问题,设计了一款基于双边滤波的高速图像采集系统。该系统FPGA利用HTG8518芯片实现图像数据采集,通过双边滤波算法,降低图像噪点。采用DDR3芯片缓存图像数据,通过RS-422接口与千兆以太网实现与上位机的交互通信。经实验分析验证,该系统设计可以实现数据的高速传输和准确存储,其采集速率约1.9 Gbps,读取速率约650 Mbps,图像信噪比增长约5 dB,经多次实验测量后无误码现象发生,可推广应用于军事和航空航天领域图像数据采集。

基于蜣螂算法优化卡尔曼滤波的锂离子电池模型参数辨识

锂离子电池参数辨识结果是电池状态预测的重要基础,提出了一种基于蜣螂算法(dung beetle optimizer,DBO)优化卡尔曼滤波(Kalman filtering,KF)的方法,用以在线辨识电池模型参数。该方法利用DBO快速全局寻找最优解特点,在KF算法中优化过程噪声和观测噪声的协方差矩阵,提高了识别电池模型参数的准确性。仿真实验数据表明,相较于未优化的KF参数辨识的结果,所提方法辨识误差有明显减少,预测的参数值更加接近真实值。

基于强度信息特征滤波的激光SLAM算法

为解决过多的特征点参与点云配准导致算法精度下降和建图效果不佳问题,提出一种基于强度信息特征滤波的激光SLAM算法。根据点云强度信息计算局部地图中特征点附近的强度分布情况,并为局部地图中的每个特征点赋予一个强度分布指标;通过设定强度阈值,滤除在连续帧中强度信息变化较大的无效特征点,筛选出适于将扫描顿与局部地图进行配准的有效特征点。提出一种强度加权代价函数,以获取机器人当前帧在全局地图中更准确的位姿。仿真结果表明:相较PFilter算法,每一扫描顿中的特征点数量平均减少了13.8%,局部地图中的特征点数量平均减少了18.8%,配准精度提高了5.7%。

基于改进粒子滤波的锂电池健康状态估计

为了准确估计锂离子电池健康状态(SOH),文章提出一种基于改进粒子滤波算法的SOH评估方法。针对传统粒子滤波算法中粒子权重趋于零、导致粒子多样性丧失的问题,引入残差重采样算法,通过分离粒子权重的整数和小数部分,以替代传统的重采样方法,从而减轻粒子退化现象,保持粒子集的多样性。同时,结合无迹卡尔曼滤波(UKF)算法生成基于状态均值和协方差的Sigma点,以更精确地捕捉系统状态的不确定性,避免局部线性化近似的截断误差。采用NASA实验室公布的试验数据进行验证,结果表明,与传统粒子滤波算法相比,该方法将平均误差降低至2%以内,显著提升了SOH估计的精度和鲁棒性。

复杂环境下无人机组合导航自适应滤波算法

在复杂环境中,无人机(UAW)组合导航系统可能会因量测噪声过大导致定位精度下降。为解决这一问题,提出了一种改进的Sage-Husa自适应滤波算法。首先,采用一种含权重因子的滑动窗口残差卡方检验方法识别故障信号,将系统区分为有/无故障两种状态;然后,在检测出系统故障时,引入可动态调节的遗忘因子估计量测噪声,提高系统的自适应能力;最后,在系统无故障时,引入多重渐消因子修正预测均方误差矩阵,减小陈旧信息对当前滤波的影响。仿真结果表明:改进后的滤波算法可以有效提高故障信号识别准确性以及定位精度。相较于传统Sage-Husa自适应滤波,改进后的算法在东、北、天向定位精度分别提高了46.54%、18.59%及46.24%。

有色噪声下基于改进卡尔曼滤波的结构响应重构

针对传统卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)算法进行结构响应重构时无法处理有色噪声,导致重构精度降低的问题,提出一种基于自适应一步相关卡尔曼滤波(Adaptive One-step Correlated Kalman Filter,AOCKF)算法的结构响应重构方法。首先使用AOCKF算法处理测量过程中的时变有色噪声,得到状态的最优估计。然后利用估计的状态向量重构出感兴趣位置处的结构响应。最后对二维桁架和外伸梁分别进行数值模拟和试验分析,验证了所提方法的有效性。结果表明,根据所提方法重构出的响应时程曲线可以较好地拟合真实响应或测量响应时程曲线,且具有较高的重构精度。

基于扩展卡尔曼滤波的纵移装置俯仰位姿估计

由于施工墙面的粗糙度和垂直度问题,激光传感器在调整智能建筑抹灰机器人纵移装置与墙面平行度时受到较大影响。为了提高抹灰机器人纵移装置调整的精确度,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的纵移装置俯仰位姿估计方法。首先,结合纵移装置的结构特点和激光传感器及推杆的布局位置,确定了系统的运动模型和状态变量。然后,将激光传感器和推杆编码器的数据作为观测量;纵移装置相对于墙面的夹角作为状态变量。通过运用EKF算法,对传感器和编码器的数据进行融合,估算出纵移装置相对于墙面的俯仰位姿,这样可以显著提高抹灰机器人纵移装置的调整精度,并提高喷抹质量。仿真和现场样机实验证明了上述方法的有效性。

气候变化对黄淮海地区粮食单产影响的HP滤波法分析

【目的】探究气候变化因素对黄淮海地区粮食单产长时间序列的波动性影响。【方法】基于1949—2021年黄淮海地区小麦和玉米的单产数据,采用HP滤波法进行单产分离,得到受技术进步和经济发展影响的长周期分量趋势单产,及受气候变化引起的短周期分量气候单产。【结果】对比实际单产数据,HP滤波分离得到的趋势单产与作物实际单产具有相似的年际变化特征,趋势单产变化更为平滑,波动幅度小于实际单产;气候单产年际波动幅度最大,其变化情况直接影响当年实际单产;气候单产对实际单产的影响分为正反两方面;不同作物同一年份受气候单产影响程度不同。【结论】尽管气候变化对农业生产影响很大,但是在长期层面来讲,小麦和玉米的单产主要受种植技术、作物品种改良、数智化技术等科学技术发展因素的影响。