端接复杂电路传输线网络的电磁耦合时域并行计算方法

针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题,仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合,并引入消息传递接口(MPI)并行技术,提出一种高效的时域混合并行算法(FDTDTL-NGSPICE)。首先,根据诺顿定理和置换定理,将传输线网络分解为传输线子系统和复杂电路子系统,并构建对应的等效电路模型。然后,使用FDTDTL并行算法计算传输线子系统沿线各点的电压和电流,并获取对应诺顿等效电路的电流源和等效导纳大小。最后,使用NGSPICE对复杂电路子系统进行传导干扰分析,获得复杂电路各元件上的瞬态响应,并将端口电压反馈给传输线子系统作为边界,实现传输线网络电磁耦合的场线路联合协同仿真。通过对3类典型场景的计算实例,分别使用时域混合并行算法和电磁仿真软件CST电缆工作室(CS)进行数值模拟并对比,验证所提算法的置信度。

一种优化FPGA布线拥塞的FHO-BP网络

超大集成电路的高度复杂化造成的布线拥塞可能导致电路的不可布性,早期的布线拥塞预测对于提高集成电路的最终设计质量非常关键,因此针对现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),引入火鹰优化(Fire Hawk Optimizer,FHO)算法机制优化反向传播(Back Propagation,BP)神经网络,提出一种基于复杂网络和FHO-BP网络的布线拥塞优化方法,将电路布局的复杂网络特征向量应用到布线拥塞度预测模型中,并利用提出的优化算法改善电路布线拥塞。实验结果表明,与经典的BP网络相比,所提FHO-BP预测模型具有更高的预测精度和收敛速度,决定系数达到92.62%,模型的平均训练时间为94.55 s,平均预测时间为0.57 s,并且利用布线拥塞优化算法对布局进行优化后的布线实际拥塞程度明显缓和。

基于改进FastICA及Romanovsky准则的故障选线

对消弧线圈接地系统单相接地故障分析表明,故障线路零序电流非工频分量大于非故障支路。文中提出了一种利用零序非工频电流分量特征的选线方法。该方法通过稳定性和快速性俱佳的改进独立分量算法提取零序电流非工频分量,并把各个支路零序非工频电流分量的系数构成选线向量;基于粗大误差的理论,建立Romanovsky准则的选线判据,实现故障支路识别。绝对离差大于临界离差,则为线路故障,且系数向量中,最大元素对应的支路为故障支路;否则为母线故障。大量的仿真和模拟电网试验表明,该方法准确,可靠,且具有复杂故障状态及不同网络结构的自适应性。

复杂电网任一线路的双端电源等值电路

本文导出了复杂电力网络中任一线路的双端电源等值电路,具有精确、快速、算法统一等特点,适用于线路故障及继电保护工况的仿真分析计算。

考虑区域源–荷均衡的电磁环网开环分区方案生成方法研究

针对500kV/220kV电磁环网结构日益紧密、系统短路电流水平居高不下等问题,研究一种实用有效、高精度的电磁环网开环分区决策方法具有重要意义。通过对迪杰斯特拉算法进行改进,提出一种考虑区域源-荷均衡的电磁环网开环方案生成方法。首先,构建考虑源-荷电气特征的开环电网等效模型;然后,提出考虑源–荷均衡的500kV变电站组合备用策略,求取500kV变电站中心搜索起点;最后,构建一种融入源–荷均衡因子的改进模块度指标,并在此基础上提出基于改进模块度的动态分区原则,从而实现动态搜索高质量的分区方案。基于39节点系统算例和湖南某地区实际电网算例验证了该文方法的准确性和有效性。

复杂风网井下循环风快速搜索算法

井下循环风作为一种不合理的通风现象,在矿山实际生产中必须加以控制或利用,然而,目前对循环风搜索方法的研究较少。对循环风产生的原因和影响进行了深入的研究,并对现有的循环风搜索算法进行了分析。基于图论的角度,首次提出了一种适应任意复杂风网基于深度优先的循环风快速搜索算法,该算法可以搜索出通风网络的所有循环风,指导通风技术人员对通风系统进行优化设计或改造。同时,该算法可以应用于任意网络单向回路的搜索。

无线接收机电路系统的复杂网络特性及可靠性分析

本文从复杂网络这一新型交叉学科的视角研究了一个无线接收机电路系统,给出了反映电路系统节点(即电子元器件)与之对应的连接(即导线)度函数关系,以及节点连接度的概率分布函数曲线,确认连接度分布是一个带有指数截断的幂律分布。证明了该电路系统的网络拓扑具有短的平均路长和高簇类系数的"小世界"特点,并从电路设计的角度说明了需要使用不同的短距离连接和集成电路把各个单元模块电路互连在一起。最后应用统计物理学中的逾渗理论进一步分析了电路的可靠性,对其鲁棒性和脆弱性之间的关系进行了仿真分析,为电路的优化设计提供理论指导。

一类节点结构相同的复杂网络脉冲同步

研究采用脉冲方法实现复杂网络的混沌同步问题,考察了脉冲信号作用下复杂网络的稳定性,推导出稳定性判定定理,以判断能否用脉冲信号实现复杂网络的脉冲同步.研究得到:脉冲信号作用下复杂网络稳定性判定定理,并通过4个节点的蔡电路网络的同步问题说明定理的有效性和方便实用性,数值模拟验证了理论结果的正确性.该研究成果对复杂网络的同步提供了一个可行的选择方案.

VLSI电路的复杂网络特性研究

针对电路集成快速发展所带来的电路集成密度大、结构复杂的问题,基于IBM-HB+Benchmark研究集成电路的复杂网络特性.实验结果表明,IBM-HB+Benchmark网络的累积度分布满足高斯分布,属于单一规模网络;IBM-HB+Benchmark网络同样具有小世界特性,其平均集聚系数是同等规模随机网络的28.51倍.

基于电路模型的复杂网络节点相似度度量

针对复杂网络中节点相似度度量的问题,在物理学相关知识的启发下,运用相关模型提出了一种基于物理学中电路模型的节点相似度度量的方法。纯粹从节点间的链接图结构来计算节点间的相似度,节点间的相似度用物理学电路模型中的电阻来衡量:电阻越小,相似度越大;电阻越大,相似度越小。实验结果表明了该方法的有效性和合理性,提供了一种借用其它学科方法来解决复杂网络节点相似度度量的新颖方法。

一种基于局部回路的标签传播改进算法

社区发现是复杂网络分析领域的重要研究内容。针对标签传播算法中标签传播的随机性问题,提出一种基于局部回路的标签传播改进算法,即当节点邻居中标签出现频率存在多个最高时,不是随机选择一个邻居的标签作为该节点的标签,而是选择与该节点构成最短局部回路的邻居标签作为该节点标签,避免了标签在社区之间的任意传播。最后,用真实网络进行测试,结果表明,与传统的标签算法相比,提出的改进算法使社区划分结果得到了提高。

入睡K-综合波产生的生理机制模型仿真研究

在确定人类睡眠脑电客观分期的国际标准中,有两类脑电特征波可以用来确定入睡状态(睡眠第二期),即纺锤波和K-综合波。在前文中已提出了产生纺锤波的生理机制模型。按照1998年后对K-综合波形成的生理机制的看法,建立了微观神经元环路模型,其放电节律与实验中入睡时神经元放电的振荡节律相一致。而由大量这种相同环路组成的网络模型则在皮层处可产生符合K-综合波的波形。这一结果再次启示了脑信息处理中如何由微观神经元群放电特征整合为脑的宏观功能状态的过程。

电路原理图的加权网络分析

对电子电路进行复杂网络分析时,为了很好地体现有些元器件的重要性,本文引入了节点间连边加权的概念。以具体电子电路原理图为例,找出各个元器件之间的连接关系,建立网络的拓扑结构,生成一个加权网络,得出了网络的统计参数,给出了节点连接度的概率分布函数曲线。结果显示这种加权分析方法能更好地体现出电子电路系统的特点。

最少拍环网控制系统

给出了一种基于重合次数最少、快速隔离故障段线路的10kV配电网线路保护模式,即最少拍环网控制系统模式。该模式适用于绝大多数带辐射分支的环网控制系统,具有开关动作次数最少、对线路的冲击最小、快速隔离故障段线路、自动恢复非故障段线路供电的优点。分析了即使在三相“完全”短路,某控制器检测失误时最少拍的保护过程,提出了最少拍环网供电模式的一组参考参数,叙述了电压型保护模式和电流型保护模式的故障隔离过程,指出了其优点和不足。

复杂输电网络感应电压与感应电流的计算方法

为准确计算复杂输电网络中各线路的最大感应电压和感应电流,对复杂输电网络开展了建模,并研究了其感应电压和感应电流的数值求解算法。首先建立了一套三相电路网络数学模型,并通过联立方程组对其进行了求解;然后提出了遍历线路停运工况组合的循环算法,并对算法进行了优化;最后通过2个实际工程案例对模型和算法进行了验证。结果表明:数值求解算法的计算结果与EMTP仿真结果近乎一致,与实测数据也比较接近,控制相(C相)的电磁感应电压、静电感应电流、静电感应电压误差均<5%,而电磁感应电流的误差约为13%,验证了模型和解法的正确性;不同停运工况下线路感应电压和感应电流可能相差10倍以上,为确保设备安全,工程中有必要计算出最大的感应量;优化后的算法在计算量减小12倍的情况下,计算结果偏差仅为1%,满足工程需求。所提出的计算方法对接地开关的选型和线路的安全运行具有良好的工程参考价值。

基于图论的潜通路分块分析方法

潜通路分析是一种重要的电路可靠性分析方法.随着电路系统规模的扩大,整体进行潜通路分析不仅使分析时间增加,而且分析过程会占据很大的存储空间.对大型复杂电路网络进行潜通路分析时,运用基于Laplace矩阵的谱平分算法对电路系统分块处理,将其划分成规模较小的若干子网络模块.根据子网络模块内部元件的组合状态,用深度优先搜索判断通路,将每个子网络模块等效成一个多端的特殊器件.对各个子网络模块分别进行潜通路分析,对等效后简化的电路系统整体分析,以达到对整个电路系统潜通路分析的目的.潜通路分块分析的方法简化了电路网络分析模型,有利于潜通路分析自动化智能化水平的提高.

集成电路复杂网络特征参数的重要性研究

集成电路的高度集成化导致了其前所未有的复杂性,其复杂网络特性对于研究超大规模集成电路的设计与优化具有重要意义。为了准确地描述集成电路的复杂网络特性,通过比较特征参数改变与电路改变两者之间的相关特性,研究不同特征参数在表征集成电路复杂网络特性中的重要性。实验结果表明,特征参数在表征集成电路中重要性依次为平均度0.22,平均最短路径0.18,平均集聚系数为0.17,网络密度0.13。

基于云和数据场的模拟电路故障传播特性分析

为解决模拟电路中故障诊断信息不充分的问题,挖掘深层故障诊断信息,提出了一种模拟电路故障传播特性的分析方法。以国际标准测试电路作为实例,采用云理论相关方法提取故障样本特征并扩展故障样本集,构建电路故障传播特性的复杂网络模型,并得出所建模型的度分布曲线以及聚类系数和平均路径长度等统计参数;最后引入势函数,获得了故障传播网络的数据势场分布图,证明了该方法在刻画故障传播情形的准确性和提供深层诊断知识上的有效性。

基于神经网络的不确定电路网络电流预测算法

随着人工智能的快速发展,机器学习已广泛应用于军事和民用领域。针对复杂、存在不确定器件且难以用常规分析方法进行分析的电路网络。结合BP神经网络和某型号的部分不确定电路网络的分析需求,提出一种基于神经网络的不确定电路网络电流分析预测方法。首先采用神经网络对不确定电路网络进行建模,然后根据建立的模型对已有电路网络数据进行训练分析。最后根据神经网络的分析数据,完成整个电路网络在含有不确定器件的情况下,不同位置点的电流极端值范围。同时,将预测的数据与采用Multisim仿真的数据进行对比来验证上述方法的有效性。

FPGA芯片产业链及知识转移网络特征分析

为厘清集成电路细分领域现场可编程门阵列(英文简称“FPGA”)国产化过程中产业链定位,优化该产业知识转移网络,提出产业链分析模型,用复杂网络分析法构建知识转移网络,分析网络结构特征。结果表明:中国在产业链中占据份额低,发展不平衡。知识转移网络围绕核心企业展开,具有小世界特征并服从幂律分布,核心节点对产业进化有重大影响。基于网络优化视角提出建立现代化知识转移网络发展体系,形成覆盖全产业链的国际竞争新优势等政策建议。