一种基于奇异值谱加权的超声彩色多普勒成像杂波抑制算法

针对超声彩色多普勒成像中由血管或血管周围组织时变运动引起的非平稳杂波抑制问题,提出一种基于奇异值谱加权的杂波抑制算法.首先根据单个慢时方向的回波多普勒矢量构建Hankel数据矩阵并进行奇异值分解,利用分解得到的Hankel主成分构造回归滤波器的正交基函数,同时引入改进的Sigmoid函数根据能量归一化奇异值谱计算回归滤波器系数,使得杂波区域的检测具有高度的特异性,从而提高非平稳杂波的抑制能力.为验证算法的有效性,利用商业级超声仪(Sonix RP,Ultrasonix Inc.)采集50帧人体颈动脉血流基带回波数据并进行滤波处理,滤波后数据采用滞一自相关法估计法计算血流平均速度与功率并进行成像.处理结果表明,与传统静态滤波器以及现有基于特征值分解的滤波算法相比,可有效增强组织空间高强度时变运动时血流与组织的区分能力.

适用于次同步振荡分析的直驱风电场平衡降阶方法

直驱风电场(direct-drive wind farm,DDWF)并入弱交流系统存在发生次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)的风险。由于DDWF模型阶数较高,实际分析时须降阶处理。现有平衡降阶方法在分析SSO问题时,无法在降阶过程中精确保留系统SSO模式。针对此问题,文中提出一种适用于SSO分析的平衡降阶方法。该方法基于参与因子分析,保留与SSO模式强相关的状态变量,并结合Hankel奇异值确定降阶阶数,建立与全阶系统模型SSO特性和动态特性都一致的降阶系统模型。首先,对DDWF并入弱交流系统的全阶小信号模型进行平衡变换,建立平衡系统模型。然后,对平衡系统模型进行参与因子分析,结合Hankel奇异值确定保留状态变量集合,再利用残差降阶法建立降阶系统模型。最后,对全阶系统模型和降阶系统模型进行对比验证,结果表明所提降阶方法适用于DDWF并入弱交流系统SSO问题的研究。

基于切换线性系统平衡实现的Boost变换器模型降阶

针对电力电子系统经线性化处理后可看成具有多个线性子系统的切换线性系统的模型降阶问题,提出了一种切换线性系统的模型降阶方法。对切换线性系统若直接采用传统线性系统模型降阶法降阶,将无法保证降阶后系统的稳定性和保留原系统的主要特征。首先依据切换线性系统平衡实现理论得到的模型降阶方法,对切换线性子系统的可控和可观格莱姆矩阵分别取平均,得到一个新的平衡变换矩阵;然后以平衡变换矩阵对子系统分别进行平衡变换得到新的平衡系统;再根据平衡系统的Hankel奇异值大小,保留平衡系统中的关键状态变量进行平衡截断,得到降阶后的系统。最后以含寄生参数的Boost实际电路为例,基于所提降阶算法建立其降阶模型,通过仿真分析验证了所提降阶算法的有效性与准确性。

模块化多电平换流器的降阶小信号模型研究

建立模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的小信号模型时,通常会考虑子模块电容电压波动、内部环流等状态变量,但却提高了小信号模型的阶数。为了减少多端MMC直流网络进行小信号分析时的模型阶数,该文首先建立MMC全阶小信号模型;然后基于平衡理论和Hankel奇异值降阶思想,提出MMC全阶小信号模型的一般降阶方法;建立MMC整流站和逆变站的有效降阶小信号模型;并以三端MMC-HVDC系统为例对降阶前后系统的动态响应特性和不稳定特征根轨迹进行了对比。仿真结果表明：通过选取适当的阶数,MMC降阶模型与全阶模型具有一致性;直流系统在应用降阶小信号模型后,系统的降阶模型与原系统的全阶小信号模型具有相同的动态特性,并且同样能够对系统不稳定进行预估。

SVD算法在MIMO系统模型降阶中的应用

针对线性时不变高阶MIMO系统模型难以直接进行计算分析的问题,对高阶模型进行模型降阶。依据模型降阶理论,对线性时不变系统进行Lyapunov方程求解,得到线性系统的完全可控Gramians矩阵和完全可观Gramians矩阵,对Gramians矩阵进行Cholesky分解,得到Cholesky分解因子,分解因子通过SVD(singular value decomposition)法求得Hankel奇异值,从而确定系统的平衡变换阵。计算可控可观Gramians矩阵的左右特征空间基底矩阵,利用左右特征空间的基底矩阵求得原系统降阶的系统,通过Hankel SVD方法确定降阶之后的误差范围。利用Matlab对SLICOT测试库中的便携式CDPlayer 120阶的高阶模型进行降阶,获取到50、30、20阶的降阶模型,对研究算法进行验证,结果表明,降阶效果理想。

弹性轨道磁悬浮控制系统模型降阶研究

在磁悬浮控制系统中,常常忽略轨道的弹性来设计控制算法。在这种控制算法作用下,当轨道刚度较小时,系统容易产生振动。为解决该问题,可以将轨道弹性加入悬浮模型,然后设计控制算法。考虑轨道弹性之后,悬浮系统的模型会比较复杂,控制算法难以在工程实现。为此,采用Hankel范数近似法对考虑轨道弹性后的模型进行降阶,并且在降阶模型的基础上设计控制算法,解决了轨道弹性引发的系统振动问题。并且,这种方法容易在工程中实现。文章最后利用仿真结果验证了降阶方法的可行性。