溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法

从锁止机构脱扣引起储能弹簧释能,经部件带动动触头运动再到静止的每个动作具有严格阶段特征,伴随断路器动作的机械振动展现了能量传递及设备健康状态。该文提出一种溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析方法,首先由高速相机捕捉断路器操动时储能弹簧的动作图像,通过计算机视觉跟踪动态提取反映弹簧形变特征帧,再依据特征帧时序划分操动过程;然后将不同阶段振动信号映射至高维相空间,经递归分析得到体现动力系统变化特征的递归图,并递归量化分析其纹理结构特征;最后利用支持向量机模型对正常及故障状态下的断路器振动特征样本进行分析辨识,对比结果证明,由弹簧释能时序细化振动信号特征分析有效提高了分类识别准确率。该文方法在断路器操动机构状态辨识中具有广阔的应用前景。

遭受执行器攻击的CPS的对数量化控制研究

针对遭受执行器攻击且被对数量化器量化的信息物理融合系统,研究了系统的稳定性以及控制器的设计问题。利用对数量化器的扇形界性质将遭受攻击的量化系统转化为一个不确定系统,首先,通过构造一个李雅普诺夫函数给出了此系统稳定的充分条件。其次,利用Schur-补引理将系统稳定的充分条件转化为一组线性矩阵不等式,并在此基础上给出了系统控制器的设计方法。最后,用数值例子验证了所提出的方法的有效性,仿真结果表明,上述方法可以使系统达到稳定。

基于全裕度SA的高读可靠性STT-MRAM两位量化器设计

受隧道磁阻比(Tunnel Magneto Resistance,TMR)下降、工艺偏差和热波动等因素影响,先进工艺节点(亚25 nm)下的自旋转移力矩磁随机存储器(Spin Transfer Torque Magnetoresistive Random Access Memory,STT-MRAM)的读取裕度降低,读写正确率下降。纠错码(Error Correction Codes,ECC)技术方案能有效提升STT-MRAM读取可靠性。但是,常见的一位硬判决量化器无法发挥多位量化软判决ECC编解码算法的优势,而基于模数转换器的软判决量化器在实现上又要以牺牲面积和功耗为代价。提出的面向STT-MRAM的两位量化器采用全裕度灵敏放大器(Sensitive Amplifier,SA)和电阻量化判决门限,显著降低了量化器的电路复杂度和读写错误率。结果表明,在TMR和低读取裕度条件下,基于提出的两位量化器和极化码(Polar)编码的ECC算法能实现优于基于一位量化器的里德-索洛蒙博斯-乔赫里-霍克文黑姆码(Bose,Chaudhuri&Hocquenghem,BCH)编解码方案的输出帧错误率(Frame Error Rate,FER)。此外,本文提出在STT-MRAM级联信道模型中考虑实际SA引入的读判据错误,用于准确评估读取裕度对读正确率造成的影响。结果表明,基于全裕度SA的两位电阻量化方案能够显著提升判决器的有效读取裕度,减小SA引入的读判据错误,在TMR≤90%时,实现比采用一位硬判决量化器的BCH码平均低47%的输出FER。

基于轻量化卷积神经网络的变电站高压断路器分合状态检测

变电站内的高压断路器对维护电力系统的稳定意义重大,其分合状态直接控制着高压线路和电气设备的运行工况。针对现有变电站断路器分合状态识别精度低、抗噪性弱、计算效率低等问题,提出了一种基于轻量化卷积神经网络(MobileNet)的变电站高压断路器分合状态检测方法,采集多种复杂场景下的高压断路器分合状态图像,构建检测数据集,并进行模型的训练和验证。实验结果表明,MobileNet模型在识别高压断路器“分”“合”状态时,准确率高达96.25%,精准率、召回率均显著优于SVM、朴素贝叶斯等经典的二分类模型,可为变电站断路器状态的自动化检测提供理论支持。

面向语义通信的量化-重构器设计

语义通信作为6G移动通信的一项重要候选技术,拓展了经典信息理论的研究范式,为信息传输技术的突破提供了新的思路。目前,关于语义信息度量与语义通信系统设计的优化指标分析仍是开放问题。基于语义信息传输的结构化模型,讨论了信源的语义特征表示和语义失真度量问题,并以高斯信源为例探究了编译码器(量化-重构器)的设计准则。仿真结果表明,与传统的基于最小化信源比特的重构均方误差准则设计的量化-重构器相比,针对信源的语义失真度量设计量化-重构器更契合语义通信的需求。

基于改进FasterNet的轻量化小麦生育期识别模型

针对现阶段小麦生育期信息获取需依靠人工观测,效率低、主观性强等问题,本文构建包含冬小麦越冬期、返青期、拔节期和抽穗期4个生育期共计4599幅小麦图像数据集,并提出一种基于FasterNet的轻量化网络模型FSST(Fast shuffle swin transformer),开展4个关键生育期的智能识别。在FasterNet部分卷积的基础上引入Channel Shuffle机制,以提升模型计算速度。引入Swin Transformer模块来实现特征融合和自注意力机制,用来提升小麦关键生育期识别准确率。调整整个模型结构,进一步降低网络复杂度,并在训练中引入Lion优化器,加快网络模型收敛速度。在自建的数据集上进行模型验证,结果表明,FSST模型参数量仅为1.22×10^(7),平均识别准确率、F1值和浮点运算量分别为97.22%、78.54%和3.9×10^(8),与FasterNet、GhostNet、ShuffleNetV2和MobileNetV34种模型相比,FSST模型识别精度更高,运算速度更快,并且识别时间分别减少84.04%、73.74%、72.22%和77.01%。提出的FSST模型能够较好地进行小麦关键生育期识别,并且具有识别快速精准和轻量化的特点,可以为大田作物生长实时监测提供信息技术支持。

并联DC-DC变换器网络控制系统的信号量化研究

针对并联DC-DC变换器网络控制系统(NCS)因无法及时处理冗长信号而导致系统均流输出性能较差的问题,结合滑模控制(SMC)策略提出一种NCS均匀量化设计方法。以并联Buck变换器为例,首先设计了其主从均流SM控制系统;后在连续域内对含SMC的NCS进行均匀量化设计,并根据量化误差分析了系统的稳定性能;再考虑到变换器在实际数字控制系统中的应用,采用零阶保持器研究了均匀量化SMC系统的离散化效应并给出了稳定性条件;最后,利用仿真分别分析了连续和离散域中不同参数条件下系统的输出性能,得到当量化步长与采样时间分别取0.1与0.1 ms时系统输出性能最优,并在该最优参数下进一步通过实验证明,所设计均匀量化SMC系统能够将并联Buck变换器的输出电压与均分电流稳态误差分别控制在0.117 V与0.008 A内,验证了所提设计方法的正确性。

三元采出液电脱水器过渡层处理技术研究

受三元采出液机械杂质含量高、油水乳化严重、稳定性增强影响,油水界面之间形成稳定过渡层,其具有高导电率的特点,造成原油脱水设备处理效率下降,电脱水器平稳运行困难。为提升脱水系统稳定性,重点攻关复合驱中间层的处理方法,明确过渡层的形成及稳定机理,创新研发了过渡层高效抑制药剂,从源头减少电脱水器内过渡层的富集,保障电脱水器平稳运行。同时,电脱水器放水得到明显改善,有效降低了下游污水站的处理难度。此外,为实现过渡层内油、水、固三相分离,完全从系统内剥离,形成了“消融沉降、提温离心”的减量化处理技术,经处理后油中含水率低于0.3%,可满足外掺条件。通过实施过渡层专项处理技术,有力保障了脱水系统平稳运行及外输原油保质保量。

面向翼面展开的压电直线位移累积作动器轻量化设计

现代小型制导飞行器中常用的电磁式伺服舵机存在寄生磁场影响导航制导精度,同时其减速机构将增加舵机系统体积与质量的问题,而且电磁舵机的工作温度范围较小。近期发展的一种新型压电直线位移累积高功率密度作动器能够有效解决这些问题。建立了该作动器的虚拟样机模型,通过与实验数据进行对比,验证了虚拟样机模型的可靠性。为使作动器在满足翼面展开需求下质量最轻,采用Isight与Adams联合仿真,对压电作动器的压电堆外径、长度、激振频率等参数进行了优化,最终达到了50.8 W/kg输出功率,实现了与现有伺服电机相当的功率密度。

下一代高铁高频轻量化单相逆变器的设计与开发

为适应下一代高铁对单相逆变器的扩容与减重需求,论文提出了一种高频轻量化单相逆变器设计方案。前级DC-DC电路采用2路高频移相全桥软开关电路的并联冗余设计,并采用双闭环均流控制算法;后级DC-AC电路为单相全桥电压源型逆变电路,采用基于二阶广义积分器(SOGI,Second Order Generalized Integrator)和一阶低通无限冲击响应(IIR,Infinite Impulse Response)滤波器的前馈—反馈控制算法以提高单相逆变器的闭环响应速度和控制精度。基于上述拓扑和控制算法在Simulink仿真环境下搭建了仿真模型,仿真结果证明了方案的可行性。在一台额定功率为6 kW的单相逆变器上进行试验验证,试验结果证明了所提的硬件架构和软件算法的有效性。

无线传感器网络分布式量化卡尔曼滤波

本文针对无线传感器网络中的目标跟踪问题,研究了分布式量化卡尔曼滤波问题.由于网络中存在能量和带宽限制,传感器传输的数据必须经过量化处理.考虑一个线性离散随机动态系统,首先提出了一种动态Lloyd-Max量化器并设计了其在线更新方案,然后基于贝叶斯原理导出了递归形式的最优量化卡尔曼滤波器,同时给出了一种渐近等价的迭代算法,并进一步分析了量化卡尔曼滤波器的稳定性.最后,仿真结果验证了所设计算法的可行性与有效性.

基于动态Lloyd-Max量化的网络化系统实时状态估计

针对网络化线性动态系统的实时状态估计,采用均方误差(MSE)作为性能准则,研究了最优实时量化与估计结构和具体实现方案。根据估计-量化分离原理,优化问题可以等效转换为一阶高斯-马尔可夫信源的最优量化与重构问题,分析了最优实时量化与估计的等效结构形式。基于向量Lloyd-Max量化原理和量化信源预测分布的高斯近似,设计了递推形式的动态Lloyd-Max量化与估计(DLMQE)实现方案,其中采用双边同步器利用发送端和接收端的共有信息实现编码与解码操作的同步,并导出了最优实时估计和误差协方差阵的解析形式。仿真结果表明,所提出的DLMQE方案估计性能优于现有的量化卡尔曼滤波器(QKF),且即使对于较低量化比特率的区域,DLMQE算法依然有效。

基于Moldflow 3D技术汽车轻量化结构件成型研究

为更直观了解汽车轻量化结构件不同成型过程对轻量化结构件的影响,本文采用Moldflow 3D技术,以差速器齿轮为例,分析差速器齿轮成型过程。通过型腔数目确定以及型腔布局的优化,加强内在设计实现汽车轻量化。仿真表明,在直行条件下,行星输入转速曲线、左半轴齿轮转速曲线、右半轴齿轮转速曲线均维持在3185°/s的转速上保持稳定不变。在转弯条件下,行星输入转速曲线、左半轴齿轮转速曲线、右半轴齿轮转速曲线维持在1592°/s的转速上保持稳定。因此设计的轻量化结构件可有效的完成直行情况和转弯情况下的行驶状态,为汽车轻量化结构件的改造奠定坚实基础。

基于多目标遗传算法的差速器壳体轻量化设计

针对某新能源汽车差速器壳体需在满足行驶工况的刚强度要求下实现轻量化,提出一种基于多目标遗传算法NGSA-Ⅱ和参数化模型相关联的优化设计方法。首先通过SolidWorks和ANSYS的联合仿真,对差速器壳体的大端、小端、法兰及主减速器外圆等部位的厚度实现参数化手段,并通过模态分析和静力学计算证明壳体有足够的优化空间;然后构建尺寸变量同优化目标之间的响应曲面;最后基于多目标遗传算法,建立以质量最小和壳体最大应力最小为目标的优化模型,对差速器壳体进行轻量化设计。结果显示:优化后壳体总质量从6.80 kg减为6.10 kg,减少了10.3%;壳体最大应力降低了9.9%;同时壳体的最大变形量在安全范围内,证明基于多目标遗传算法进行轻量化设计是可行的。

断路器状态量化评价研究

断路器作为电网分布广、数量多的关键设备,其科学精益的运维检修是电网企业降本节支的重要支撑,能够有效提升设备效益、管理效益。文章基于数字化转型思路,强调对电力基础数据的利用,提出一种断路器状态三维评级模型,将设备属性分解为影响因素、概率等级、后果等级3类,从历史数据、严重性、问题整改等方面对设备状态进行量化评估,为断路器的科学管理提供数据支撑,力求在降低设备安全风险的同时,提升企业经营效益。

轻量化126 kV GIS设备的研发设计

确保126 kV GIS设备技术性能前提下,为满足电力用户轻量化和紧凑化需求,通过改善产品结构从而实现减轻产品重量和外形尺寸的目的,增加其设计灵活性,同时减小间隔的重量,降低了对基建的载荷要求。文中介绍了一种轻量化126 kV GIS设备的结构特点及性能参数,采用仿真分析软件对断路器灭弧室单元进行气流场仿真优化及各种工况下断路器模块和三工位模块电场进行仿真,并对断路器和三工位罐体进行强度校核,满足轻量化126 kV GIS设备机械性能需求。计算结果表明:轻量化126 kV GIS设备灭弧室、三工位和总体结构设计合理,确保了各项型式试验的顺利通过,为后续GIS轻量化设计奠定了理论基础。

空间遥感器中大口径SiC主镜的轻量化设计

考虑到反射镜质量、尺寸对载荷敏感度、加工困难程度和总成本的影响,阐述了对空间遥感器大口径主镜进行轻量化设计与优化的必要性。叙述了主镜轻量化技术的一般规律,对几种轻量化方式进行了比较并给出了网格筋大小的确定公式。结合具体工程的主镜设计,针对SiC材料的空间反射镜提出了一种背部半封闭、三角形孔的轻量化形式,用迭代方法完成了轻量化设计,并制作了660 mm轻量化SiC反射镜。提出的设计方式解决了单种轻量化方式存在的不足,使单镜满足了质量小、刚度大的要求,为今后大口径SiC主镜的轻量化技术提供了借鉴和参考。

MPEG－2视频编码的自适应量化器设计

本文在研究ＭＰＥＧ－２ＴＭ５建议的自适应量化策略的基础上，设计了一种新的自适应量化器。以块为基础分析宏块的局部视觉活动特性，并通过综合评价宏块中各块的视觉活动特性来最终决定自适应视觉量化因子。实验结果表明，本文所设计的自适应量化器能均匀分布图像编码主观失真，改善了图像质量，特别是减少了平坦区的块效应，降低了平坦区强边缘的失真。

基于微粒子群优化算法的差速器壳体轻量化设计

针对汽车差速器的轻量化,提出了基于微粒子群优化算法和参数化模型相结合进行优化的设计方法。通过计算模态和试验模态相结合,验证了差速器壳体有限元模型的准确性;基于微粒子群算法,建立了以质量最小和安全系数均方根值最大为目标的优化模型,进行了轻量化设计。优化结果显示:壳体质量由优化前的6.26kg下降到5.67kg,减轻了10.4%;优化后壳体的最大应力、最大应变和最小安全系数等性能指标均有不同程度的提高,验证了轻量化是成功的。

基于VB的Solid Edge变量化设计在换热器设计中的应用

在基于Solid Edge软件的基础之上,通过变量化设计建模和编写通用的V isual Basic数据驱动程序,对低温制冷空调设备中常用的各种换热器(管片式、层叠式、平行流式和管带式)进行参数化设计。以管片式换热器为例详细说明软件的三维建模过程,并为今后换热器的优化设计奠定一定的基础。