计及风电PSS与PLL耦合对功角振荡影响的DFIG控制参数协调优化

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)装设电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),有助于抑制同步发电机间功角振荡,但抑制效果受DFIG锁相环(phase-locked loop,PLL)跟踪误差影响。考虑PSS与PLL耦合特性对功角振荡的影响,提出改善振荡抑制效果的DFIG控制参数协调优化算法。首先基于DFIG有功控制的分解等效结构绘制DFIG-PSS与锁相误差的耦合路径,提出耦合特性解析表达。然后建立耦合解析表达对控制参数的轨迹灵敏度向量,以向量2-范数之比定义耦合强度,量化耦合特性对功角振荡的影响程度。最后基于耦合强度指标,提出带有PLL参数动态不等式约束的多步优化模型,以协调DFIG控制参数取值,提高并网系统对功角振荡的抑制效果。仿真结果证实了耦合特性对功角振荡的影响,验证了所提协调优化算法的有效性。

基于双核锁步的多核处理器SEU加固方法

以单粒子翻转为代表的软错误是制约COTS器件空间应用的主要因素之一;为了满足空间应用对高集成卫星电子系统抗辐照防护的要求,提出了一种面向通用多核处理器的单粒子翻转加固方法,通过软件层面双核互检,在不额外增加硬件开销的前提下,充分提高了COTS器件的可靠性,具有良好的可移植性和较强的工程实用价值;进行软件故障注入实验,在程序执行的关键节点注入错误信息,验证该双核互检方法实用性;实验结果表明双核互锁方法可以100%检测出系统中产生的单粒子翻转,抗软错误能力满足应用需要。

一种高空作业安全带闭锁自动告警装置的研制与应用

目前电力系统中的输电、配电线路大部分都是由架空线路组成,在线路的建设、运维阶段,都需要作业人员系安全带在杆塔上进行高空作业。近年来,作业人员高空坠落导致的事故时有发生,如何有效管控高空作业风险成为了亟待解决的难题。因此,设计一种高空作业安全带的闭锁自动告警装置,及时有效提醒高空作业人员系好安全带,满足高空作业安全保障需求。

浅埋软弱围岩隧道微桩锁脚施工技术研究

针对浅埋软弱围岩隧道开挖施工的沉降变形问题,以翁多隧道为依托,结合现场监测数据研究了“三台阶+微桩锁脚”施工技术下隧道初期支护结构的受力及变形特征。结果表明:两种支护结构下随着施工开挖的不断推进,围岩和钢拱架应力变化规律相近,先急剧增加并达到峰值,然后呈缓慢下降趋势,并逐步趋于平缓;累计沉降量则呈缓慢增大趋势。隧道拱顶位置处应力最大,风险最高,常规锁脚锚杆支护拱顶处围岩压力、钢拱架应力分别为0.55、74.10 MPa,累计沉降量最大值为6.70cm,微锁桩支护时围岩、钢拱架峰值应力分别增加0.55、23.50MPa,累计沉降量减小了3.96cm。可见,微型桩技术方案可有效改良浅埋软弱围岩隧道结构的变形与沉降值,控制隧道变形,避免隧道因大变形导致侵限换拱,降低了施工安全风险,具有一定的应用前景。

适用于直流配电网故障选线的电力电子变压器分步闭锁方案

级联H桥型电力电子变压器(power electronic transformer with cascaded H-bridge,CHB-PET)是柔性变电站的重要组成设备之一,在直流配电网中具有重要作用。当CHB-PET低压直流侧发生双极短路故障后,故障电流上升速度快且幅值较高,易导致电力电子器件迅速闭锁,使低压直流电网保护难以准确获取故障信息。针对CHB-PET低压侧多分支直流配电网,提出一种基于PET分步闭锁的故障穿越策略。当检测到PET低压侧直流系统故障后,首先闭锁PET输入级及隔离级的低压H桥换流器,延迟3 ms后再闭锁隔离级的高压H桥换流器,分步闭锁可为PET低压侧多分支线路保护提供短时故障信息,进而可利用分支线路两端电流极性特征识别区内外故障,定位故障分支线路。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真实验,验证了适用于直流配电网故障选线的电力电子变压器分步闭锁方案的可行性和有效性。

可提升被动锁模光纤激光器计算效率的分步傅里叶全局误差局部能量法

本文提出了一种提高被动锁模光纤激光器计算效率的方法,该方法由对称分步傅立叶方法(SSFM)和全局误差局部能量(GELE)方法组成。该方法可将与全局误差相关的局部能量增量限制在一定范围内来控制步长。该方法具有自动步长调整机制。达到同程度的计算精度,本文方法的计算时间为255 s,而小的恒定步长SSFM方法需要3 855 s。这表明本文方法可以将计算效率提高10余倍。本文方法还可以通过RK4IP、Adams、预测-校正等高阶算法进行扩展,以提高精度。

非洲猪瘟病毒一步法巢式锁核酸荧光定量PCR方法的建立

试验基于非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)B646L(P72)蛋白基因序列,建立一种高灵敏度和高特异性的检测方法。采用Oligo 7软件设计一步法巢式锁核酸荧光定量PCR(One Step NestedLocked Nucleic Acid real-time PCR,LNA-OSN-PCR)的嵌套引物以及探针,并对外引物进行锁核酸修饰。建立并优化LNA-OSN-PCR反应体系和条件,确立LNA-OSN-PCR标准曲线,并检验LNA-OSN-PCR方法的灵敏度、特异性和重复性。采用LNA-OSN-PCR方法,对96份临床疑似患病样品进行检测,同时与普通荧光探针PCR方法进行比较。试验确立并优化了LNA-OSN-PCR的反应条件和体系,建立的LNA-OSN-PCR标准曲线,具有较好的线性(R2=0.9945)。该方法的最低检测限为3×10^(-1)copies/μL,变异系数小于3%,并且与其他病毒或细菌核酸无交叉反应。LNA-OSN-PCR方法与OIE推荐的荧光定量PCR方法比较,检测灵敏度提高10~100倍,在对96份临床疑似患病核酸样品进行检测中,检出55份阳性,41份阴性,比常规的荧光定量PCR具有更高的阳性检出率。并且能获得典型的扩增曲线。试验结合一步法巢式PCR和锁核酸修饰,建立了ASFV一步法巢式锁核酸荧光定量PCR,为检测ASFV提供一种高灵敏度和高特异性且经济实惠的检测方法。

基于COTS器件的高费效比商业卫星计算机研究

对国内外基于COTS (commercial off-the-shelf)器件的商业卫星计算机进行了研究;针对商业卫星公司对卫星可靠性、运算性能、成本控制、研发周期等要求和实际空间运行环境,分析了目前国内外商用卫星的设计模式和特点,提出一种基于汽车级COTS器件的商业卫星单板计算机系统;在可靠性设计上采用了EDAC、双核Lock-Step等技术,选用单粒子免疫的器件的MRAM和反熔丝FPGA,在保证计算机系统安全性、可靠性、成本控制和运算性能的同时,避免了多核或多处理器冗余加固方案导致的额外软件开发成本,缩短产品研发周期;研究对基于COTS器件的商业卫星计算机的可靠性设计有一定参考价值。

基坑锚索预应力损失规律及分步张拉控制措施研究

针对基坑工程中锚索预应力损失的特殊性,采用现场试验的方法,对分级张拉直至破坏过程中锚索锚固体上剪应力的分布特征以及不同张拉荷载、循环加卸载下锚索预应力的损失规律进行了分析;结合工程实例建立数值模型,分析了锚索预应力在基坑分步开挖过程中的变化规律,并对一次张拉和分步张拉两种方案下支护桩的位移和弯矩变化进行了对比分析。结果表明:锚索锚固体前端的脱黏滑移是锚索初期张拉锁定损失的重要原因,张拉荷载越小、循环张拉次数越多,锚索的初期损失率越低;对于多排锚索支护桩,上排锚索预应力会因下排锚索施加而减小,而在整个开挖过程中,锚索预应力呈现波动增大的趋势;通过采取分步张拉控制措施,锚索预应力的张拉锁定及开挖损失均得以明显改善,支护桩在开挖过程中的受力和变形更趋合理,该控制措施可为类似基坑工程的施工提供借鉴。

基于分级容错技术的高完整计算机系统设计

对国内外三代机、四代机及民机中的机载安全性关键系统发展情况进行深入分析,总结了多通道表决、比较对故障静默等典型容错计算机架构的技术特点,围绕新一代飞机对机载安全关键计算机系统的可靠性、容错能力、故障检测隔离能力、实时性的新挑战,提出了基于分级容错技术实现的高完整计算机系统设计思路,描述了分层分级实现高完整性容错的设计原理,并对其所涉及的Lock-step技术、时间触发网络等关键技术给出了解决途径,可满足下一代飞行器的发展需要,提升机载安全关键计算机系统的安全性、可靠性。

EPIC微体系结构的存储级并行执行模型的研究

描述了一种可以有效提高存储级并行(Memory Level Parallelism,MLP)的指令优化锁步执行模型———OLSM(Opti mized Lock-Step execution Model)执行模型,并建立了一种能体现OLSM模型思想的层次存储结构.OLSM允许显示并行指令计算(Explicit Parallel Instruction Computing,EPIC)微处理器实现一定程度的乱序执行,解决了传统超长指令字(Very Long Instruction Word,VLI W)锁步执行的缺陷,可以充分利用结构中的大量计算和存储资源,最大化隐藏存储延迟、提高MLP.

智能输液监控系统的研制

研制了一种智能输液监控系统.该系统以单片机MSP430为核心,可以实现自动检测并显示液体的点滴速度、用键盘设定点滴速度和对异常情况进行声光报警等功能.采用红外光电传感器检测液位信号,通过硬件滤波和保护装置消除杂散光干扰.另外,通过下位机与上位机之间的串行通信,系统还实现了对多台下位机进行远程的监控与管理.测试结果表明该系统工作稳定、响应速度快、操作简便,在医疗卫生领域中具有广泛的应用前景.

省水船闸省水效益分析及在内河航运建设中的应用

银盘船闸研究表明,高水头枢纽中采用省水船闸方案不仅可以大大节省水资源,还能较大幅度降低船闸工作水头,简化船闸水力学技术难题。从省水船闸工作原理,详细推导了省水船闸省水池面积、省水池级数与省水效率的关系,省水池与闸室面积比不宜大于3倍或省水池级数不超过3级。分析了省水船闸在内河航运中的应用前景。

隧道三台阶开挖锁脚锚管倾角优化研究

跨度大、扁平率高的隧道在施工过程中拱顶沉降等控制要求十分严格,台阶法因其施工效率高、控制隧道变形能力较强等优点而被广泛采用。工程实际中若支护结构封闭较晚,隧道变形则较难控制,打设锁脚锚管是控制隧道变形的有效手段,然而目前关于锁脚锚管施工和设计方面的研究较少。以新疆石人子沟隧道为例,开展了锁脚锚管倾角优化分析。分析认为,上台阶锁脚锚管是施工控制的关键,锁脚锚管最优倾角范围为上台阶0°~45°、中台阶0°~56°、下台阶10°~60°;且从控制隧道变形的角度考虑,倾角在所述范围内应尽可能大,这与诸多现场经验结论较为吻合,相关成果可以为类似工程提供参考。

闸板防喷器关井锁紧过程的闭环回馈仿真

近年井控培训多以教师讲解为主,虚拟仿真使学员难以理解实际操作。钻井井控实物仿真培训系统的应用,可有效解决井控培训中场景不易复现、培训成本高等问题。针对井控实物仿真培训系统中关井时闸板防喷器锁紧操作的仿真化,在闸板防喷器中加装步进电机驱动器和步进电机,利用步进电机速度及转矩控制实现闸板防喷器锁紧装置的锁紧操作,提出基于闸板防喷器锁紧过程步进电机的闭环回馈控制系统。为验证方法可行性,利用井控设备进行仿真计算,实验结果证明其可靠性及实用性。

基于阶梯波参考信号的改进型正交锁定放大

对以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大的探测精度进行了建模分析,基于硬件简单原则给出了以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大信号检测方法的实现策略。综合考虑参考波形的失真度与采样率之间的关系,对比分析了基于面积等效法和特定谐波消去法的阶梯波合成方法。根据阶梯波参考信号对采集电路相位精度的要求及待检测信号的周期性,提出了匹配采样技术。实测结果表明：采用现场可编程门阵列（Field programmable gate array,FPGA）实现所提出的正交锁定放大,方法简单、硬件要求低、可用于识别不同异常体。改进后方法的误差为0.7%-7%,与以方波为参考信号的正交锁定放大相比,提高了探测精度。

反干涉齿轮集微机电系统密码锁鉴码问题

反干涉齿轮集微机电系统密码锁是一种用于要害系统的机电一体化装置,通过访问意图密码与锁体内部固化的机械授权密码比对鉴别实现安全保证.研究了三相四对极轴向磁场微电机的步进控制逻辑,建立了鉴码系统的动力学模型,分析了系统的模态和不同摩擦参数下的动力学响应.分析表明,密码锁实现鉴码功能不仅要考虑驱动器的电气控制,还要考虑鉴码轴系的动态特性.通过控制棘轮棘爪处的摩擦力矩可有效提高微机电系统密码锁的鉴码性能.

一种基于超步执行的并行模拟平台研究与实现

计算机系统的并行化趋势使得传统的串行模拟器正面临严峻的挑战,一方面由于执行速度和内存的限制无法模拟目标大规模并行系统;另一方面,无法充分利用已有并行系统的资源。因此,串行模拟器已经成为宿主机和目标系统之间的瓶颈。Hypersim是基于SMP集群平台的新型并行模拟器,运行于其上的主从式操作系统原型hyperOS为应用程序提供了运行环境,实验表明,该模拟平台可以正确地模拟一种新型的HPP高性能计算机体系结构。为了高效并行,hypersim中采用细粒度负载分配及高效的同步和通信机制,提出并采用超步执行技术来加速模拟器执行,结果显示hypersim在多进程情况下有一定的加速,在单进程多线程情况下有较好的加速比。

基于GSPN的锁步处理器系统可靠性建模与分析

针对锁步自监控处理器系统的可靠性建模与分析问题,在双机同步系统的基础上,构建一种具有错误自检、故障定位和失效修复功能的锁步自监控处理器系统,并描述系统架构与工作原理。根据系统特征实例化库所集和变迁集,建立基于广义随机Petri网的系统可靠性模型。通过与单处理器系统可靠性模型进行分析与对比,证明了该模型可靠性高,并基于参数对比实验为后续锁步系统设计提供理论支撑和技术方法。

基于EVSS-LMS算法的三相幅相锁相系统

传统硬件锁相环无谐波畸变抑制能力且只能跟踪单相电压相位,无法有效提取三相正序分量相位的信息。文中为了适应三相电网的数学模型,将传统的变步长最小均方根算法从单输出系统扩展到多输出系统,提出一种三相幅相锁相系统。该系统根据电网电压谐波含量可自适应地调整步长值,从而实现了对谐波干扰有较好的抑制能力;同时,在电压突变等异常情况,对步长值进行重置,提高了对异常情况的处理速度,从而对于电压暂降等场合具有较快的响应速度。实验结果表明,该幅相锁相系统不仅具有较好的谐波和三相不平衡适应能力,而且能近乎无延迟地反映三相系统正序电压分量幅值和相位的变化,可广泛运用于与三相电网相连的电力电子装置。