基于混合势函数的永磁同步风力发电机暂态稳定性分析

永磁同步发电机(permanent magnetic synchronous generator,PMSG)作为海上风力发电的主要设备,是风电技术的重要发展方向。然而,PMSG在运行过程中,受到大扰动干扰会导致其暂态稳定性下降。因此,针对PMSG风机大扰动下的暂态稳定性阈值难以判定的问题,本文基于混合势函数理论,建立了PMSG风机系统简化后的混合势函数模型,并推导出PMSG风机在大扰动后的暂态稳定判据。通过仿真后的网侧电流波形和网侧功率波形验证了暂态稳定判据的准确性,并调整各参数数值以分析PMSG风机暂态稳定性与风机参数、故障深度、故障时间和风速的关联性。

航天器姿态受限的协同势函数族设计方法

提出一种考虑航天器姿态约束的协同势函数设计方法,在姿态全局收敛的同时,保证姿态在机动过程中始终满足姿态约束.首先,建立航天器姿态指向约束模型,并针对每一个指向约束设计软约束区域;然后,基于“角度扰动”方法设计协同势函数族;接着,通过设计协同势函数族内函数切换规律,在软约束区域内构建满足姿态约束的势函数,并给出区域内势函数临界点分布的调整方法;最后,将所得的势函数用于航天器的避障控制,以比例-微分控制为例,通过数值仿真,验证该方法的有效性.

利用终端观测数据重构扩散方程中的势函数

利用终端时刻观测数据,研究扩散方程与空间相关势函数的重构问题。以一维空间域扩散模型为例,研究了一种重构势函数的单调性方法,对于多维空间域扩散模型的问题,该方法同样适用。在理论分析方面,首先推导出扩散方程正问题解的极值原理以及正则性估计。然后根据扩散方程构造一个有界算子,并证明其单调性,进而利用算子的单调性和不动点迭代,证明了势函数重构的唯一性。最后,基于算子半群理论,在终端时刻T足够大的条件下,证明了重构势函数在Hilbert空间中的条件稳定性。在数值实验方面,基于理论分析设计了合适的迭代算法,选取3个典型的数值算例进行数值实验,实验结果表明该算法是稳定有效的,且验证了单调性、唯一性、稳定性等理论结果的准确性。通过理论分析与数值实验进行研究可得,重构扩散方程势函数的单调性方法是可行的。

基于改进势函数与动态约束的无人机编队重构方法

针对无人机编队重构中变换过程复杂以及响应速度慢的问题,提出基于改进人工势函数与动态约束的编队重构方法。首先,改进人工势函数并建立虚拟力场以及无人机编队模型;其次,使用受动态队形约束的动力学模型描述编队运动将编队运动,建立含有拉格朗日系数的约束动力学方程;然后,采用罚函数法代替拉格朗日系数的方法求解无人机编队的运动学方程;最后,设计二维平面以及三维空间中编队重构场景,开展仿真实验。结果表明,三维空间中编队在0.48s后完成队形变换,扩展编队2.78s后完成队形变换,且变换前后均保持队形稳定。

三维环境下采用势函数对AUV进行路径规划

本文研究了在三维环境下利用改进势函数对自主式水下潜航器(AUV)的路径规划. 在传统三维 绕球流动中, 是将均匀流与偶极流进行叠加, 但这种叠加只能适用于同一方向水流速度相同时 对AUV进行路径规划, 且无法设置目标点, 从某点出发只能到达该流线的终点. 为了加强普适性, 考虑将三维偶极流与三维点汇进行叠加, 使得能在规划空间内各处流速都不同时对AUV进行路径 规划, 且能设置固定目标点. 同时, 对障碍物形状进行改进, 考虑了椭球形障碍物的绕流流动. 仿真 结果表明, 改进的势函数能够在不同环境下为AUV规划出一条可行的航路。

基于势函数的多车自动驾驶交互

多车辆的分布式控制是近年来的一个热门话题。与传统的单体系统相比,多车系统需要更复杂的控制逻辑和算法来完成给定的任务。本文对多车辆系统建立势函数模型,通过周围车辆工况建立障碍物虚拟力场和目标点的引力力场,确保连通性和避障的前提下,进行路径规划并到达指定位置。利用matlab软件搭建仿真平台,并对模型进行了验证。优化后的结果表明,该模型有效地实现了多车辆的控制。

含混合储能直流微电网混合势函数建模及稳定性分析

针对含恒功率负荷的混合储能直流微电网大扰动稳定及储能变换器建模问题,在推导混合储能(hybrid energy storage system,HESS)脉宽调制开关网络等效模型基础上,提出了一种基于混合势函数理论的含HESS直流微电网稳定性判据及分析方法。首先,计及HESS充放电特性,将含HESS直流微电网系统的工作状态划分为buck和boost工作模式;接着,分别建立上述两种工作模式下基于脉宽调制开关网络等效模型的直流微电网系统混合势函数模型;最后,应用混合势函数理论第3稳定性定理,分别推导得到buck和boost工作模式下的直流微电网大扰动稳定性判据,并对比基于开关平均模型的系统稳定性判据,提出的稳定性判据推导方法对系统动态行为预测更为准确。仿真验证了所提稳定性分析方法的合理性以及混合势函数判据的先进性。

含摩擦作用叠梁应力势函数对煤层顶板的破坏研究

为了研究煤矿巷道顶板的破坏形式与机理,采用叠梁模型并引入应力势函数分析了叠梁模型中的应力分布状态;同时采用遍布水平节理与垂直节理对模型进行简化,结合摩尔-库伦强度准则分析了煤层顶板的破坏范围。结果表明:煤层顶板破坏的主要因素是由水平节理造成的离层以及由垂直节理造成的断裂;离层破坏域呈上陡下平的“类双曲线型”分布,断裂破坏域呈“拱形”分布;随着层间摩擦系数的增大,顶板离层破坏域高度和宽度显著降低,而弹性模量的增加对顶板破坏范围作用较小;随着间接顶的增大,顶板断裂高度逐渐降低、离层宽度逐渐提升。

基于势函数的多机器人编队协调控制模型仿真

与单机器人相比,如果多机器人编队协调控制性能过差会导致编队队形散乱,影响多机器人编队工作效率,为了提升多机器人编队协调控制能力,提出基于势函数的多机器人编队协调控制方法。依据一致性协议构建多机器人编队数学模型,利用势函数将多机器人编队数学模型由初始散乱状态转化为领导者-跟随者状态,将状态转化后的多机器人编队数学模型与Backstepping控制器结合输出控制策略,根据控制策略的期望方位调整领航方位,避免领导型机器人的运动轨迹偏离目标运动轨迹,实现多机器人编队的协调控制。仿真结果表明,所提方法控制下编队内各机器人步调统一,队形保持情况较好,说明该方法的协调控制性能较强。

基于不同势函数的正构烷烃物理性质分子动力学模拟

采用分子动力学模拟详细比较了4种常用势函数对正构烷烃物理性质预测精度的影响,提出了一种新的修正力场并对其进行广泛的验证,验证主要包括饱和两相密度、饱和蒸气压和自扩散系数等热物理和输运性质.之后,将改进力场应用于二元组分燃料热物性研究中,探究了不同混合比例条件下通过每种组分加权平均的方法估算混合物饱和热物性的准确度.研究发现,改进力场对正庚烷和正十二烷物理性质的预测与实验值较为吻合;在温度较低、正庚烷摩尔分数较高或者温度较高、正庚烷摩尔分数较低的工况下,通过加权平均得到的饱和物性值较为准确.

基于圆孔应力势函数法的核桃峪矿煤柱宽度确定

为了研究不同工作面尺寸以及不同地应力条件下的沿空留巷煤柱宽度确定方法,以甘肃庆阳核桃峪煤矿为背景,使用等效圆孔模型对矩形采空面进行替代,将煤柱简化为遍布水平节理与竖直节理的节理模型,引用弹性力学中应力势函数,结合摩尔-库伦准则对水平节理的剪切强度以及数值节理的剪切与拉伸强度进行分析;同时探究了不同等效圆孔半径和不同侧压系数下的煤柱抗剪强度曲线。结果表明:水平节理的剪切破坏是造成煤柱失稳破坏的主要原因,竖直节理的拉伸破坏主要集中在煤柱表面;同时,较大的等效圆孔半径会造成更大的影响范围以及更大的煤柱破坏面积;而较大的侧压系数能够提供给煤柱较大的围压,提高煤柱的抗压能力,进而使得煤柱的失稳破坏面积显著减小。该研究可以为煤矿开采工程中的沿空留巷煤柱宽度确定提供一种新的方法。

一类具有复权函数和两个不连续点的Dirac算子的逆问题

本文考虑了一类具有转移条件和复值权函数的Dirac算子的逆问题,采用了谱映射的方法得到了具有两个不连续点的Dirac算子的势函数在整个区间能被两组谱或Weyl函数唯一确定。

突变模型势函数的一般表示式及用于富营养化评价

通常的初等突变评价模型仅给出控制变量维数n≤4的突变模型的势函数及相应的归一化公式,对高维(n≥5)的复杂系统需将其分解为若干维数小于4的多层子系统后再递归进行,且一般只给出各评价结果的相对排序。通过对初等突变模型势函数形式和相应的归一化公式的观察、比较和分析归纳,推演出包括任意维的突变模型的势函数形式及其相应的归一化公式。将推导出的突变评价归一化公式和分层递阶降维突变评价模型相结合,实现对指标众多的复杂系统的评价和分类。将突变评价公式应用于北京市21个湖泊的富营养化评价,并与多种评价方法进行了比较。结果表明,除1个湖泊的评价结果有相邻一级之差外,其余20个湖泊的评价结果完全一致,表明推演出的高维突变势函数形式和归一化公式是合理的。将其用于湖泊富营养化评价具有简单、实用的特点。

基于自适应势函数塑造奖赏机制的梯度下降Sarsa(λ)算法

针对连续状态空间下的强化学习算法初始性能差及收敛速度慢的问题,提出利用自适应势函数塑造奖赏机制来改进强化学习算法。该机制通过额外的奖赏信号自适应地将模型知识传递给学习器,可以有效提高算法的初始性能及收敛速度。鉴于径向基函数(RBF)网络的优良性能及存在的问题,提出利用自适应归一化RBF(ANRBF)网络作为势函数来塑造奖赏。基于ANRBF网络提出了梯度下降(GD)版的强化学习算法——ANRBF-GD-Sarsa(λ)。从理论上分析了ANRBF-GD-Sarsa(λ)算法的收敛性,并通过实验验证了ANRBF-GD-Sarsa(λ)算法具有较好的初始性能及收敛速度。

基于导航势函数法的六自由度机械臂避障路径规划

以MOTOMAN MH6型机械臂为研究对象,运用导航势函数法对机械臂的无碰撞路径规划展开研究.根据机械臂的几何特点对机械臂进行简化,并结合球型包络算法分析了障碍物与机械臂碰撞的临界条件,计算出机械臂运动的自由空间.导航势函数法有效解决了传统人工势场法的"局部极小值陷阱"问题,由于预先消除了目标点以外的极小值,机械臂能够顺利到达目标点.通过数值仿真,解决了导航势函数控制参数的选取问题,并在基于OpenGL的虚拟实验平台中进一步验证了该方法的有效性和可行性.

三维管道内有旋流动的涡势函数拟变分原理

通过对一种能解决跨声速有旋流场的数学模型——赝势函数-涡势函数数学模型中的涡势函数进行详细的变分分析,并进一步对涡势函数原方程的数学改造,推导出新型数学模型中涡势函数的几种不同的变分原理,并提出对涡势函数边界条件的处理方法。

分子动力学模拟用贵金属势函数的应用与发展

势函数是用来描述介观层次系统中分子或原子间相互作用的一种数学模型,是在介观层次上进行材料显微结构分子动力学模拟的关键。针对贵金属及其合金总结了分子动力学模拟研究中常用势函数的类型、数学形式和基本参数,介绍了各种势函数在实际研究中的具体应用情况,分析讨论了贵金属势函数的构建和应用中急需解决的问题、以及势函数研究的发展趋势。

一种改进的势函数聚类多阈值图像分割算法

针对基于势函数聚类的多阈值图像分割算法的不足,定义了伪势的概念,并在原算法基础上提出了一种改进的图像分割算法。由伪势概念确定了伪势合并的判别方法,按照此方法,当相邻的两个峰之间的距离小于所定义的自适应模糊伪势因子时,则应该进行伪势合并。改进后的算法在计算剩余势函数时判断是否存在伪势,然后在势划分函数组的确定过程中相应地进行伪势合并计算。利用多幅图像进行了多阈值分割的仿真试验,结果表明,改进的基于势函数的多阈值图像分割算法具有更好的鲁棒性和分割效果。

势函数聚类自适应多阈值图像分割

提出了一种新的有效的图像多阈值分割方法．该方法通过构造图像的势直方图，利用势函数聚类进行自适应多阈值分割．由于其划分函数是四次势基函数，因此该方法可等效为势基函数对直方图的最佳拟合．该方法是一种自动确定划分类数的非迭代方法，具有速度快、划分特性良好、鲁棒性强的优点．几个典型实验也证明了这一点．

关于铁的势函数的研究

本文介绍了由Voter-Chen提出的嵌入式原子势模型(EAM),运用该原子势计算了单晶铁的弹性常数和在高压下的固固相变.模拟结果显示此EAM势描述铁的弹性常数与实验值有一定的偏离,但是却比较好的反映了铁在高压下的相变.此EAM势模型可以用来进一步研究铁在极端条件下的相变过程等,对相变的微观机制进行更细致深入的研究.