Grid-Scan定位算法的虚拟锚节点策略改进

针对无线传感器网络中Grid-Scan算法定位精度较低的问题,提出了一种基于虚拟锚节点策略的Grid-Scan定位算法。具体做了三个方面的工作:对未知节点设置可定位阈值,邻居锚节点数大于可定位阈值的未知节点使用Grid-Scan算法进行定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;邻居锚节点数小于可定位阈值的未知节点利用极大似然法完成定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;锚节点及虚拟锚节点共同参与对剩余未知节点的定位。仿真结果表明,改进算法在不同锚节点密度、不同通信半径和不同栅格大小的网络中以及通过不规则传播模型后都具有较好的定位精度。

自由节点差分法寻点策略研究及验证

混合网格具有良好的贴体性,适用于Navier-Stokes方程的计算,但在网格交界面处需要通过插值进行流场信息交换,而这一过程会引入误差。陈洁等提出了一种适用于无序网格点的自由节点差分计算方法,该方法可对重叠网格交界面流场进行差分计算,无须采用插值方法进行流场信息传递,解决了插值方法引入误差的问题。但该自由节点差分法的计算模板需要从中心点周围的点云中选择网格点构成,不同选点策略对计算结果的影响不同。针对自由节点差分法的选点需求,本文综合考虑角度、正交性、距离等因素,提出了几种不同选点策略,并利用数值实验进行了验证。结果表明,本文提出的选点策略符合自由节点差分法的构造思想,均能获得稳定的收敛解,其中模板点与中心点距离对计算精度影响最大,是选点策略的首要影响因素。

复杂外形下网格自动生成及流场计算新框架

针对计算流体力学工程应用中复杂外形下贴体网格难以全自动生成的问题,介绍了一种全新的自动化网格生成及计算新框架。新框架包括网格线允许交错的贴体网格生成、计算模板自由选点的差分计算和差分计算中坐标变换几何诱导误差消除等3个算法模块,实现从物面水密网格导入到流场计算结果输出的全流程自动化处理。网格生成算法从物面点矢量出发,根据给定的贴体网格层高、增长倍率、层数等参数一次性生成贴体网格,删除重叠部分网格,并重构出自由节点有限差分法计算需要的计算模板;自由节点有限差分法利用重构的计算模板,完成流场参数的差分求解;坐标变换几何诱导误差消除算法用于消除差分计算中从物理平面变换到计算平面时引入的几何诱导误差,实现保自由流,提高计算精度。验证结果表明,新框架在复杂外形下能够自动生成网格,显著提高了网格生成效率,同时计算精度与常规方法计算精度相当,具备工程实用价值。

电力电子化受端省级电网宽频谐振稳定性研究

电力系统宽频谐振是近年来出现的新问题,受非同步机电源的控制器动态特性、输电网络的网架结构及元件参数影响较大,在次同步频段、超同步频段和高频段均有分布。江苏电网作为典型的受端省级电网,“十四五”期间风力、光伏等新能源发电装机容量提升至68000 MW,占比达到34.8%;省外来电总量预计达到45440 MW,约占2025年最大负荷的30%。综上,高度电力电子化将成为未来江苏电网的主要形态,宽频谐振问题将成为威胁电网安全稳定运行的制约因素。首先,提出了阻抗分析法,与特征值分析法、时域仿真分析法进行比较,阐述了阻抗分析法的优缺点和适用范围;其次,在IEEE 39节点的典型系统中论证了阻抗分析法在大电网对宽频谐振进行分析研究的正确性和可行性;最后,通过阻抗分析法在江苏电网的应用,总结得出“十四五”江苏电网宽频谐振稳定特性及相应的控制策略。

一种地网腐蚀故障诊断的新算法

为解决地网腐蚀的定位问题,基于新标准对接地网在概念上的变化,提出并解决了基于场路结合的不等电位模型的地网腐蚀故障诊断的方法;针对地网腐蚀时的导通电阻变化,验证计算了地网腐蚀时地表电位分布及最大跨步电势、接触电势发生处的位置。通过编程实现了数值模型的计算机求解,其方法是通过求取地网各支路散流电流及节点电位来获得各支路的导通电阻值,并通过腐蚀前后各支路导通电阻值的变化来判断地网的腐蚀情况。同时,该模型对于入地电流频率在几十kHz下仍可考察地网的运行情况。实际结果表明,本文方法与试验结果吻合,具有较高的可信性。

考虑节点间距的无线传感网络节点分配算法

节点间距在无线传感网络中分配的不合理,将导致算法存在节点能耗高、吞吐量低、分配效果等问题。为此,在考虑节点间距的基础上,提出了无线传感网络节点分配算法。分析无线传感网络在节点分配过程中的约束条件,在此基础上采用网格路由方法划分无线传感网络监测区域,结合贪婪算法实现无线传感网络节点的分配。仿真结果表明,所提算法的节点分配最高能耗为2.8×10^(-11)W,分配后最大跳数为2,最高时间为0.62 min。由此证明所提算法具有一定的实用性。

油罐目标表面温度场特性研究

针对油罐目标在军事打击中的重要战略地位,提出了一种油罐目标温度场的建模方法。首先,分析了油罐目标的结构特性,在此基础上简化了目标结构,将油罐体分为5个部分、采用2种坐标系进行分析;其次,对油罐目标进行了网格划分,明确了各节点之间的几何关系;然后,分4种情况分析了不同控制体的热平衡状态,建立了控制体的热平衡方程;最后,通过建立控制体的温度平衡模型,联立求解得出油罐目标表面的温度场。实验结果表明,仿真温度曲线与实测温度曲线的变化规律一致,能够真实地反映目标表面的温度变化,文中所提方法,为进一步研究目标红外辐射特性提供了理论支持,具有重要的理论意义和现实意义。

关注区可变的实时仿真方法与平台

交直流混合电网的实时仿真既要考虑电力电子设备的开关特性,又要保证适应较大的电网规模,在实际工程中面临诸多困难。给子网络赋予动态可变的关注标志,对关注子网络采用存储压力小的节点消去法,对非关注子网络采用计算量少的线性组合法,从而保证骨架型节点电压法的实用性。在Xilinx公司的Virtex-7 FPGA VC709开发板中,采用无缝的并行化仿真计算程序对接方式和灵活的结构参数查询方法解决了现场可编程逻辑门阵列资源的紧缺问题,设计了一种关注区可变的实时数字仿真平台。以典型的交直流混合电网为例,仿真验证了所提方法的可行性与所研发平台的有效性。

复杂电网中电压跌落凹陷域的仿真分析

随着现代电网技术的发展,用户对电能质量要求日益增高,为向系统中某特定母线连接的敏感负荷遭受电压跌落影响的可能性提供分析依据,基于虚拟节点法对电网中电压跌落凹陷域进行分析研究。以新英格兰39节点系统为例分别对4种短路故障(单相短路接地故障、相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障)下的凹陷域进行仿真分析,得到4种故障下该系统的凹陷域分布,仿真结果验证了虚拟节点法的有效性并为其在复杂电力系统中的应用提供了依据;同时研究系统中变压器中性点不同运行方式以及系统中机组启停对凹陷域的影响,对比不同结果可知,适当改变系统中部分变压器中性点运行方式可以对系统中接入的敏感负荷带来有利影响,而且发电机的启停对凹陷域的影响较大。

含冷热电三联供的微能源网能量流计算及综合仿真

首先给出了微能源网的定义,然后基于能源集线器的概念,建立了冷热电三联供(CCHP)系统的能量流模型;并将其作为配电网与天然气网的耦合节点,推导了适用于天然气网能量流计算的有限元节点法,提出了一种电—气耦合微能源网的能量流计算方法。提出了CCHP供能率的指标。以openDSS和MATLAB为平台,对含CCHP的微能源网进行综合仿真,分别计算了以电定热和以热定电两种典型运行方式下夏季典型日的逐时能量流。计算结果表明,所提出的能量流计算和综合仿真方法可用于分析微能源网的能量流,CCHP供能率指标可以反映微能源网电—气能源的耦合程度。

基于注入空间安全域的电网自愈决策

为预防连锁停电,提出了一种电网自愈控制模型.该模型由相互协调、联系的故障后排除线路过载的紧急切负荷以及故障排除后恢复被甩负荷供电的最小发电调度2个子模型共同构成.通过热稳定安全域和割集静态电压稳定域,将模型中的线路电流约束以及系统电压稳定约束表示为一组以节点注入功率为变量的线性不等式组,从而简化了模型的数学表达形式,提高了求解效率.该自愈模型可采用扩展的节点对集方法进行统一求解:由紧急切负荷模型所求得的节点对切负荷操作序列及其操作方案,即可作为负荷恢复模型的输入量.通过算例对所建立的自愈控制模型及求解方法进行了校验.结果表明了该自愈控制模型及求解方法的有效性.

空心半螺栓球节点的弹塑性分析研究

采用２０节点３维等参元对一种新型空心半螺栓球节点的弹塑性变形状态进行了有限元分析通过节点的电测试验。

基于节点电压法的变电站接地网腐蚀数值计算

针对地网腐蚀后接地阻抗以及地表点位变化的问题,采用基于不等电位的节点电压法,计算了接地网腐蚀前后接地阻抗以及地表点位的变化情况。该方法可判断地网的腐蚀严重情况;可根据具体的腐蚀情况提供地网腐蚀后的改造方案。该模型对于入地电流频率在几十千赫兹下仍可考察地网的运行情况。

基于节点改善策略的伪谱轨迹优化

基于Legendre-Gauss-Lobatto(LGL)伪谱法(PSM)求解最优控制问题的原理,研究了有限推力轨迹快速优化设计以及计算节点和效率改善策略。对远程变轨动力学模型进行了无量纲化处理,并设计了初值生成和串行优化求解策略,用来提高多变量多约束大规模稀疏非线性规划问题的收敛性。结合极小值原理推导了问题的最优性必要条件,基于协态映射原理设计了数值解的最优性验证方法。利用二阶微分方程技术消去部分状态量,建立了节点和计算效率改进模型,并讨论了该策略的相关数值处理技术。仿真结果表明,本文的算法可以快速地提供应用于实际飞行任务的最优解,节点改善策略在保证计算精度的同时,有效降低了计算收敛时间。

动态无线传感器网络中的移动节点定位机制研究

为了提高动态无线传感器网络在目标跟踪、入侵检测、姿态检测、环境监控等应用中的准确性,文章提出了一种移动节点的定位机制,运用概率栅格方案确定移动节点在监测区域的概率分布,由带权重的离散采样集估计出考察时刻移动节点的概率分布,并通过统计实验方法完成移动节点的自定位。该定位机制无需对无线传感器网络的先验知识和节点移动方向进行假设,利用低密度的锚节点即可得到较高的定位精度,能够有效地利用移动节点的移动性,降低不确定性因素的影响。仿真实验结果验证了该定位机制的有效性。

基于C#语言的深沟球轴承优化设计软件

以深沟球轴承为研究对象,以轴承额定动载荷为优化设计目标,采用数组遍历法与网格节点法相结合的方法对球组节圆直径、钢球直径、钢球数量等参数进行优化设计;再结合计算机高级编程语言C#及Excel开发了深沟球轴承优化设计软件,并对内外圈、保持架等详细参数以及相关偏差进行选型计算。最后将该软件优化设计的额定动、静载荷和RomaxCLOUD优化设计结果对比,误差在允许的范围之内。

甘东南及邻区地震密集区与历史强震的关系探讨

甘东南及邻区活动断裂发育、新活动性强,历史及现代强震频发,是探讨现代地震密集区与历史强震关联性的理想地区,也是发展和检验网格点密集值法及其适用条件的有利地区.本文选取介于西秦岭北缘断裂带与东昆仑断裂带东段之间,以走滑活动为主的甘东南及邻区为主要研究区域,采用网格点密集值法对该区1970年以来仪器记录的1~5级地震进行计算分析,划分出16个地震密集区.通过分析每个地震密集区内地震活动的时空分布特征,判断地震密集区与历史强震之间的对应关系,归纳总结不同震级历史强震对应地震密集区的持续时间,同时给出运用网格点密集值方法校核甘东南及邻区历史强震的限定条件.研究结果表明,约87.5%的地震密集区对应着历史强震,表明二者之间有较密切的关联性;而且地震震级越大,其对应地震密集区持续时间越长,二者之间的边界曲线拟合关系为:T=4.5×10^(-7)×(M-0.1)^(11,15).

基于网络拓扑结构的大电网可靠性评估

网络拓扑结构的合理程度直接影响电网运行的可靠程度,为此,根据最小割集法对大电网进行基于网络拓扑的可靠性评估。因最小割集法受计算规模的限制,所以首先从电压等级、供电方式等方面对输电网进行分层分区,然后运用最小割集法对每个供电分区进行可靠性计算,从而实现对较大规模电网整体的可靠性评估。计算过程中,考虑了元件的计划检修等实际电网运行方式。选择IEEE_RTS79为测试系统,用MATLAB软件为编程工具,编程验证了所提算法的有效性。

接地网不等电位数值计算方法

介绍了导体的自阻与互阻的计算方法,分析了接地网不等电位的数学模型。通过节点电压法,得到按照指数函数规律布置接地导体可以降低接地网接触电压的结论。结果表明:采用不等间距布置方法可以使得电位分布更加均匀,确保人身安全与系统可靠的运行。

一种接地网雷电流冲击数值模型模拟的计算方法

通过傅里叶级数对双指数函数的雷电流进行分解,得到各个频率分量。在此频域特性的基础上提出一种计算接地参数的等效模型,利用电路的节点电压法得出接地网雷电冲击数值模型模拟的计算方法。根据该方法运用MATLAB进行编程,将运行的结果与权威的接地分析软件CDEGS的结果相比较,证明了提出的计算方法正确、可行。