基于YOLOX的类增量印刷电路板缺陷检测方法

为了应对更加实际的增量式印刷电路板缺陷检测场景,本文将知识蒸馏与YOLOX相结合,提出了一种基于YOLOX的类增量印刷电路板缺陷检测方法。在只使用新训练数据的情况下,模型能够检测出所有学过的缺陷类型。通过对模型的输出特征和中间特征使用知识蒸馏来促进旧缺陷类别知识的传递,使得学生模型能够有效保留教师模型在旧缺陷类别上的检测性能。实验结果表明,本文方法能够显著缓解增量学习过程中的灾难性遗忘问题,在两阶段增量场景下,模型对所有缺陷的平均检测精度为88.5%,参数量为25.3×106,检测速度为39.8 f/s,便于工业设备部署的同时,可以满足增量式检测场景下印刷电路板(printed circuit board,PCB)质检的检测精度和检测速度要求。

基于IC曲线的锂电池早期ISC检测研究

锂离子电池内短路(ISC)是引发热失控事故的主要原因,ISC故障的早期识别对于降低火灾或爆炸相关的风险至关重要,传统的基于滤波容量增量曲线的检测方法容易受到干扰。针对如何提取容量增量曲线上的特征参数进行早期内短路检测问题,提出了一种基于二阶RC等效电路的电压重构模型。首先,使用传统滤波方法对锂电池进行容量增量分析,然后使用电压重构模型进行对比,并对电压重构模型进行抗噪声干扰试验,电压重构的误差仅为0.0008 V,为早期内短路检测工作奠定了基础。最后,在公开的试验数据上进行试验,研究了不同充电速率、不同电池类型对容量增量曲线的影响。在此基础上,得到了用于诊断短路故障的特征峰。试验结果表明,所提出的基于电压重构模型的方法能够有效对抗噪声干扰,为早期微内短路检测提供了参考。

基于增量容量曲线的锂离子电池微内短路故障诊断方法

锂离子电池内短路极易引发热失控事故,有必要尽早检测出锂离子电池内短路故障。然而锂离子电池在内短路故障发展的初始阶段,短路电阻阻值较大,难以被识别诊断。本工作提出了基于锂离子电池IC曲线的电池微内短路故障诊断方法。当电池发生内短路故障时,部分充电电流会流过短路电阻而不是参与锂离子电池内部电化学反应,因此短路电池与正常电池的IC曲线会存在微小差异,可以通过计算不同短路程度锂离子电池与正常电池IC曲线之间的均方误差(MSE)进一步放大故障电池与正常电池之间的偏差,进而对锂离子电池微内短路故障进行诊断,由短路电池与正常电池在相同电压区间内充电电量的差异,开发了短路电阻的定量计算方法。模拟和实验结果表明,本工作提出的方法可对阻值达到710Ω的电池微内短路故障进行准确检测,对于短路电阻的最大估算误差为6.1%,对老化电池进行的短路实验表明该算法对于老化电池也有较强的适用性。且该算法计算复杂度低,仅需要电池低倍率充电数据即可进行短路故障诊断,时效性较强,易于实际应用。此外本工作还研究了锂离子电池在发生微内短路故障时的温升效应,结果表明短路电阻为100Ω时电池表面最大温升为4.1℃,短路电阻为710Ω时最大温升为0.4℃,电池发生微内短路故障时温升特征不明显。

基于容量增量曲线与充电容量差的电池组微短路诊断方法

目前还没有一种有效的手段针对处于前期演化阶段的锂离子电池微短路进行检测,为此本文提出了一种基于电池充电容量增量(IC)曲线和充电容量差(DCC)变化规律的微短路故障诊断方法。首先确立锂电池短路故障与充电容量增量的关系,利用小波变换对IC曲线进行降噪,得出在不同电流倍率和温度下IC曲线最高峰(ICPV)与电池荷电状态(SOC)唯一对应。然后提出利用充电容量差DCC描述存在内短路的故障电池与正常电池的SOC差异,并据此得出锂电池微短路的量化方法。最后通过仿真分析与实验验证表明,在不同工况下循环测试均可获得电池微短路的量化信息,且诊断最大误差均小于8.12%。

低温环境非色散红外气体检测仪温控系统

由于红外热释电探测器在低温环境下易发生温度漂移,导致非分散红外(NDIR)二氧化碳(CO_(2))农业火灾检测仪受低温影响较大。针对上述问题,本文设计了一种应用于-40℃低温环境的探测器温度控制系统。给出了NDIR农业火灾检测仪的原理,探究了热释电探测器温度漂移现象,在此基础上,设计了以STM32F103为核心的温度控制系统。将温度控制系统集成于火灾检测仪中,在-40℃环境温度下,将探测器温度从20℃起始温度控温,稳定在21℃的响应时间为16 s,温度波动的1σ值为0.0126℃,响应时间和稳定性均满足低温环境下的控温需求。在控温条件下,对传感器进行了标定,将气体标定实验得到的吸收通道与参考通道电压信号的一次谐波幅值比和标准气体浓度值进行指数拟合,拟合优度达到了99.852%。利用纯氮气(N_(2))样品,对检测仪进行了25 min的稳定性测试,测得的浓度波动范围为-28.12876×10^(-6)~27.2405×10^(-6)。引入Allan方差进行评估,当积分时间为0.25 s时,检测下限为1.21301×10^(-6);当积分时间为114.75 s时,理论上系统的检测下限可达到4.8225×10^(-7)。实验结果表明,该温度控制系统可以保证火灾检测仪在低温环境下的正常工作。

新型电导增量与自适应滑模控制的最大功率跟踪算法研究

针对传统光伏最大功率点跟踪算法存在适应环境变步长搜索能力差、动态响应速度慢、稳态跟踪精度低的问题,提出新型电导增量法与自适应滑模控制相结合的最大功率跟踪(MPPT)方法。该方法构建关于环境参量的变搜索速度函数与功率⁃电压微分绝对值(|dP_(pv)dU_(pv)|)的sigmoid函数,共同预测参考输出电压的步长,以提高不同环境下最大功率点的搜索速度与精度;具有自适应调整比例积分参数的滑模趋近律,克服了传统滑模控制固有的抖振问题,提高了最大功率点跟踪的动态响应速度与稳态精度。仿真结果表明:在光照强度、温度的各种变化下,与基于传统滑模控制的变步长电导增量法对比分析,所提控制策略的最大功率输出曲线跟踪速度快、精度高,且光滑平稳,无明显振荡,能有效提高太阳能的利用效率。

应用于反射式编码器的光电集成芯片设计

为满足反射式光电编码器的应用需求,设计一款集成光电二极管阵列、跨阻放大器、全差分放大器以及偏置电路的光电芯片。首先,根据反射式编码器的成像原理设计光电二极管阵列。然后,设计可调增益跨阻放大器、全差分驱动放大器级联作为增量信号处理链路,降低读出信号的噪声同时提高带负载能力。接着,集成具有宽电源电压输入范围以及较好的电源纹波抑制能力的偏置电路。基于0.35μm光电CMOS工艺进行流片,通过搭建测试环境,光电集成芯片可以在3.5~6 V宽电源电压范围内正常工作,且在电机转速6 000 r/min内输出的增量信号正交性良好。角度测量结果表明,正反转情况下角度测量误差最大值分别为4.752″和5.04″。在5 V供电电压下电路的直流功耗为66.5 mW,整体芯片面积为5.91 mm×2.81 mm。能够满足光电芯片高度集成化、较好的信号正交性、宽电源电压输入范围、高电源纹波抑制能力等要求,适用于反射式光电编码器。

基于概率地震需求分析的750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系地震易损性模型

变电站作为电力系统的枢纽,其抗震性能评估尤为重要,其中罐式断路器耦联体系是变电站中的重要设备之一。为研究750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系的抗震性能,采用增量动力分析(IDA)以及概率地震需求分析(PSDM)相结合的方法评估了其地震易损性。首先分析了750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系的结构特性和震损特征,构建了有限元模型。通过增量动力分析(IDA),以地面峰值加速度(PGA)为地震动输入参数,得到关键易损部位的地震响应。在此基础上,通过概率地震需求模型(PSDM)生成了每个易损部位在不同震损状态下的地震易损性曲线。最后,基于可靠度理论计算得到了750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系的地震易损性模型。结果表明,可以确定该结构在不同PGA下发生完全、严重、中度和轻微损坏的概率,反映了结构的抗震性能水平,例如当PGA达到0.6 g时,750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系4种破坏状态的概率分别分0%,1%~5%,88%~93%和100%。

惠普忆阻电路的线性叠加分析

基于惠普(HP)忆阻器的元件特性,该文分析了惠普忆阻器的数学关系式,惠普忆阻元件的内部状态变量与忆阻阻值之间存在增量线性关系,在外加电压下惠普忆阻器阻值的变化可叠加,得出了惠普忆阻电路具有线性叠加性的结论。通过PSpice电路仿真验证上述结论的有效性和正确性,为叠加定理在含惠普忆阻器及线性元件的线性电路中的使用提供了理论分析支撑。

同塔四回输电线路参数带电测量

为了解决同塔多回线路各参数的测量,探讨了基于GPS技术的互感线路参数带电测量理论及方法。论述了采用的基本原理“增量法”后论证了其数学模型并简单介绍了所采用的测量系统。以大连南雁500 kV线路参数测量工程项目为例,介绍了同塔4回、并存在多条互感线路条件下的线路参数带电测量技术及实施步骤及测量结果,用其它测量方法对部分测量结果的检验表明,文中介绍的带电测量方法基本可满足工程需要。对该方法需进一步改进和提高之处作了简要的阐述。

局部阴影条件下最大功率点跟踪改进算法

利用MATLAB对光伏阵列在不同阴影情况下的输出特性进行仿真,并总结出光伏阵列可能出现局部最大功率点电压与开路电压之间的规律。根据该规律提出改进型电导增量法,将参考电压依次设为可能出现局部最大功率点的电压以避免漏掉任何一个峰值点,并通过比较这些局部最大功率点,追踪到全局最大功率点。设置参考电压阈值以判断是否存在局部最大功率点,减少搜索时间。仿真结果验证了该算法在有、无阴影的情况下都能准确搜索到全局最大功率点。

印刷电路板焊点的智能检测

为了提高在线自动光学检测系统(AOI)的自动化程度,提出了一种基于增量聚类的智能焊点检测方法。首先,设计了在线智能AOI的系统框架。然后,根据焊点外观进行归纳分类,将关键子区域的面积特征应用于焊盘特征的量化与提取,将每类样本聚类为若干子类从而实现对多批次焊点的检测。最后,提出一种增量聚类算法,在线检测过程中系统可根据人工维修站反馈信息自动学习新的样本并调整相关检测参数。为了提高增量学习的效率,每次增量学习之前选择少量代表样本用于增量学习。采用提出的AOI系统检测焊点,准确率可达96.5%,平均每个焊点耗费9.3ms。结果表明,本文提出的检测方法不仅可以对多批次的焊点缺陷进行有效识别,且对生产中工艺条件的变化有自适应能力,智能化程度较高,具有较强的实用价值。

配电网三相负荷不对称的线损分析

通过分析三相不平衡线路的线损,用全电流经坐标转换的方法研究了角度不对称时的三相不平衡对线损的影响,推导出了线损增加率与相不平衡度的关系公式,并给出了配网中常见几种负荷不对称时的线损分析结果。推导出的线损增加率与相不平衡度的关系公式,大大简化了分析计算工作,可以直接用于配电网三相负荷不对称的线损计算中。算例结果表明,考虑角度不对称时的线损增加率更接近于现实值,对准确地计算配网中的线损更有指导意义。

基于SVM增量学习算法的煤矿高压断路器故障模式识别方法

高压断路器故障模式的准确识别是矿井电网智能化发展过程中的重要支撑环节。针对高压断路器故障数据不易获取且故障样本较少的问题,提出了一种支持向量机与增量学习算法相结合的故障识别方法,确定了以断路器控制回路电流信号、电压信号以及分合闸振动信号为状态监测量,模拟了弹簧松动、铁芯卡涩、供电异常与线圈老化4种常见故障,提取了故障特征量并建立了故障数据样本与增量学习数据样本,采用支持向量机增量学习算法训练得到了故障识别模型,并利用新增数据样本对其进行了验证。结果表明:支持向量机增量学习算法可准确识别上述4种常见故障,并可以通过对新增样本的不断学习进一步提高识别精度。

改进自适应变步长光伏系统最大功率跟踪

为提高对太阳能的利用率,减少能量的损失,需要对光伏电池的输出进行最大功率跟踪。文章建立了通用的太阳能电池数学模型,结合太阳能电池的功率-电压和电流-电压输出曲线特性及两者之间的数学关系,提出了一种基于Boost电路的变步长电导增量法。该方法能根据外界环境的变化,简单快速计算出此刻外界环境下唯一一个特殊点的值作为自适应变步长,比传统的变步长或者固定步长方法更合理,同时减少了参数确定的人为因素对于仿真结果的影响,可以快速精确地实现最大功率跟踪。

模拟电路故障诊断的 VIM 验证算法

提出了一种模拟电路故障诊断的新算法—ＶＩＭ验证算法，该方法只需对被测电路进行一次激励和测量就可定位故障支路．文中详述了算法的理论推导过程，并给出了计算机模拟结果．

基于有限量测数据的主动配电网电压暂降源精确定位策略

准确定位电压暂降源,对提高供电可靠性、明确供需双方责任具有重要意义。目前,基于有限电能质量(PQ)监测点量测数据和配电自动化提供的网络实时信息,通过短路电流计算,进行配电网电压暂降源精确定位成为研究热点之一。但现有方法存在不区分暂降源类型,需遍历所有母线、计算量大、过渡电阻估计不准确影响定位精度、难以适用于多源主动配电网等不足。该文提出一种适用于主动配电网的电压暂降源精确定位策略。针对基于序功率增量方向原理确定的暂降源候选区域,进行电压暂降成因辨识。对于由短路故障引起的电压暂降,基于考虑分布式电源接入和过渡电阻影响的主动配电网短路电流计算方法,以故障位置、过渡电阻为优化变量,以最小化有限观测点处故障电流、电压的计算值与观测值误差为目标,建立寻找最邻近母线和寻找准确故障位置的分步优化模型并采用智能优化算法求解,实现精确定位。基于改进IEEE 34节点配电网算例验证了本文方法的有效性,并通过与现有方法的结果比较说明了所提方法的优越性。

一种改进的电导增量法的MPPT实现策略

分析了传统的电导增量法在光伏MPPT中的原理,并针对光照骤变下而引起光伏输出功率及光伏内阻同时发生骤变这一状况,导致了随后的最大功率追踪发生了较大的振荡,而以往的MPPT技术关注于条件骤变后的跟踪速度的改进,因此提出了一种新的改进方法,即通过及时地对Boost电路的占空比信号D进行相应的补偿。仿真结果表明,该方法可以显著改善振荡同时加快跟踪速度。

基于结点电压增量的模拟电路多故障诊断方法研究

针对模拟电路多故障诊断中经常可能遇到的可测点不足和测试量受限的问题,提出了基于结点电压增量的模拟电路多故障诊断方法.推导了基于4个测试点电压增量的双故障诊断方程,给出了诊断流程和仿真实例.理论分析和实验结果表明,该方法可用于线性模拟电路的多故障诊断,对硬故障和软故障均有效,在可测点不足和测试量受限的条件下具有优越性,适合大规模线性模拟电路的多故障诊断和测试.

基于CPLD设计的增量式时栅传感器增量信号处理电路

介绍了增量式时栅位移传感器的工作原理,在分析信号产生及增量测量方法的基础上,采用D触发器工作原理设计了防重复计数电路模块,并采用VHDL语言设计了增量及方向信号产生电路模块,解决了时栅传感器信号处理电路的增量信号输出问题。通过对增量信号处理电路在CPLD中的综合时序仿真,验证了电路设计的正确性。CPLD可再编程的特点便于后续开发对传感器测量处理电路的升级。