舰船磁特征磁矩量法的图形处理单元加速计算研究

磁矩量法(MMM)非常适合用于舰船等铁磁目标的磁场特征建模,因为这种方法不需要对空气等非铁磁区域进行网格划分,然而这种方法需要存储和处理稠密的满阵,计算时间很长,矩阵存储需要非常大的存储空间。联合采用MMM和多层自适应交叉近似(MLACA)法虽然可以显著缩减内存需求和计算时间,但对于求解精细划分网格的问题,计算时间还是太长。将具有强大并行计算能力的图形处理单元(GPU)用于加速具有天然良好并行特性的MLACA法,并给出了相应的并行计算格式,实现了舰船磁特征MMM的大规模并行加速计算。典型算例结果表明,GPU并行计算的加速比超过120倍,对于精细划分为100 000薄壳单元的舰船壳体,其计算时间也仅有约4.3 min.采用该方法的计算结果与商业有限元软件相比差别小于1%,为舰船磁场的大规模建模提供了一种快速、精确、简便的数值计算工具。

攀枝花铁精矿特性及提铁降杂试验研究

攀枝花铁精矿中硫含量较高,硅、铝、钙、镁等杂质成分也有一定的去除空间,经细磨-磁选-浮选试验研究,获得了TFe品位56.60%,硫含量0.32%,总回收率95.20%的良好试验效果。原料与产品的成分分析表明,提铁降杂效果较为明显,与工艺矿物学研究结果相符。

基于并行动态学习型免疫算法的永磁同步电机状态监测

为提高永磁同步电机(Permanent magnet synchronous machine,PMSM)系统参数辨识与状态监测效率,利用图形处理器(Graphics processing unit,GPU)并行计算与人工免疫技术相结合的研究方法,建立面向永磁同步电机系统基于GPU并行动态学习型免疫进化的参数估计与状态监测模型.为提高算法的动态跟踪性能,在抗体演化进程中,通过知识学习策略来引导算法进化过程,首先将抗体群划分为B细胞群、浆细胞群以及记忆细胞群,对处于不同进化群体中的抗体分别设计免疫综合学习策略、免疫反向学习策略和高斯学习策略,以增强抗体间的信息交互;接着,应用图形处理器并行计算技术进一步加速算法求解过程;最后,将所提算法应用于永磁同步电机系统参数辨识与状态监测中,实验表明,所提方法能同时准确地对电机的定子电阻、dq轴电感和永磁磁链等系统关键参数进行估计.依据参数变化实现对系统运行状态进行在线监测与预警.计算结果表明,GPU并行技术能大幅度提高计算效率.

稀疏磁共振图像重建算法的GPU并行设计与实现

基于压缩感知CS(Compressed Sensing)理论的稀疏磁共振图像MRI(Magnetic Resonance Imaging)重构算法包含大量的浮点运算,重构所花费的时间要远远大于傅里叶正反变换重构算法。针对该问题,利用图形处理器GPU(Graphic Processing Unit)强大的并行处理能力,在NVIDIA CUDA(Compute Unified Device Architecture)的框架上对正交匹配追踪OMP(Orthogonal Matching Pursuit)算法进行并行化的设计与实现。实验结果表明,基于GPU实现的算法具有较高的迭代重构速度,对1 0242大小的磁共振图像的重构仅为1.4秒,是CPU实现的24倍,可以满足实际应用对实时性的要求。

双处理器实现无位置传感器开关磁阻电机控制

介绍了针对开关磁阻电机的调速控制系统无位置传感器系统磁链计算实时要求,提出了采用双处理器的开关磁阻电机控制系统方案。该方案采用双口RAM实现DSP和单片机之间的数据交换。目的在于充分发挥DSP和单片机系统各自优势,实现开关磁阻电机绕组磁链的精确计算。实验结果表明,该方案可行性,能够实现开关磁阻电机的无位置传感器控制。

1.5 kW级磁聚焦霍尔推力器阳极电源设计

介绍了1.5 kW级磁聚焦霍尔推力器阳极电源的设计,针对电源输入输出电压宽范围、高升压比的特点,设计了变压器原边并联,副边串联的双变压器结构;为了提高效率,分析了滞后臂实现软开关的实现条件;为了抑制整流二极管反向恢复的电压尖峰,变压器原边使用了两个钳位二极管且在变压器副边采用了CDD无损吸收电路。针对霍尔推力器负载特点,设计了双零点三极点补偿器,提高了电源的动态和稳态特性。最后,给出了产品实物及滤波单元原理并验证了方案的合理性。

磁共振扩散张量成像数据分析中基于统一计算设备架构的高速行处理求解超定线性方程组方法

目的提出一种运行于普通个人电脑平台上的并行方法,用于求解MR DTI中的超定线性方程组。方法利用统一计算设备架构(CUDA)使中央处理器(CPU)与图形处理器(GPU)协同求解超定线性方程组。CPU用于数据准备与生成扩散矩阵,GPU中的大量流处理器并行用于迭代计算。结果 CUDA模式下行处理运算速度远快于CPU串行计算,图像矩阵增大时这一优势更加明显。结论与CPU串行模式相比,CUDA模式可显著提高DTI数据处理速度。

CAHN－2000磁天平的调试与数据处理系统的研制

叙述了ＣＡＨＮ－２０００磁天平（美国）调试过程中如何解决液氮温区的测试，自制了磁天平与计算机的接口，编写了数据采集、处理和控制等方面的软件，节省了几万美元，部分指标超过原配套水平。三年来仪器在对国内外开放过程中，液氮温区的工作一直正常，实测了上千个样品，提供的数据已撰写数十篇文章在国内外刊物上发表。由此说明，要充分发挥进口仪器的使用效率，必须对仪器的工作原理、结构特点有透彻的了解，同时要有相当的自制配套能力。

基于GPU加速的磁共振血管造影图像的并行分割与追踪算法

在应用磁共振血管造影图像进行临床诊断时,临床医生往往需要提取感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)的部分血管.这个工作传统上需要手工进行,费时费力.该文提出一种并行的血管分割与追踪算法,利用现代图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)所具备的大规模并行计算能力进行快速的血管分割.首先将三维图像网格化为共面的立方体,并行处理每个立方体,确定立方体中哪些表面有血管通过,以及立方体中哪些体素包含血管.之后再将该结果用于串行的全局分割与血管追踪处理.实验结果表明,利用这种先并行后串行的方法,可以在1 s之内完成全脑血管的分割,分割的结果也更准确.

强磁选机“自车自”加工装置的设计

针对3.2 m平环强磁选机磁极框架中磁极圆弧加工困难和同轴度、垂直度难保证问题,设计制作了自动走刀"自车自"加工装置,解决了磁极圆弧的加工,保证了上、下磁极园弧中心与上、下横梁轴承座中心的同轴度及磁极中心与横梁端面的垂直度。使用该装置加工的强磁选机经装配后转盘与磁极之间间隙均匀,强磁选机使用后各项指标达到或超过设计要求,提高了原料金属利用率,为企业节约了成本。

基于数据采集卡和GPU的MRI信号接收设计

针对磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)的信号接收,提出一种基于高速数据采集卡和图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)的接收方法.采样每一行数据时,在谱仪输出触发脉冲的控制下,数据采集卡对前置放大器输出的信号进行直接采样.然后,使用GPU并行实现数字混频、多级滤波抽取和图像重建.GPU具有很高的运算速度,信号处理过程中可以根据需要灵活地实现滤波器的组合.同时,数据全部采用双精度浮点类型,保证了很高的运算精度,提高了重建图像的信噪比.MRI实验证明了该信号接收方法的可行性.

空气净化器电机用永磁铁氧体多极磁环研制

针对空气净化器电机用多极磁环的技术要求，采用铁氧体干压粉料生产多极磁环。介绍了整个工艺过程，重点阐述了利用有限元分析软件设计的永磁取向器结构及其磁通密度分布。实测结果表明，该方法制作的永磁取向器磁通密度峰值（8个极）为8450～8650G。以此制备的8极多极磁环具有良好的正弦波磁通密度分布，磁通密度峰值处于1794~1833G之间，平均值为1820G，满足设计要求。

ProMAX处理系统常见问题及解决措施

地震资料处理系统在地球物理勘探项目中的作用至关重要。ProMAX处理系统是一款非常常见的地震资料处理系统,其特点表现为具有良好的交互性、强大的解决实际地震数据处理问题的能力、广泛的适应性和高度的灵活性;其常见问题表现为系统环境配置、磁带机、绘图仪等相关联设备不能正常工作。基此,以曙光A650(r)-G机型、操作系统Redhat AS4.7、Release2003、3592-E05和OYO GS636-2为例,分析并提出了上述相关问题的解决思路及措施,希望对系统管理员及处理人员有一定的借鉴和参考作用。

基于图形处理器加速Wave-CAIPI重建的改进共轭梯度法

Wave-CAIPI是一种利用多通道线圈和k空间螺旋轨迹采样来加速磁共振成像的新3D成像方法。然而,Wave-CAIPI采集的3D数据对于重建计算是巨大的。为了加速重建过程,该文使用基于图形处理器改进的共轭梯度算法实现了Wave-CAIPI重建,减少了重建时间。水模数据集和体内人脑数据集的实验表明,基于图形处理器的Wave-CAIPI重建可以获得与传统基于中央处理器的WaveCAIPI重建类似的图像结果,且重建效率显著提升。

在线机械性能检测系统在冷轧带钢生产中的应用

针对目前应用的在线机械性能检测系统缺乏实时性、连续性等问题,设计了一种新的在线机械性能检测系统。介绍了系统的基本原理以及构成,并对软件系统的数据回归分析进行了研究。EMG公司推出的在线机械性能检测系统是一种板带机械特性在线测量系统,主要检测带钢的抗拉强度、屈服程度和延展性等性能。该测量装置采用电磁感应原理来实现系统的高度灵活性,同时它的控制策略、通信方式均体现了设计的效率性、实时性。在线机械性能检测系统能够连续记录每个钢卷沿长度和宽度方向的机械特性,并且能够根据记录使操作人员实时地了解带钢性能质量,进而发现问题。实际应用中,该系统具有良好的稳定性和可靠性,为山钢日照公司冷轧工程生产高质量汽车钢板提供了可靠的在线机械性能分析。

基于图形处理单元加速的磁共振重建算法研究进展

在磁共振成像(MRI)技术领域中,减少图像采集时间,提高重建速度一直以来都是重点研究方向,但一些重建算法在运算过程中耗费了大量时间,故针对磁共振重建中的全面自动校准部分并行采集(GRAPPA)算法、网格(Gridding)重建算法以及快速傅里叶变换(FFT)的数个关键算法,利用图形处理单元(GPU)技术所具备的大规模并行计算能力,对这些算法进行加速优化。其测试结果表明,GPU技术加速优化效果显著,且计算结果准确。为此,结合软件和硬件技术,从MRI算法结构的特点出发,分析其重建算法,并验证了算法通过GPU提高图像重建速度,GPU技术在未来磁共振图像重建领域将得到更广泛的应用。

SF6气体在线净化处理对设备内部磁场分布的影响研究

为衡量SF6气体在线净化处理能否满足设备内部电磁除杂需求,研究SF6气体在线净化处理对设备内部磁场分布的影响。分析SF6气体在线净化原理,将SF6气体通过倒转单元、处理单元、动力单元以及深冷单元处理后,将液化的SF6气体灌入钢瓶内,实现在线净化处理。通过对磁场激励源分析,设置磁场的控制方程的场域边界条件,完成SF6气体在线净化处理对设备内部磁场分布的影响分析。试验结果表明:SF6气体在线净化处理后气隙磁场感应强度与理想分布值较为一致,净化后气体可在设备内部气隙内形成磁场,设备内部横截面区域磁场以均匀状态分布,符合净化电磁需求。

仙游电站抽水蓄能机组发电电动机核心部件包装工艺创新与改进

本文主要介绍仙游电站抽水蓄能发电电动机的线圈、磁极、磁轭冲片等核心部件的包装工艺创新与改进,并将技术成果和经验方法进行总结固化,对后续抽水蓄能机组与其他类型机组的包装具有很强的借鉴作用。

新型真空断路器选相操作智能控制器的研究

讨论新型选相操作智能控制器的控制单元组成及其工作原理,通过对控制过程的多环节改进,实现对真空断路器永磁操作机构的精准控制,从而减小变压器在空载合闸并网过程中产生的励磁涌流。

大容量火电机组合闸过程失磁保护方法探究

330 MW火电机组合闸中受到直接耦式跳变电流干扰容易产生失磁,需要进行失磁保护,提出一种基于高压直流输电半桥子模块调节的失磁保护控制模型。首先,构建330 MW火电机组合闸的等效电路拓扑结构模型;然后,采用电容电压波动调节方法进行合闸过程的解锁恢复过程控制,计算火电机组合闸过程的失磁漏电特征和功率放大增益,将开关组分列运行的双半桥子模块进行并联控制;最后,提取合闸过程的失磁稳态特性特征量,根据特征分布的聚类性和关联性进行失磁保护的模式识别,实现合闸过程的失磁保护优化。仿真结果表明,采用该方法进行330 MW火电机组合闸过程的失磁保护的均衡性较好、输出稳定性得到提升,提高了火电机组合闸过程的失磁保护动态控制能力。