溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法

从锁止机构脱扣引起储能弹簧释能,经部件带动动触头运动再到静止的每个动作具有严格阶段特征,伴随断路器动作的机械振动展现了能量传递及设备健康状态。该文提出一种溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析方法,首先由高速相机捕捉断路器操动时储能弹簧的动作图像,通过计算机视觉跟踪动态提取反映弹簧形变特征帧,再依据特征帧时序划分操动过程;然后将不同阶段振动信号映射至高维相空间,经递归分析得到体现动力系统变化特征的递归图,并递归量化分析其纹理结构特征;最后利用支持向量机模型对正常及故障状态下的断路器振动特征样本进行分析辨识,对比结果证明,由弹簧释能时序细化振动信号特征分析有效提高了分类识别准确率。该文方法在断路器操动机构状态辨识中具有广阔的应用前景。

磁流变阻尼器Bingham力学模型改进及参数辨识

磁流变阻尼器不仅具有阻尼快速响应、良好的温度稳定性、内部结构简单等优势,而且可以通过调节控制电流使阻尼器的出力值连续变化,实现阻尼力可控。由于磁流变阻尼器阻尼特性与内部磁流变液的磁流变效应有关,具体表现非常复杂,现有力学模型目精度不足,无法精确描述磁流变阻尼器的阻尼特性。在磁流变阻尼器力学性能测试基础上,应用分段拟合函数方法同时结合反正切函数模型改进模型,并辨识改进后力学模型中各参数。将改进后的Bingham模型与实际测试出力值进行对比,结果表明改进后的Bingham模型能够很好地解决Bingham力学模型在非线性滞回阶段出力值曲线与实际测试数据不符的问题,改进后模型总体出力值曲线与阻尼器实际出力值基本相同,模型精度大幅提升。此种改进方法为磁流变阻尼器建立高精度力学模型提供参考。

基于模型参数辨识的逆变器故障诊断方法

三相逆变器因已广泛应用于现代工业、交通、航空航天等领域,而具有举足轻重的地位。为解决实际应用中三相逆变器的开路故障严重影响系统正常稳定运行的情形,提出一种基于模型参数辨识的逆变器开路故障的检测和定位方法。该方法通过采集逆变器三相输出电流,将三相电流值进行Clarke变化和归一化处理后,构建逆变器参数模型。将快速递归算法与参数模型结合,对逆变器进行实时参数估计,并将估计的参数组成故障诊断向量,对应逆变器的不同类型的21种开关故障可以形成基准向量矩阵库。正常运行时,监测到的向量和基准模型向量之间的欧氏距离接近于0,而当逆变器发生开路故障时,向量间的欧氏距离将迅速超过一个阈值,据此变化可以检测逆变器是否发生开关开路故障的发生。在检测到开路故障后,对故障开关进行精准定位,通过实时对比与基准模型库向量欧拉距离值得到最小距离所对应的故障标签,通过查询故障分类表,可以定位发生开路故障的开关。在半实物仿真平台开展了逆变器故障的实验,验证方法的有效性和准确性。实验展开了对不同负载下,不同类型的三相逆变器开关管开路故障的诊断,实验结果证明了方法能精确地定位到不同的类型的三相逆变器开路故障,同时也对不同负载运行情况下的故障诊断表现出高鲁棒性。

基于改进BAS算法的断路器操动状态辨识方法

断路器操动状态辨识方法容易陷入局部最优,导致辨识结果不精准。为此,提出基于改进BAS算法的断路器操动状态辨识方法。利用改进BAS算法,随机搜索断路器操动状态,获取感知范围内的最优天牛位置,使用LMD分解断路器操动状态信号,采用步长因子控制天牛须搜索范围,获取特征向量;使用指标权重判断断路器操动状态异常情况。实验结果表明,该方法只有在铁芯卡涩状态下,功率谱极坐标与实际坐标不一致,存在30°的误差,其余均一致,说明使用该方法辨识结果精准。

三相逆变器数字孪生系统的参数辨识研究

电力电子变换器的参数辨识能提升系统控制和运行效果,然而传统的参数辨识方法难以同时辨识多组参数且辨识结果精度较低。针对此问题,提出了基于数字孪生的三相逆变器参数辨识方法。首先,构造出数字孪生三相逆变器,包括利用Runge-kutta库塔方法建立三相逆变器主电路的数学模型和控制器离散模型。然后,利用自适应粒子群优化算法更新并优化数字孪生逆变器的电路参数,直至数字孪生逆变器和物理逆变器相应的电路参数相同。最后,通过仿真和实验验证了所提参数辨识方法的有效性。结果表明,该方法在稳态与动态条件下均能快速地辨识出物理逆变器的电感、寄生电阻和开关管内阻参数,辨识结果的相对误差在2%以内。

水下航行器模型参数辨识技术

采用系统辨识技术识别水下航行器模型参数,是修正理论计算或船模水动力试验结果,实现精确数学建模的有效手段,对水下航行器总体性能优化、操纵性预报、控制器设计等方面都具有重要意义。重点对基于最小二乘法、人工智能和卡尔曼滤波的3种典型参数辨识方法进行分述,并对相关领域取得的成果、存在的问题和研究热点进行系统梳理。最后,对系统辨识技术在水下航行器模型参数辨识应用领域的发展趋势进行展望。

基于模态分析的多逆变器系统串并联谐振特性分析

基于模态分析的多逆变器系统谐振分析方法能够获得系统准确的谐振定位,但在谐振类型辨识方面存在不足。该文提出一种基于模态分析方法和参与因子计算的多逆变器系统谐振辨识方法。考虑线路阻抗,建立计及电容电流有源阻尼的逆变器诺顿等效模型。当逆变器组合变化时,对比串、并联谐振模态分析结果的差异。通过对系统谐振类型的划分,获取不同类型谐振的特征信息。针对不同类型谐振选择特定的模态分析方法,借助参与因子表现实现谐振类型辨识。最后,搭建仿真电路模型和实验平台,通过仿真和实验验证所得结论的正确性。

一种基于μ-S模型的最佳滑移率辨识估计器设计

为了使基于滑移率识别的汽车防抱死控制器实现最优控制,在Kiencke μ-S模型的基础上,利用改进遗忘因子递推最小二乘算法设计了最佳滑移率辨识估计器,并将辨识估计器的最佳滑移率和峰值附着系数估算结果与Burckhardt μ-S模型下的结果进行了对比.将辨识估计器应用于汽车防抱死制动系统的模糊滑模控制器中,在单一路面和跃变路面条件下进行仿真实验.实验结果表明,辨识估计器的误差小、延迟小,基于最佳滑移率识别的防抱死控制器能实现最佳滑移率的在线辨识和快速追踪,有效提升制动效能.

基于速度控制的机器人轨迹摩擦补偿控制算法

目前机器人已在工业生产制造中得到广泛的应用,但由于机器人系统中关节摩擦等因素的影响,机器人的轨迹跟踪精度难以满足高精度生产的需求。为减少机械结构中非线性摩擦因素和系统中未建模干扰等因素对机器人运行稳定性和加工精度的影响,文中提出了一种速度模式下的摩擦补偿控制算法。首先,基于傅里叶级数和5次多项式混合的方式设计最优激励轨迹,通过最小二乘法完成动力学参数的预辨识,并利用Levenberg-Marquardt法对预辨识结果进行迭代寻优,从而建立更为精确的机器人动力学模型;然后,基于李雅普诺夫方法设计机器人轨迹跟踪控制算法,将最速离散跟踪微分器中采集的关节角度输入所设计的轨迹跟踪控制算法中,得到实时的关节速度补偿值,将补偿值实时输入机器人中实现摩擦补偿控制;最后,以六自由度串联机器人为实验对象,对所设计的摩擦补偿控制算法进行实验验证。结果表明,相对于摩擦补偿前,机器人的末端轨迹跟踪精度提升约35%,从而验证了文中所提算法在机器人摩擦补偿领域的有效性。

基于L-SHADE算法的AUV载体磁干扰参数辨识的数值模拟

采用自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)磁测平台可开展海洋地磁场测量、水下磁性目标探测和识别等工作,AUV磁测平台具有广阔的应用前景,但目前AUV载体磁干扰补偿技术研究尚不成熟,制约着水下航行器测磁精度。基于磁测平台抗磁干扰基本原理,提出一种基于线性种群规模缩减和成功历史的参数自适应差分进化(Success History-based Adaptive Differential Evolution with Linear Population Size Reduction,L-SHADE)算法的AUV载体磁干扰参数辨识的数值模拟方法。用磁偶极子和旋转椭球壳混合模型来等效模拟AUV载体磁干扰,通过模拟航行获得多组磁测数据,据此建立磁干扰参数辨识模型,并采用L-SHADE算法求解。通过数值模拟实验定量分析研究磁测平台测磁精度随磁传感器、平台姿态及航向等误差的传播规律。研究结果表明:当磁传感器测量精度为10 nT、姿态测量精度为0.01°、航向测量精度为0.1°时,测磁误差可小于100 nT。设计的AUV磁测平台抗干扰试验表明,地磁场总量最大相对误差为1.07%。

基于模型参数辨识的并网逆变器健康监测方法

通过辨识并网逆变器中关键器件的健康特征参数实现逆变器的健康监测,提出了一种基于模型参数辨识的并网逆变器健康监测方法。首先,通过分析LCL并网逆变器的机理建立了其数学模型,介绍了基于龙格库塔的模型求解方法。然后,提出了基于改进灰狼优化算法的模型参数辨识方法。与其他优化算法辨识对比结果表明了改进灰狼优化算法的优越性和模型的准确性。为了克服实验中发现的参数耦合问题,提出了新的健康特征参数。最后,通过逆变器健康监测实验比较了特征健康参数的辨识值和真实值的变化程度与趋势,证明了方法的可行性与准确性。

基于抗频率偏移电感辨识的并网逆变器模型预测控制

电感参数对实现并网逆变器高精度模型预测控制至关重要,而传统电感辨识方法易受到电网频率偏移的影响,且在有功功率为零时无法使用。为提高模型预测控制中电感参数的频率鲁棒性,提出了一种基于模型参考自适应的电感在线辨识方法。首先,设计了一种二阶滑模观测器观测电网电压。其次,在不补偿低通滤波器造成观测电压幅值和相位偏差的情况下,令实际电网电压也产生相同的幅值和相位偏差,而后利用二者之间的误差与电感误差的关系建立电感辨识模型,从而克服了电网频率偏移对电感辨识结果的影响,且在有功功率为零时也可实现电感辨识。最后,将辨识出的电感参数代入模型预测控制算法,即可实现对逆变器更准确地控制。实验研究验证了所提电感辨识方法的有效性和准确性。

光伏逆变器机电暂态模型的控制模式及参数一体化辨识策略

光伏逆变器的稳态功率控制及电压穿越控制环节均包含多种控制模式和多个参数,不同控制模式下逆变器的运行特性有较大差别。提出了针对光伏逆变器机电暂态模型控制模式及参数的一体化辨识策略。首先,确定稳态运行、故障穿越期间主要控制模式及重要参数;其次,利用功率、电压、电流等测量值,采用基于最小二乘的多元线性回归辨识电压穿越环节控制模式及参数,采用自适应粒子群算法辨识稳态功率控制环节控制模式及参数;最后,使用光伏逆变器实测数据进行验证,对比仿真结果与实测数据误差的结果证明了所提控制模式及参数一体化辨识策略的有效性。

受限通信下线性系统辨识的多敏感器分配研究

在网络化环境下对线性系统辨识中的多敏感器分配策略进行研究.为节约通信带宽,引入了二值量化机制;为解决数据传输时面临的冗余和通道拥堵问题,提出一种差分驱动的事件通信机制,并证明这种机制具有完全信息复原能力,同时给出其通信率.基于接收端的可用数据,构造各个有限脉冲响应系统的辨识算法,分析其收敛性能.进而,将通信资源受限下的多敏感器分配问题建模成带约束的优化问题,设计一种改进的遗传算法,给出最优方案.用数值例子验证理论结果的正确性和有效性.

基于Park变换的LC型逆变器参数在线辨识策略

针对采用电压电流双闭环控制的LC型逆变器,提出了一种滤波电感和电容参数的在线辨识策略。对电压、电流信号进行Park变换和积分滤波,得到电压、电流的基波dq轴分量后代入推导的表达式进行计算,即可辨识出电感、电容参数;利用开环运行时的调制波信号间接获取参数辨识所需的逆变器输出电压,从而节省了传感器;搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果表明,所提策略在逆变器不同负载强度下以及电感、电容参数偏移时均能准确识别参数,且不会影响系统的稳态运行。

基于阿基米德螺旋加密重构技术的无人航行器KT辨识研究

针对无人航行器操纵模型参数辨识精度受限于航向数据采集频率的问题,提出一种运用阿基米德螺旋(Archimedes spiral,AS)加密重构稀疏数据集进而改良辨识精度的思路。首先,选取不同采集频率的Z形操纵仿真试验数据集,基于最小二乘算法进行一阶线性KT方程的参数辨识,定量分析采样频率对辨识精度的影响,阐述重构稀疏数据的必要性。随后,提出预先应用AS插值加密优化的策略,重构光滑连续的加密数据集,并与初始稀疏集、基于三次样条插值的加密集完成对比分析。数值结果表明,基于AS的数据重构策略使KT辨识精度提高了31.1%,平均误差仅2.4%,较三次样条插值处理准确了1%。基于AS的加密重构技术弥补了实际数据采样频率相对较低时的不足,为无人航行器高精度操纵模型参数辨识提供了新思路。

基于EKS的风电并网系统频率特征参数辨识算法

新型电力系统建设背景下系统对接入风电的频率调节能力提出了要求。但风电在可调容量耗尽时将退出调频,导致系统等效惯量等参数和频率响应特性变化,影响系统切机切负荷等频率控制措施的正确动作。为此,提出一种基于扩展卡尔曼平滑算法(Extented Kalman Smoother, EKS)的风电并网系统频率特征参数辨识方法,可实现不同工况下系统频率特征参数的高效准确辨识。首先分析了风电场频率控制方法,建立了基于共模分量的风电并网系统频率响应模型,然后分析了EKS算法,进而提出了基于EKS的系统频率特征参数辨识方法,最后通过仿真算例进行了验证。仿真结果表明,所提方法可有效辨识不同工况下系统的惯量、阻尼等频率特征参数。

城市轨道交通贯通供电方式牵引网分段供电方案及故障辨识方法

[目的]城市轨道交通线路采用贯通供电方式时,因牵引网结构复杂且无备用,牵引网发生故障时可能会扩大停电范围,为此需要对牵引网的分段供电方案进行优化。[方法]提出了一种适用于贯通供电方式的牵引网分段供电方案。基于牵引网分段供电拓扑特征,结合车-网耦合特性,提出了分段故障、过渡段故障的辨识方法。对牵引网分段短路和过渡区短路2个故障场景的控制方案进行了分析,描述了这2个故障场景下牵引网的自愈流程,并制定了这2个故障场景对应的断路器控制方案。以广州地铁18号线牵引供电系统为例,通过MATLAB/Simulink软件仿真,验证了所提分段供电方案及故障辨识方法的正确性和可靠性。[结果及结论]该方法可有效辨识故障区段。牵引网故障断路器控制方案可为分段和过渡区提供可靠的主保护,可保证广州地铁18号线牵引供电系统稳定、高效运行。

静力学辨识力矩补偿控制抑制机械臂振动研究

机械臂在完成定位抓取时,由于本身存在柔性引起振动影响机械臂的工作效率。因此,大多专家学者通过设计控制器进行开环前馈控制,但由于忽略机械臂关节端摩擦和电机端摩擦等非线性因素,控制器控制精度不足,抑制关节振动效果欠佳。对此提出通过静力学辨识得到准确的摩擦力矩补偿量,设计精确的关节力矩补偿控制律。最后,通过MATLAB仿真验证方法的有效性。

光伏并网逆变器控制参数的dq 轴解耦辨识策略

光伏并网逆变器对光伏发电系统的动态特性具有决定性作用,因此获得准确的光伏逆变器控制参数是分析光伏发电系统并网影响的基础。提出了一种针对典型光伏并网逆变器双环控制模型的dq轴参数解耦辨识策略,并通过仿真算例比较了解耦模型在不同噪声水平下的辨识效果,分析了不同类型的扰动数据对辨识的影响规律,讨论了滤波电感参数有偏差时对辨识结果的影响,最后通过参数适用性检验算例验证了所提出辨识方法的有效性。