基于机器学习的多输入切换效应的统计静态时序分析方法

静态时序分析工具在超大规模集成电路应用中被广泛使用,其精度依赖于每个门的延时模型。静态时序分析工具使用的时序库通常只考虑单输入切换(SIS)导致的引脚到引脚延时,而多输入切换(MIS)导致的延时变化在高时钟频率和先进工艺节点上变得更加显著。在考虑统计静态时序分析时,MIS效应对其影响比对常规静态时序分析更大。为了研究MIS效应对电路统计时序的影响,文章提出了一种基于机器学习的MIS效应的统计静态时序分析方法。该方法考虑了不同条件下MIS和SIS的统计延时差异,并基于SIS统计延时模型建立了MIS统计延时模型。经基准电路测试,结果表明,该方法对应延时分布的均值、标准差的相对误差分别不超过1.61%和3.94%,证明该方法具有较高的准确度。

考虑多输入转换效应的时序建模

随着集成电路工艺的不断发展,因电路工作主频的提升和工艺偏差影响的加剧,导致多输入转换(MIS)效应对电路静态时序分析的影响愈发不容忽视,使得传统的单输入转换(SIS)模式单元时序建库方式难以规避保持时间和建立时间的违规。为了表征MIS效应在时序分析中的影响,近年来多个MIS延时模型被提出,但目前大多数模型忽略了输入转换时间和负载对MIS效应的影响,因此精度不高。同时这些模型分别对每个单元进行建模,忽略了MIS效应与单元的晶体管级拓扑结构的关系,进一步影响了表征精度且需要较高表征成本。本文提出了一种基于异质图神经网络的MIS单元延时预测框架,将多输入单元的晶体管级拓扑电路建模成为异质图,利用异质图对影响MIS延时因素进行了全面且有效的表征,多个输入门的MIS效应可以训练为统一模型。在16 nm工艺下,该模型在多组多输入单元上进行了验证。实验结果表明,该模型在将建模开销减少至ANN模型所需开销8.8%的情况下,对于单元的平均误差仅为1.19%,相比ANN模型,精度提高了2.05倍。

链式静止同步补偿器动态模型建模方法

链式结构静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)装置具有可分相控制、易于实现模块化设计、可靠性高、谐波特性好、无需多重化变压器、无需器件串联等显著优点,可改善系统暂态稳定,提高系统动态性能,改善用户电能质量,受到普遍重视。链式结构STATCOM的数学模型是研究相应控制策略及装置特性的基础。从单相H桥链节模型入手,研究单相链式STATCOM的动态模型建模方法,分别建立开关周期平均模型和小信号交流模型。通过仿真验证了所建模型的合理性,为装置级控制策略的研究奠定了理论基础。

基于空间电压矢量的开关磁阻电机直接转矩控制

针对开关磁阻电机(SRM)转矩脉动抑制进行研究。首先,以1台3kW、三相、12/8极SRM为样机,利用二维有限元进行分析计算,在获取静态特性基础上,完成SRM样机的非线性建模。其次,针对SRM直接转矩控制(DTC),提出一种改进型SRM直接转矩控制策略,通过在换相区间合理地增加空间电压矢量,有效地改善转矩失控现象。最后,分别针对基本型DTC、传统CCC方式、改进型DTC,借助Matlab Simulink平台完成仿真分析。对比结果证实提出的改进型DTC策略对SRM转矩脉动抑制的有效性与优越性。

基于开关函数法建立数学模型的DSTATCOM

在开关函数法建立DSTATCOM数学模型的基础上,分析了DSTATCOM暂态和稳态工作过程中的主要特性;在无功电流指令的获取时选择了预设固定频率的方法,不仅检测结果准确,同时省去了锁相环(PLL)模块,节省了装置资源;在双边量协调控制策略下,通过调制深度λ控制直流侧电压Udc,使Udc稳定在800V左右;通过控制"角调节装置的输出无功电流Iq的大小,使其迅速准确地跟随给定无功电流Iqref。通过仿真结果可见,DSTATCOM的补偿速度快、效果明显。

STS断电快速检测方法的研究

介绍了STS的拓扑结构和工作原理,详细阐述了滑动窗口模型有效值法、三相绝对值之和法和dq变换法三种断电快速检测方法的工作原理,并用计算机仿真对比分析了以上三种断电快速检测方法的优缺点。研制了一台120kVA容量的STS实验样机并进行了验证实验,实验结果验证了理论分析的正确性。

开关型废气氧传感器稳态非线性输出特性的建模研究

为了获得开关型废气氧(EGO)传感器的静态模型,使之可以用于发动机空燃比闭环控制系统的设计和分析。在发动机实验台上,采用比较法对EGO传感器进行了稳态标定实验。根据所得到实验数据,利用分段多项式法和非线性回归分析法建立了传感器的静态模型,并通过实验数据对模型进行了验证。研究结果表明,利用非线性回归法建立的模型具有更高的预测精度,所建模型可以作为一个静态非线性环节用于空燃比闭环控制系统的仿真研究。

开关磁阻电动机非线性磁链模型

由于开关磁阻电机磁路的不规则和局部区域磁场的严重饱和,物理的解析方法建立其磁链模型是非常困难的。该文提出了一种数学拟合的非线性解析建模方法,它依靠开关磁阻电机全域的磁化特性拟合解析的磁链模型。并依靠最小二乘法来确定磁链模型的参数,从而保证了非线性磁链模型将能反映开关磁阻电机全域的磁化特性。最后给出的本模型和其它两种磁链模型求解静态转矩特性的仿真比较证实了本模型的有效性。

TCR—TSC型SVC的非仿射非线性控制器设计

对由晶闸管控制电抗器 (TCR)型装置与多个晶闸管开关电容器 (TSC)型装置组成的静止无功补偿系统 (SVC)建立了一个新的非仿射非线性模型。该模型以晶闸管的触发角为控制量。根据非线性控制的逆系统方法 ,设计了相应的非线性反馈线性化和极点配置的组合控制器。在控制器的设计中利用插值法导出了一个超越方程解函数的具有较高精度的近似计算公式。仿真结果表明了该设计方法的正确性和有效性。

一种基于静力学预计算的开关磁阻电机模态仿真方法

针对开关磁阻电机模态仿真结果低阶模态计算误差较大的问题,提出了一种基于静力学预计算的开关磁阻电机模态仿真方法.该方法建立了开关磁阻电机的3维有限元模型,并采用现有的模态仿真方法和改进的模态仿真方法分别对模型进行了模态仿真计算,通过电机实验验证了模态仿真结果的准确性.模态结果对比分析表明:现有的模态仿真方法在低阶模态计算中存在不足,而基于静力学预计算的模态仿真方法通过考虑电机装配应力和自重应力的影响,能够把低阶模态仿真结果的相对误差控制在5%以内.

基于动、静态电感特性的开关磁阻电机非线性磁参数模型

基于Matlab/Simulink,利用动态和静态电感等磁参数建立了一种开关磁阻电机的非线性磁参数模型。在电机磁场二维有限元数值计算的基础上,采用增强型能量增量法,计算得到电机的动态电感和静态电感;然后通过三次样条插值求取静态电感关于位置角的导数;再利用Matlab/Simulink中的查表模块建立开关磁阻电机的非线性模型。该模型中避免了微分环节,提高了仿真速度;可实时分析感应电动势和运动电动势。

自抗扰控制框架下的摩擦力振动分析

自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)是一种具有两自由度控制结构的工程化方法,由于其能够直观有效地处理多种扰动,近些年来在许多机电系统上得到了成功应用.当采用ADRC对带有摩擦力的机电系统进行调节时,可能会产生极限环振动.目前,还没有ADRC框架下摩擦力振动精确分析的相关工作.因此,本文采用非线性动力学系统的分析工具对这一问题进行研究.首先,考虑两种典型摩擦力模型,静态切换模型和动态LuGre模型,对一类二阶运动系统设计不同阶次的ADRC,得到控制器的等效形式,并揭示出与比例积分微分(proportional-integral-derivative, PID)控制之间的联系.然后,采用打靶法结合拟弧长延拓方法求解系统中的极限环,并根据Floquet理论判断极限环的稳定性、可能出现的分岔以及分岔类型.此外,通过雅克比矩阵和近似数值方法对系统平衡点集的局部稳定性进行了分析.最后,通过数值计算研究了摩擦力模型和参数、ADRC阶次和参数对极限环和平衡点集的影响.计算结果表明,决定摩擦力Stribeck效应负斜率的参数β作用较大.当β> 1时,两种摩擦力模型下的闭环系统呈现出相同的特性,极限环会出现环面折叠分岔(cyclic fold bifurcation, CFB)且平衡点集是局部稳定的.然而当β<1时,两种闭环系统呈现出完全不同的特性.此外,不同阶次的ADRC在极限环的存在性和稳定性、平衡点集的稳定性上面的结论是相同的,而低阶次的ADRC能够更好地解决摩擦力补偿和稳定鲁棒性之间的矛盾问题.这些结论对实际现象的理解、ADRC阶次的选择以及参数整定提供了一定指导.

基于高速开关阀的调节阀定位系统建模研究

为解决高参数调节阀的精密定位问题,设计了1种由高速开关阀、膜片式气动执行机构和数字控制器构成的伺服定位系统。通过对系统各个组成部件的工作原理进行研究,结合流体学、热力学以及牛顿第二定律等原理建立系统的数学模型。针对不易获取的系统参数,如最大静摩擦力、滑动摩擦力及泄漏面积等,可用间接测量得到其大致数值。基于MATLAB/Simulink平台搭建系统的仿真模型,通过对比仿真结果与实际结果验证模型的准确性。由于仿真结果与真实试验结果吻合较好,说明该模型具有较好的准确性,可用于控制器的设计与研究。该系统的设计可以改善在调节阀定位研究中对于定位器过度依赖的现状。

智能变电站过程层交换机静态组播表自动生成技术的研究和应用

目前智能变电站过程层交换机采用静态组播方式时需要人工配置,导致工作量增大,自动化程度不足。通过解析SPCD文件和SCD文件,建立交换机的端口拓扑关系,分析各IED在交换机中的信息流,可自动完成交换机中静态组播表的生成。设计了220 k V典型间隔静态组播表自动生成的测试用例,经测试证明,该方法可自动生成智能变电站交换机静态组播表,最小颗粒度控制了流量走向,大大提高了现场工作效率,具有一定的实用价值。

1100kV隔离开关静弧触头改进分析

根据1100 kV隔离开关(DS)静弧触头的结构特点及工况建立力学模型,并利用力学模型对国产化静弧触头进行改进,经对1100 kV DS静弧触头的力学性能进行理论计算和有限元分析,给出了合适的静弧触头改进方案。通过实测改进后的国产DS静弧触头压变力,确立合适的DS静弧触头尺寸,满足了工程实际需求。

变比为3的交-交升压型开关电容变换器研究

提出了一种变比为3的交流-交流升压型开关电容变换器.该变换器结构十分简单,输出效率高,功率密度大,而且其开关元件的PWM控制方式简单,主要基于开关电容原理实现电能转换.文中给出了该变换器电路的工作过程和控制驱动方法,对交-交变换时的电压变比进行了基于工作过程中暂态方程的理论建模分析,建立了等效内阻的数学模型,分析了稳态电压变比,并建立电路参数和变换器性能之间的函数关系.搭建了原型样机,通过实验验证理论的正确性.

电子设备的建模研究

本文首先介绍了开关电源的基本工作原理和电路构成,在此基础上,通过试验研究,建立了计算机和电视机等电子设备的静态负荷模型。所得结论,为电力系统稳定分析计算提供了依据。