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。

基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法

现有的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法以锁相控制为主,等效环路会受到负阻特性的影响,出现并网失稳的问题,影响谐振抑制效果。为此设计了基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法。首先,放大并网逆变器连接的电网阻抗,分析了光伏并网产生的谐振特征;然后,基于虚拟电阻进行光伏并网逆变器谐振频率响应的分析,通过调整谐振抑制参数,避免了光伏发电系统谐振频率偏移的问题;最后,在网侧阻抗终止了环流形态,从而进一步实现了对逆变器谐振的有效抑制。试验结果表明,该方法的谐振电流较低,增益谐振裕度在2~3 dB区间变化,表明该方法的谐振抑制效果较佳,能够应用于实际生活场景中。

基于哈尔小波配点法的虚拟同步化电网动态仿真方法

虚拟同步化电网中多元设备间惯量差异明显、多尺度特征突出,传统动态仿真方法对多尺度特性的适应性存在不足。该文提出一种基于哈尔小波配点法的仿真方法用于虚拟同步化电网系统的动态仿真。首先揭示虚拟同步化电网系统的多尺度特征,分析传统仿真方法在多尺度系统仿真中的局限性。然后,介绍小波配点法的基本原理,建立基于哈尔小波表征的虚拟同步化电网多尺度模型,通过构造积分步内的插值配点,提出基于小波配点法的仿真求解方法。而后,详细分析该方法的时间复杂度和误差累积特性,为了提升仿真效率,进一步提出多层次自适应与多区间自适应的仿真策略,构建了优化的哈尔小波配点法动态仿真计算流程。最后,基于不同规模虚拟同步化电网算例,将哈尔小波配点法与传统商用仿真算法进行对比分析。结果表明,所提方法准确可靠,具备高阶精度、快速仿真能力,可以实现多尺度虚拟同步化电网的大步长仿真。

粘弹性应变能释放率的虚拟网格计算方法

应变能释放率是粘弹性裂纹扩展判断的重要依据。为了解决低质量网格条件下的高精度粘弹性应变能释放率的数值计算问题,提出了裂纹尖端虚拟网格方法。在原始网格位移场基础上通过插值手段获得虚拟网格位移场、应力及应变场分布;基于虚拟网格信息并结合虚拟裂纹闭合方法,开展应变能释放率的数值计算。虚拟网格方法在应对裂纹扩展过程中任意复杂网格形式的同时,不再需要对原始裂纹尖端进行精细网格划分。两种典型断裂模式下的算例仿真结果表明,全积分形式的虚拟网格方法可以实现低泊松比条件下应变能释放率的高精度数值计算,相对误差均在5%以内。为了应对高泊松比下的断裂问题,设计了虚拟网格方法的缩减积分方案;缩减积分方案下的应变能释放率相对误差在1%左右,计算精度较全积分方案大幅提高。

基于最速下降法的自适应环流抑制

针对交直流混合微电网孤岛运行时,并联变流器硬件参数不能完全一致,控制信号无法完全同步以及负荷波动导致并联回路中存在多种循环电流问题,提出一种基于最速下降法(SDM)的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。通过最速下降法迭代得到循环电流最小时的变流器输出电压并反馈给VSG控制器,既实现各工况下VSG输出电压的同步,又有效地完成了负荷波动时的电压自适应调整。为了验证所提控制策略的有效性,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制方法可有效抑制系统环流。

旋转超声磨削钛合金有限元仿真与试验研究

为了研究固结磨粒磨具的磨料粒度对旋转超声磨削钛合金磨削力的影响,采用随机空间平面切割正六面体的方法构建了具有实际磨粒几何特征的不规则多面体磨粒,并基于虚拟格子法建立了磨粒在磨具端面随机分布的多颗磨粒磨具模型。使用Deform-3D软件构建了三维旋转超声磨削钛合金有限元模型,采用拉格朗日增量算法获得了多颗磨粒磨具旋转超声磨削钛合金Ti6Al4V的磨削力仿真值,得到了磨料粒度对磨削力的影响规律,并通过试验进行了验证。结果表明,旋转超声磨削钛合金磨削力随着磨料粒度的增大而减小,且试验结果和仿真结果具有一致性,说明了多颗磨粒磨具模型、旋转超声磨削有限元模型具有一定的准确性,为多颗磨粒磨具旋转超声磨削的相关研究提供了新的方法。

基于栅格法的虚拟人快速路径规划

在栅格中使用经典的Dijkstra算法进行路径规划有计算量大、规划时间长、进行扩展判断的节点个数多等缺点。栅格的组织结构决定了栅格中最短路径的特性——组成最短路径的各线段间的最小夹角为90°。根据栅格及最短路径的特性,提出了一种在栅格中使用Dijkstra算法规划路径时减少扩展节点的个数,进而缩短规划时间、降低计算代价的算法,并将其用于虚拟人的路径规划。实验验证了算法的可行性和有效性。

基于视频处理技术车辆定位法的研究

帧间差分法是分析视频录像车辆速度常用的方法,但仅依靠道路两旁参照物给车辆定位,往往车速测算误差.运用视频处理技术添加虚拟参照物的方法,可以克服视频画面中无合适参照物选取困难,提高监控视频车速测算精度,并判断目标车辆速度变化情况及事故发生时是否全力制动.

基于虚单元法求解渗流自由面的曲线拟合法

渗流在坝坡稳定及坝坡变形中起关键作用,渗流自由面的确定是渗流计算的主要内容之一。目前,求解渗流自由面经常采用虚单元法,但是该法需不断调整通过自由面的单元,迭代效率慢且易造成单元畸形。对有限元法求解的自由面节点水头做曲线拟合,无需调整单元,即可得到高精度的渗流自由面曲线。应用所提方法求解工程实例,计算结果表明该方法精度高、稳定性好、计算效率高,计算结果与实际自由面形状更吻合。

服装二维裁片虚拟模拟技术

在三维服装虚拟缝合及试衣过程中,服装二维裁片虚拟模拟是关键技术之一。应用服装CAD软件绘制服装纸样并存储成DXF格式,通过DXF文件接口程序将纸样载入系统。采用正则栅格法对裁片进行四边形剖分,连接四边形对角线完成对二维裁片的三角网格化。以三角形顶点为质点,三角形边为弹簧,构建裁片质点-弹簧模型,通过模型受力分析、数值求解,完成对二维裁片的虚拟模拟。以男士背心为例,通过裁片网格剖分实验验证正则栅格法的有效性;同时完成对背心裁片自然下落于桌面和背心虚拟缝合效果模拟。

粒子模拟中阳极栅网模型的实现

在3维Yee网格和蛙跳模型上建立了一种合理的描述阳极栅网中电子散射过程的物理模型,在经典碰撞理论基础上推导了散射角和动量公式,并运用蒙特卡罗法模拟了高斯分布电子束在径向虚阴极情景下的阳极栅网散射过程。模拟结果出现了明显的虚阴极现象,平均功率0.60GW,虚阴极效率4.5%,微波主频4.7GHz,主模是TM01模。这些参数与文献模拟的数据基本符合,证明了虚阴极中阳极栅网数值模拟实现的正确性。

并行重叠/变形混合网格生成技术及其应用

为了适用于柔性变形、相对运动等复杂动边界问题,建立了并行环境下重叠和变形相结合的动态混合网格生成技术.通过计算区域分解以及分布式并行实现了重叠和变形技术的结合,其中重叠网格采用了并行化的隐式装配方法,并发展了两种并行化查询策略.变形网格则采用了并行化的径向基函数(RBF)插值方法.并行化动态网格生成方法大幅提高了动态网格生成效率,有利于处理大规模的动边界问题.在此基础上,发展了基于变形/重叠动态混合网格的流动/运动/控制一体化数值模拟方法,进一步改进了耦合模拟软件平台——HyperFLOW.典型应用算例证明了该动态混合网格技术及一体化算法的实用性.

栅格法构建面向群体行为仿真的分层离散信息空间

群体行为模型运行过程中的大量搜索计算,极大制约了仿真群体规模的扩大,影响了仿真的实时可视化表现。为此提出了采用栅格法构建分层离散信息空间的解决方案,重点介绍了静态信息层、动态信息层和行为约束层的设计,并简要论述了离散信息空间中虚拟人对象运动行为的仿真实现。实验结果表明,此法能够简化群体行为模型的决策机制,有效支持群体行为模型的实时运行。

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。

基于人工鱼群算法的智能交流接触器虚拟样机优化设计

人工鱼群算法是一种新型的随机搜索优化算法,为求解组合的复杂优化问题提供了一种新的方法。基于网格划分策略和禁忌搜索算法的改进型人工鱼群算法使优化过程能够更好地取得全局最优精确解。本文将改进型人工鱼群算法引入到智能交流接触器吸合与释放全动态过程控制参数和机构结构参数的优化设计中,不仅取得了综合优化的效果,而且保证了机构的快速释放,为实现可靠的微电弧能量分断奠定基础。本文提出了智能交流接触器虚拟样机动态优化设计的思路。

弱电网下基于虚拟母线电压控制的双馈风机稳定性优化研究

为了提高弱电网下双馈风机并网的稳定性,研究了弱电网下基于虚拟母线电压控制的双馈风机稳定性优化问题。首先建立了双馈风机系统接入弱电网的小信号模型,基于特征值分析法,发现电网强度较弱或风机输出功率较高时,会导致系统稳定性变差甚至振荡失稳。然后提出了一种弱电网下提高双馈风机稳定性的虚拟母线电压控制方法,相当于改变了锁相环跟踪并网点的位置,降低了电网阻抗,等效为提升了风机并网点的电网强度。接着分析了虚拟母线电压控制对系统稳定性的影响效果并分析了补偿因数和时间常数的设计范围,研究发现系统稳定性随着补偿因数的增加而增强,随着时间常数的增加而变弱。在Matlab/Simulink中搭建了双馈风机接入弱电网的时域模型并在半实物平台中进行实证,验证了该优化控制方法的正确性和有效性。

一种基于障碍距离的兴趣管理方法

兴趣管理是提高协同虚拟环境扩展性的一种常用技术。现有的兴趣管理方法大多采用理想欧式距离进行兴趣匹配,没有考虑虚拟空间中存在障碍物的情况。针对现有方法的不足提出一种基于障碍距离的兴趣管理方法。该方法在混合法的基础上,对虚拟环境中的障碍物进行多边形建模。首先采用网格划分虚拟空间,缩小实体的兴趣匹配范围,然后使用障碍距离进行兴趣匹配。实验结果表明,该方法可以进一步减少系统中不必要的网络开销,提高协同虚拟环境的扩展性。

基于超高速成像和惯性效应的冲击测试技术

为了利用全场测试技术测量非均匀变形场的优势,提出了一种可充分利用材料在高速冲击载荷下的惯性效应的冲击测试方案。利用超高速全场测试技术获取试样受冲击载荷作用下的动态应变和加速度场,结合虚场法对动态全场数据进行处理识别出材料的本构参数。从有限元仿真计算以及惯性冲击测试两方面验证了这一方法的可行性。结果显示:惯性效应在冲击测试领域的应用大大简化了测试设备,比如,由于不需要测试外力,所以无需Hopkinson杆测试中的入射杆和透射杆装置;同时也拓展了冲击试验的设计空间,如可测试复杂形状或者软质的试样等。

大数据分析下三维景观虚拟设计系统研究

为了解决传统虚拟规划设计存在数据收集不准确、虚拟画面不真实,无法满足景观精准规划标准的问题,在大数据分析下,提出基于三维景观可视化虚拟系统设计。融入建筑外观和道路设计,同时对场景进行动态浏览,并制作真实渲染图以及三维虚拟动画,对场景进行多方位、多角度展示。根据系统结构图,运用虚拟技术突出仿真效果;采用规则网格法完成地形设计,利用局部插值算法对地形表面数字化采样点或等高线数据进行收集,进而对植被进行构造,并转换为规则的网格数据,由此完成三维景观虚拟规划。实验结果表明,该系统具有数据收集准确、虚拟画面真实等特点,能快速完成景观虚拟规划。

动态响应特性在线自寻优的储能虚拟同步控制策略

微电网中的虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)往往需要在大电网和微电网等不同电网强度下切换运行,因而必须具有在工作点剧烈变化情况下保持良好动态特性的能力。然而,VSG参数的整定通常是预先按照额定静态工作点进行的,无法跟随电网强度变化而调整。针对这一问题,提出了一种动态响应特性在线自寻优的自适应虚拟同步控制,通过施加有功和无功功率的扰动来检测电网阻抗,再进行参数自适应优化,使得VSG在电网强度变化前后具有较好且一致的响应特性。在RTDS-DSP硬件在环半实物仿真实验平台上搭建储能变流器并网模型,通过相关实验验证了方法的有效性。