三相电气参量快速和高精度的测量算法

提出了一种快速富里叶变换FFT算法来测量电力系统基波频率和其它谐波频率的实时值,进而计算出三相电压和电流的有效值与相位的实际值。由于电力系统参数随时都在变化,非正弦信号的系统基波频率不可能是一个确定的值,采用未确定的系统基波频率来采样和测量非正弦信号变化的三相电压和电流将引起很大的误差。因此,提出先准确测量非正弦信号的系统基波频率,然后,采用准确的系统基波频率来采样三相电压和电流,进而再计算三相电压和电流的有效值与相位的实际值、有功功率与电能、无功功率与电能等。这种算法不仅大大缩短计算时间,而且提高了测量的精度,测量精度可以达到0.1%或更高。实例计算的仿真结果及实际应用系统的运行数据都证明:这种算法的可靠性、准确性和快速性。     

Levant微分器参数整定算法及在高空台系统的应用

Levant基于超螺旋算法提出的滑模微分器具有滤波效果好且对特定噪声干扰不敏感等特点. 针对该微分器参数调整问题, 文章利用时间线性变换和坐标变换得到了一种有效的参数整定算法, 该算法可依据给定信号的频率和幅值确定微分器参数. 通过频域和时域对比分析表明, 本文所设计的参数整定算法可在保证跟踪滤波与微分信号提取精度的同时, 便捷地给出Levant微分器的有效参数. 最后, 本文将基于参数整定算法的Levant微分器应用到某航空发动机高空模拟试车台飞行环境模拟控制系统的环境信号处理中, 验证了所提算法的有效性及工程应用价值     

一种无锁相环i_p-i_q检测新方法

针对常用的基于瞬时无功功率的谐波检测法计算量大、矢量变换复杂、实时性差、鲁棒性弱等问题,提出了一种基于反馈和高性能低通滤波器的无锁相环ip-iq检测新方法。该方法通过预设变换矩阵的频率实现谐波和基波电流的检测,无需坐标变换和锁相环;采用基波电流反馈技术,减小了检测误差及动态响应时间;采用低通滤波器和均值滤波器级联组成高性能低通滤波器,提高了谐波和基波检测的精度和响应速度。该方法适用于单相电路、三相三线制电力系统、三相四线制电力系统的谐波和基波电流检测。     

一种适用于电力系统谐波分析的神经网络模型

提出一种适用于电力系统谐波分析的神经网络模型,为求解该神经网络权值参数.推导了基于非线性优化思想的权值参数自适应学习算法.该算法同步调整隐层神经元和输出层神经元权值参数,以优化神经网络能量函数.为了验证算法的有效性,应用该算法对电力系统谐波进行仿真实倒研究.仿真结果表明,利用该算法能以非常高的精度同步求解电力系统基波频率以及各次谐波的幅值和相位.     

基于LabView的机械密封端面摩擦扭矩的测量方法

机械密封的端面摩擦扭矩是反映机械密封工作性能的重要参数,传统的接触式测量方法的测量结果具有很高的不确定度;为了提高测量精度,采用了扭矩信号的非接触式测量方法,介绍了非接触测量扭矩的原理和扭矩信号频率跟踪滤波的实现方法;对调理后扭矩信号分别采用了频率计数法和波形恢复测频法进行采集,并阐述了频率计数和波形恢复测频的原理与它们基于LabView的实现;对两种采集方法的部分实测数据进行了误差分析比较,结果表明,波形恢复测频法的测量精度较高。     

基于CIC抽取滤波器的谐波分析算法

为消除非同步采样引起的频谱泄漏,提高电网信号的谐波分析精度,提出了基于级联积分梳状(CIC)抽取滤波器的谐波分析算法。在前端AD过采样的情况下,该算法采用逆向搜索的方法实现非同步采样数据的整周期截断,用基于CIC抽取滤波器变频的方法实现信号采样频率与信号基波频率同步,通过快速傅立叶变换(FFT)得到信号频谱,计算基波及各次谐波的幅值和相位。仿真实验结果及误差分析表明,相对于常规的分析方法,该算法具有较高的测量精度。该算法对于非稳态周期信号的谐波分析只需单周期采样,简单易实现,是一种有效的测量方法。     

基于基波频率估计的多谐波分析

采用自适应陷波滤波器实现基波频率可变的多谐波(包含整数次谐波和非整数次间谐波)分析. 算法包括基波频率估计器和多个二维正弦跟踪器, 形成缓慢自适应积分流形, 用李雅普诺夫定理和平均方法证明积分流形的存在性和稳定性. 若滤波器频率系数和信号的谐波结构相同, 该自适应陷波滤波器是一致渐近稳定的, 可按指数收敛准确跟随基波频率、每个谐波(间谐波)及其幅值. 导出了频率特性表达式和频率特性矩阵, 分析了滤波器参数对稳态频率特性的影响. 通过仿真证实算法的有效性, 并说明减小滤波器带宽参数和自适应增益能够获得更好的噪声特性.     

基于FFT谱分析算法的高精度相位差测量方法

提出了一种基于FFT谱分析算法的数字式相位差测量方法。通过提取基波参数，求取被测信号的相位差。该方法解决了谐波对测量结果的影响，能够明显提高测量精度。     

基于单片机的发动机振动速度、位移和加速度测量方法

本文介绍了一种基于单片机的发动机振动速度、位移和加速度测量方法。该方法首先对发动机的振动传感器信号进行高、低通滤波,然后通过模拟开关将其转化为电压信号,再经过RMS幅值测量元件和压频转换器转变成频率信号,由单片机对频率信号进行计数、计算和显示测量结果。对振动速度进行积分和微分,可得到振动位移和加速度,实测结果表明,该方法可以有效地减少环境因素对电子元件的影响,提高测量精度。     

基于跟踪微分器的四旋翼飞行器控制器

研究小型四旋翼飞行器导航控制优化问题.针对当前许多控制方法需要四旋翼飞行器速度信号,四旋翼无人机无法获取速度信号情况下,传统控制方法便会失效,为解决上述问题,提出采用跟踪微分器的输出反馈控制器.跟踪微分器估算出四旋翼飞行器的速度值,实现无法获取速度信号下的位置和姿态控制,并对基于微分跟踪器的控制器进行了设计和仿真.仿真结果表明上述控制方法和跟踪微分器观测的速度信号的有效性和可行性.     

Differentiator-based time delay control for uncertain robot manipulators

High-quality acceleration signal plays a significant role in fast and precise trajectory tracking of robot manipulators via time delay control (TDC). This paper proposes a fast transient tracking differentiator (FTD) for obtaining the noise-less time derivative from a noisy measurement within the framework of tracking differentiator (TD) design methodology. Global asymptotic convergence of the proposed FTD is proven by Lyapunov's direct method and TD theory. The proposed FTD is cascaded to construct an acceleration estimation and is integrated with the commonly used TDC for an improved trajectory tracking of robot manipulators in the presences of parametric uncertainties and bounded disturbances. Numerical simulations and real-time experimental validation comparisons demonstrate that the proposed approach provides an easy-going model-free improved design for fast and accurate trajectory tracking of robot manipulators with position measurement only.     

改进相位差测量在感应加热电源频率跟踪中的应用

在感应加热电源的频率跟踪环节中,需要对负载电压和电流信号相位差进行测量.由于待测负载信号存在波形畸变,使得常用的过零比较法在实现时存在一定误差.为了解决这一问题,提出一种改进的相位差测量方法.利用dsPIC的输入捕捉模块测量负载信号的周期,配合快速傅里叶变换得到负载电压和电流信号相位差,然后对测得的相位差进行修正和补偿,最终实现系统频率跟踪功能.实验结果表明,该方法可以使逆变电路输出较为准确地跟踪负载固有谐振频率的变化,提高了系统的工作性能,较好地达到系统频率跟踪的要求,在实际设计中有一定的应用价值.     

语音信号中基频提取方法研究与综述

基频(也称音高或F0)及其变化规律是语音信号的一个重要特征。语音作为一种近似周期性的信号,准确提取音频的基频特征参数对语音的后期处理如语音识别等有重要意义。许多学者也在此做了大量的研究工作,并提出了相关算法,取得了较好的结果。文章对语音信号的基频提取算法进行研究,做了一番系统的梳理和简介。     

异步电机转子故障诊断算法研究

针对异步电机定子电流信号频谱分析法对转子故障诊断时,转子断条和偏心故障特征分量容易受到基波分量的影响,难以准确诊断故障的情况,对传统的瞬时功率信号频谱分析法进行改进.利用Hilbert变换对定子电压、电流进行数学变换,在此基础上得到改进的瞬时功率,然后对改进后的瞬时功率信号进行频谱分析.通过搭建异步电机故障检测实验平台进行了初步模拟实验,实验结果表明,该方法不仅消除了基波分量对故障特征分量的影响,而且还使频谱曲线更加清晰、简洁,突显了故障特征信息,弱化了非故障特征分量,为提高异步电机转子断条和偏心故障诊断的准确性奠定了基础.     

基于频率跟踪插值抽取法的电参量计算

在智能化采集控制单元的采样频率被固定的情况下,如果电网信号频率发生偏移,计算电参量有效值就会发生频谱泄露和栅栏效应,导致测量精度不高、误差较大,频率跟踪插值抽取法则可以克服因为信号频率偏移后出现的一系列问题。通过实例仿真结果表明,该方法在频率偏移情况下,能保证电压、电流有效值计算精确,低次谐波分析准确。并给出了该算法的运用前提条件和信号实际频率的测量方法,从根本上解决了频谱泄露和栅栏效应的问题。     

基于广义积分器的谐波电流检测方法研究

针对四桥臂有源电力滤波器的谐波检测环节,提出了一种基于广义积分器的谐波电流检测方法,分析了该检测方法的检测原理及参数k的变化对谐波电流检测效果的影响。仿真结果表明,当电网频率稳定时,该检测方法可准确地提取谐波电流中的基波分量;参数k影响检测的快速性和精确性,应合理设置;该检测方法结构简单,易于实现,对于电网电压畸变、电网频率波动及三相负载不平衡的情况有一定的适应性。     

基于功率谱密度极值点跟踪的次同步振荡辨识方法研究与应用

随着新能源发电的快速发展,大规模新能源汇集地区频繁出现次同步振荡问题,且振荡现象与串补、直流输电引起的次同步振荡不同,具有超同步谐波凸显和频率时变的特性。为了能够对新能源汇集地区中的次同步振荡信号进行准确提取和辨识,本文综合新能源汇集地区电力系统次同步振荡特性,提出了一种基于功率谱密度极值点跟踪的次同步振荡的主导次/超同步谐波检测方法,该方法能够从电气量测响应中快速准确地捕捉到微弱扰动的频率和幅值变化,为次同步振荡的预警、保护和控制研究提供科学的参考数据。通过对现场实测波形数据采用传统FFT分析方法与本文方法进行对比分析,本文提出的方法能够更好的适应频率缓慢时变的情况以及具有特定频率下更高检测精度的优点,从而验证了本文中所提方法的正确性和有效性。     

基于聚类分析的常规通信信号自动分选方法

为了从干扰环境中自动分选出常规通信信号,提出了一种基于聚类分析的信号分选方法,它主要包括测量集分割和信号跟踪两部分。测量集分割用于对频域检测和测向得到的测量集进行识别,从中获得对该测量集有贡献的窄带信号的特征参数;信号跟踪就是根据常规通信信号的特点,对截获信号进行序贯聚类,剔除干扰信号。实验结果表明,测量集分割方法的识别正确率在94％以上,能够准确估计各窄带信号的特征参数;所提出的分选方法能够从干扰环境中正确分选出常规通信信号。     

基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法

针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。     

基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模 动态面输出反馈控制

针对三自由度全驱动船舶速度向量不可测问题,考虑船舶模型参数和外部环境扰动均未知的情况,提出一种基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模动态面输出反馈控制方法.该方法设计神经网络自适应观测器估计船舶速度向量,且利用神经网络逼近模型参数不确定项,综合考虑船舶位置和速度误差之间关系构造递归滑模面,再采用动态面控制技术设计轨迹跟踪控制律和参数自适应律,并引入低频增益学习方法消除外界扰动导致的高频振荡控制信号.选取李雅普诺夫函数证明了该控制律能够保证轨迹跟踪闭环系统内所有信号的一致最终有界性.最后,基于一艘供给船进行仿真验证,结果表明,船舶轨迹跟踪响应速度快,所设计控制器对系统模型参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性.