同步发电机转子电磁暂态的准确表达

同步发电机电磁暂态建模是电网稳定分析和控制的基础。现有文献基于初值定理或超导体概念推导暂态/次暂态电抗/电势,人为假设过强、不能证明表达方式唯一。转子电磁暂态推导过程复杂、存在多种形式。本文基于定转子回路电压/磁链方程,通过矩阵变换,严格证明暂态/次暂态电感/电势表达形式唯一。提出基于内电势的转子电磁暂态准确表达。发现现有转子电磁暂态近似表达的时间常数存在误差。研究成果有助于对同步电机模型的理解和应用。     

基于灰度-梯度共生矩阵的车轮踏面缺陷聚类分析北大核心CSCD

车轮作为列车走行部的关键部件之一,其踏面产生缺陷后会直接影响到列车的运行安全。为了能够在检测时准确识别车轮踏面缺陷不同类型,提出一种基于灰度-梯度共生矩阵的纹理特征提取方法,对踏面图像的灰度和梯度特征分析之后,根据灰度-梯度共生矩阵提取踏面图像纹理特征矢量,再结合K-均值(K-means)聚类优化算法对踏面缺陷特征量进行聚类,从而将踏面缺陷类型进行分类,并将分类结果用可视化数据显示。实验结果表明,采用上述所提方法,对车轮踏面缺陷不同类型的分类识别精度达96%以上。     

一种面向RDSM系统的基于遗传算法优化色散矩阵的方法

矩形差分空间调制（rectangular differential spatial modulation,RDSM）是一种多天线非相干调制技术,该技术频谱效率高,低功耗且无信道估计开销,特别适用于信道快速变化的车联网、物联网、6G蜂窝网络等未来通信系统。然而发射端的稀疏酉矩形空时色散矩阵（dispersion matrix,DM）的构造问题一直是个难点,而当前使用的随机搜索优化方法具有极高的计算复杂度,对此,提出了一种低复杂度遗传算法（genetic algorithm, GA）。根据秩与行列式标准最大化准则（rank and determinant criterion,RDC）的方法计算适应度值,可避免差分系统中所需的分类讨论。根据星座旋转对称性的特点,降低 GA 单次迭代的计算复杂度。仿真结果表明,优化得到的DMs（DM set）显著改善了RDSM系统误比特率（bit error rate,BER）性能,对比随机搜索,低复杂度遗传算法有效提高了RDSMS的DMs优化效率,优化DMs所需的计算复杂度约为随机搜索的0.1%。     

一种适用于继电保护在线整定的极小断点集求取算法

复杂环网中继电保护在线整定的顺利进行依赖于极小断点集的快速求取,但现有极小断点集求取算法在算法复杂度、断点集维数及计算效率等方面还存在不足。对此,提出了一种适用于继电保护在线整定的极小断点集求取算法。该方法基于图论中基本割集矩阵与基本回路矩阵的固有关系,将复杂环网的断点集求取问题转换成了基于基本割集矩阵的基本回路断点集求取问题。通过动态调整基本割集矩阵,逐步计算得到网络极小断点集。算例分析表明,所提算法能够在有效的时间内求得网络极小断点集,大大降低了问题的复杂性。     

基于分数阶滑模控制的直接矩阵变换器控制策略研究

直接矩阵变换器是一个无中间直流环节的AC-AC变换器,但是它和传统的间接矩阵变换器一样,在电网电压不平衡时其输出性能会下降。针对这一问题,提出了一种分数阶滑模控制以改善矩阵变换器的输出性能。首先,分析了矩阵变换器的拓扑结构和数学模型,得到了不平衡电网下的输出功率,并且根据输出功率表达式设计对应的输出补偿。其次,结合控制目标和直接矩阵变换器的数学模型设计出应用于不平衡电网的分数阶滑模控制器。所设计的控制器旨在实现恒定的有功功率,同时以单位功率因数输入。接着,结合输出补偿使输出的有功功率无脉动,同时无功功率能够跟踪参考信号。最后,在Matlab/Simulink和RT-LAB实验平台建立对应模型,验证该算法的有效性。实验结果表明,分数阶滑模控制在控制性能上要明显优于传统PI控制。     

考虑元件温-湿关联影响的氢燃料电池系统动态可靠性分析

为了研究元件关联作用对氢燃料电池系统可靠性的影响,以集流板、扩散层和催化层的性能状态与质子膜温度失效和湿度失效的关联关系为研究对象,利用马尔科夫方法建立元件多状态退化模型。通过转移系数描述元件状态转移率与关联特性的动态关系,构建新的状态转移矩阵;基于通用发生函数导出关联系统多态可靠性分析模型,并讨论了多元件关联情形的模型特点;结合Kolmogorov方程求得多态元件各状态下的概率,分别研究了单一关联组和多关联组温-湿复合影响两种情况下的系统可靠性趋势。结果表明: 质子膜的状态转移率会随着集流板、扩散层和催化层性能的退化而改变;当上述元件处于高性能状态时,质子膜的关联特性使系统的可靠度更高,而这些元件在低性能状态时,关联特性使系统的可靠度更低;冷却元件的状态对系统可靠性的影响比增湿元件状态的影响大。研究结果可为电池系统可靠性设计和寿命周期预测提供理论依据。     

基于高密度子网格光线追迹的三维发射层析重建算法

三维(three- dimensional,3D) 发射层析技术(emission computerized tomography,ECT) 是一种简单、高效且准确的燃 烧场3D成像与检测技术,其中权重矩阵的计算 精度决定了层析重建的精度和质量。本文研究了一种基于高密度子网格光线追迹的权重矩阵 计算方法, 将被测区域划分为密度更高的子网格,并根据相机成像模型实现光线追迹,以确定离散网格 对投影像素 的权重因子。数值模拟和燃烧火焰重建实验表明该算法具有较高的精度和计算效率。该研究 对于3D发射层析技术的实用化具有重要的理论意义。     

基于宇称-时间对称光子晶体结构的磁场传感器研究

提出了一种基于宇称-时间(parity-time,PT) 对称结构的磁场检测微腔模型,利用水 基Fe₃O₄磁流体介质层的磁光效应和PT对称结构的光放大效应,当磁场强度发生变化时 ,引 起结构禁带中缺陷模位置的改变。因此,可以通过检测缺陷模位置实现磁场强度的检测。本 文利用传递矩阵法(transfer matrix method,TMM)从理论上分析了结构的透射光谱,在此 基础上对结构周期、介质层厚度、PT对称单元中宏观洛伦兹振荡强度等参数进行了数值优化 。优化后的仿真结果表明,该传感器能够实现有效的磁场磁强检测,磁场强度在0—500Oe 的 范围内,传感器的灵敏度可以达到97.14 nm/RIU,优值和检测极限分 别可以达到10⁴和10－7 RIU。同时, 传感器的分辨率数值最小可以达到0.05 Oe和最 大可以达到2Oe。本文所设计的传感器结构可用于高综合性能磁场强度检测设备的设计。     

快速扫描机载气象雷达多普勒解模糊算法

本文针对机载气象雷达前视快速扫描下的多普勒模糊问题,提出了两种多普勒解模糊算法：基于改进方位向波束形成算法和基于阻塞矩阵算法。基于改进方位向波束形成算法在传统的Capon波束形成的基础上,利用空间谱积分的方法对非期望信号协方差矩阵进行重构和对导向矢量进行估计,进一步提高了算法的鲁棒性,降低方位角估计误差;基于阻塞矩阵算法需要估计导向矢量,并利用导向矢量计算阻塞矩阵,将接收信号进行多普勒模糊相消预处理,阻塞每个多普勒频点的模糊多普勒分量,以达到解模糊的目的。通过仿真实验证明,两种方法均可以有效地恢复信号的多普勒信息,其中基于阻塞矩阵算法与基于改进方位向波束形成算法相比,有更优良的性能,并有更小的运算量。     

编码协作系统准循环重复累积码的联合设计与性能分析

重复累积(RA)码是一种特殊结构的低密度奇偶校验(LDPC)码,不仅具有LDPC码的优点,还能实现差分编码。针对LDPC编码协作系统编码复杂度高、时延长的问题,该文引入准循环RA(QC-RA)码,推导出信源节点和中继节点采用的QC-RA码对应的联合校验矩阵,基于公差构造方法设计该联合校验矩阵,并证明该方法设计的联合校验矩阵不存在围长为girth-4, girth-6的短环。理论分析和仿真结果表明,同等条件下该系统比相应点对点系统具有更优异的误码率性能。仿真结果同时表明,与采用一般构造QC-RA码或基于Z型构造QC-RA码相比,采用基于公差构造的联合设计QC-RA码的多信源多中继协作均可获得更高的编码增益。