Interharmonics analysis of power signals with fundamental frequency deviation using Kalman filtering

In this paper a spectral decomposition-based method for interharmonic computation is proposed for power systems where the fundamental frequency fluctuates significantly. In the proposed method, the frequency domain components of the voltage waveform are obtained by Kalman filtering. Both the system fundamental frequency and the correct spectrum of the voltage waveform, and hence the exact interharmonics are obtained. The proposed method is tested with both simulated and field data obtained from different electric arc furnace (EAF) plants, where the system frequency deviates continuously due to the fluctuating load demands. Since the interharmonic frequencies are obtained by using Kalman filtering, no leakage effect of the DFT-based methods is involved in case of frequency deviations, which is an important advantage of the proposed method.     

基于自适应陷波器的科氏流量计信号频率跟踪新方法

为提高对科氏流量计信号频率随机缓慢变化的持续跟踪能力,以对格型ANF、简化格型ANF和基于SMM的新式ANF三种典型自适应陷波器的性能比较分析为基础,提出了一种科氏流量计信号频率跟踪新方法。该方法对频率、幅值和相位均随机游动变化的科氏流量计信号,首先采用新式ANF快速检测信号频率并作短时频率跟踪,待其收敛后简化格型ANF开始并行工作,在简化格型ANF收敛后取代新式ANF持续跟踪信号频率的变化。仿真结果表明,本文方法比格型ANF方法收敛速度更快、频率跟踪精度更高,比单一采用新式ANF方法计算更为简便,是一种科氏流量计信号处理的有效方法。     

内模PID在风力发电系统变桨距控制器中的应用

针对风力发电系统数学模型复杂、时变性强、参数间存在耦合及受外部干扰严重等特点,基于内模理论方法,分析提出了一种适用于风机变桨距控制,且仅需要对滤波时间常数整定即可设计系统控制器的简捷内模PID方法,使系统在设计上可以不依赖于被控对象的准确模型,并使控制方法的实现得到了简化.基于该理论设计了变桨距控制器,并通过Matlab对系统进行了仿真,结果表明:控制方案可行,且使风力发电机输出功率维持最佳,系统鲁棒性好,抗干扰性强,对工业过程的复杂控制系统设计提供了一种参考.     

旋滤波法对噪声抑制作用的仿真比较研究

在光学干涉条纹图像处理方法中,旋滤波法得到广泛的使用,但是当噪声比较大时,不能准确的求出条纹方向图,无法得到很好的滤波效果。本文以仿真为方法研究噪声对旋滤波法的影响,并指出条纹图预处理的重要性。仿真结果表明,当噪声强度大于0.125时可以加入中值或者均值滤波作为预处理,可以有效的抑制噪声。     

结构不对称条件下测速发电机的卡尔曼测速算法

针对基于测速发电机、光电编码器等测速传感器的传统测速系统存在低速测量性能,实时性,对结构不对称、电磁扰动等的抗干扰性等都较差的问题,提出了一种高精度宽范围实时滤波测速方法。以爪极永磁式交流测速电机为例,详细分析了其机械结构特性和工作原理,并在结构不对称条件下建立了爪极永磁式交流测速电机测速模型,提出了一种面向工程应用、计算量小的交互双模自适应降阶无迹卡尔曼滤波算法来实时估计永磁转子转速。该算法同时运行降阶和全阶交互双模自适应算法,当采用降阶估计值保障系统实时性时,在计算耗时较长的全阶算法运行完成一次后修正一次降阶估计值,提高测速精度。仿真结果表明,提出的测速算法对于结构不对称扰动具有良好的鲁棒性,能够适用于宽范围条件下的转速高精度实时跟踪,具有一定的工程指导意义。     

Prediction and Abnormality Assertion on Emu Brake Pad Based on Multivariate Integrated Random Walk

To better solve the issue with abnormal failure of electric motor unit (EMU) brake pad resulted from various random factors in the ever-changing operating environment, in this paper, a new evaluation method of performance prediction and abnormity decision is proposed based on the Multivariate integrated random walk (MIRW) model. In this method, the state space model of the EMU brake pad performance degradation is firstly established. And then based on the observed data, the brake pad performance degradation trend is extracted by the fixed interval forward - backward smoothing algorithm. Based on it, the future degradation state can be predicted by Kalman predictor. Based on the obtained state estimation values, abnormal failure tolerance range (AFTR) can be determined applying Grubbs criterion to judge whether the brake pad is being in abnormal state before reaching the final failure or not as a new sample appears. In addition, the cumulative failure probability of the brake pad is estimated in the degradation process. Finally, the thickness data of a certain type of EMU brake pad is applied to predict the future degradation state and determine the abnormal condition, and the result shows that the proposed method is more efficient and accurate.     

基于奇部Gabor滤波器的纱管余纱量检测

针对现有细络联设备中机械式纱管检测分拣装置存在的磨损部件和损伤管纱表面纱线问题,提出一种基于机器视觉的非接触式余纱量检测方法。将单帧图像中的若干纱管从背景中逐一定位分割,校正角度并提取包含有效前景点的感兴趣区域,利用经参数优化的奇部Gabor滤波器组强化管壁和纱线边缘,对滤波后图像进行连通域检查,分割出纱线区域。通过实验分析了感兴趣区域提取阈值对检测准确性的影响,并基于极大输出响应原则分析了滤波器参数设定规则。结果表明,波长与高斯分布标准差比值为4.808、高斯分布标准差与纱线直径比值为0.81、方向与纱线平行的奇部Gabor滤波器检测效果最为理想。     

基于多普勒信息的炮位侦校雷达外推算法研究

针对一定条件下炮位侦校雷达定位精度偏低、引导射击能力偏弱的问题,考虑到随着新型炮位侦校雷达技术的发展,所测量的多普勒信息已具有较高的精度,提出将多普勒信息应用到观测模型中。结合无迹卡尔曼滤波,并将弹道系数引入状态变量,建立了基于多普勒信息的七维状态向量无迹卡尔曼滤波算法(七态DB-UKF算法)。理论分析与实验表明,该方法有效利用了雷达的多普勒测量信息,能够有效抑制估计误差,提高参数估计精度,进而提高了外推弹丸的落点精度。     

滤纸基质吸力率定曲线的率定方法

针对以往采用压力板仪率定滤纸基质吸力试验方法无法真实反映滤纸实际测量时所处土体环境的问题, 提出了一种新的率定滤纸基质吸力试验方法。研究结果表明, 采用压力板仪利用新方法测定试样的基质吸力, 试验前期排水较集中, 随后逐渐减少, 直至不排水或发生回吸; 初始12 h内的排水量并不是一直随基质吸力增大而增多, 而是在基质吸力100 kPa时出现峰值; 土水平衡过程中, 试样并非一直处于排水状态, 因为回吸, 累计排水量会出现峰值; 达到土水平衡状态时的最终实际排水量和累计排水量随基质吸力增大而增加。基质吸力越大, 达到土水平衡所需时间越长。在基质吸力较小的条件下, 同一基质吸力下采用新的试验方法测得的滤纸达到平衡时的含水率高于原有方法测得的含水率。Van Genuchten模型能较好拟合高液限红粘土土水特征曲线和滤纸基质吸力率定曲线。滤纸基质吸力率定曲线的准确性受率定环境的影响很大, 在进行率定试验时不仅要考虑环境温度和平衡时间, 更要考虑所测土体的土性以及滤纸与所测土体的接触方式。     

滤筒除尘器结构优化与流场研究

针对滤筒除尘器内部流场非均匀性,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent提供的标准k-ε湍流模型对滤筒除尘器内部流场进行数值模拟,发现原实验模型存在气流分布不均等问题。因此提出除尘器结构改进优化措施,并应用正交实验方法研究了结构因素对滤筒除尘器内部流动特征的影响。研究结果表明:适当增加灰斗挡风板长度E、增加气流均布板数量C及减小其角度D能够有效提高流场均匀性,并且灰斗挡风板的设置能够有效避免二次扬尘;导流板数A和角度B对气流均匀性影响较小;影响流场均匀性程度各因素的排序为EDCAB。