“电力电子技术”虚拟交互教学系统研究

"电力电子技术"既是一门重要的专业基础课,也是一门实用性和实践性较强的课程。针对该课程在理论讲解和实验中出现的问题,设计了一个电机类课程虚拟交互教学系统。该系统具有界面友好性和开放性的特点。实践证明,采用此系统可以较好地适应教员教学和学员学习的需要。     

EMD端点效应的改进型混沌延拓方法及其在机械故障诊断中的应用

针对经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的端点效应问题,分析了三次样条插值产生端点效应的机理,指出了现有延拓方法的不足,提出采用Lyapunov指数预测模型进行边界延拓,以此减小端点效应在经验模态分解过程中产生的影响。在采用最大Lyapunov指数法进行边界延拓时,针对Lyapunov指数预测模型所表示的平均发散度仅是轨道演化规律的一个近似模型,提出采用局域发散度代替最大Lyapunov指数进行改进,以改进预测模型的预测精度。基于改进型Lyapunov指数边界延拓方法,由于引入时间序列预测模型使端点处的延拓更加合理,所延拓数据更加趋于真实,在希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform,HHT）实现过程中仅需一次延拓,实现了准确的EMD分解。仿真计算和转子系统故障试验分析结果表明,所用方法可以有效解决EMD的端点效应问题。     

基于模糊PID 的铝空气电源双向DC-DC 变换器

针对双向DC-DC变换器在铝空气电源工作模式切换时的非线性问题,设计一种用于铝空气电源储能系统的双向DC-DC变换器。在传统PID控制的基础上,引入模糊控制,构成模糊PID电压环和PI电流环双闭环控制。并在Matlab/Simulink中,对比分析了双向DC-DC变换器模型、传统PID双闭环模型和模糊PID双闭环模型。实验仿真结果表明:与传统PID控制方法相比,该控制方法能够有效解决双向DC-DC变换器的非线性问题,提高升降压速度,减小输出电压和电流的波动。     

柴油机振动谱图纹理增强的NMF特征提取方法

针对柴油机振动加速度信号特征提取困难的问题,提出一种对时频图像纹理信息进行增强的矩阵非负分解方法,用于提取柴油机振动信号的时频特征。首先,利用匹配追踪算法(MP)结合Wigner-Ville分布获取时频分辨率较好的时频表征;然后引入局部二值模式(LBP)算子对时频图像的灰度矩阵重新编码,再利用非负矩阵分解算法(NMF)获取时频图像对应的低维特征参量,以增强时频图像的纹理特征,提高NMF的特征提取效果。通过对柴油机4种不同状态的振动信号进行分析研究,可得出结论:该方法能有效地表达柴油机缸盖振动加速度信号的时频特征,可用于准确地诊断柴油机的气门故障。     

内燃机振动时频图像的编码特征提取与诊断

针对传统内燃机振动诊断方法在参数选择和特征提取方面的难题,提出一种将S变换和模块二维主成分分析(M-2DPCA)相结合的内燃机故障诊断方法。该方法首先利用S变换将采集到的内燃机缸盖表面振动信号生成振动谱图像;然后通过M-2DPCA对图像矩阵进行模块化处理,利用所有样本子图像构建总体散布矩阵,计算最优投影向量,进行图像特征参数提取;最后,利用最近邻分类器进行分类识别,完成诊断。将该方法应用于内燃机气阀机构8种工况下振动信号的诊断实例中,识别率可达到94.17%,证明了该方法的有效性。     

大功率铝空气电池堆结构设计综述

大功率铝空气电池作为目前金属空气电池的研究热点之一,其箱体结构设计的实用、可靠和安全更有利于其在电动汽车和军事作战等领域的广泛应用。介绍了大功率铝空气电池的工作原理、系统组成,从尺寸和外形、加工工艺方面详细介绍了电池堆结构设计,指出其采用基于机械可充和电解液循环的特性条件下设计铝空气电池箱体结构,使电池能够在更换铝阳极的方法下持续供电,并通过电解液循环维持电池放电的稳定性,实现了使用的安全性和可靠性。     

锂离子电池剩余寿命预测方法综述

准确预测锂离子电池的剩余寿命对提高设备的安全性和降低设备的维护成本具有重要意义.针对锂离子电池剩余寿命预测方法的研究现状进行分析,归纳总结了基于模型的方法、基于数据驱动的方法和基于融合的方法,对比分析了不同方法的优缺点.然后总结归纳了锂离子电池剩余寿命预测在实际应用中常见的两个问题,最后分析了未来的发展趋势和挑战.     

锂离子电池剩余寿命间接预测方法研究

针对锂离子电池的容量在线测量困难的问题,提出了一种基于优化的融合型间接健康因子和改进的最小二乘支持向量机的锂离子电池剩余寿命间接预测方法.首先采用自适应健康因子提取方法提取了等电压升充电时间序列和等电流降充电时间序列,通过健康因子的线性组合和Box-Cox变换构建了优化的融合型健康因子.然后针对最小二乘支持向量机的超参数调整困难的问题,提出了基于粒子群优化的改进算法.在此基础上,构建了基于优化的融合型健康因子的锂离子电池剩余寿命间接预测方法.实验结果表明,提出的间接预测方法能够较好地拟合容量的退化过程,同时预测精度比基于单一健康因子的方法更高.     

基于小波包和神经网络的柴油机气门故障诊断

通过调整柴油机不同气门间隙模拟故障,利用小波包分解算法对所采集柴油机缸盖表面的振动信号进行频带分解,以小波包频带能量百分比为特征向量,以同一工况下多次采样均值作为标准模式,通过改进BP神经网络实现了对柴油机气门间隙异常的故障诊断.     

基于IRP和TD2DPCA的轴承故障诊断方法EI北大核心CSCD

针对轴承振动信号的非平稳特征和现实中难以提取故障参数的情况,提出了一种基于图像的轴承故障诊断方法即基于递归灰度图(Improved Recurrence Plots,IRP)和双向二维主成分分析(Two directional,Two dimensional Principal Component Analysis,TD2DPCA)的轴承故障诊断法。该方法对递归图(Recurrence Plots,RP)中阈值选取的问题进行了优化,提出了IRP算法,对采集到的轴承振动信号进行IRP分析,生成递归灰度图;然后用TD2DPCA对生成的递归灰度图进行特征参数提取,得到系数编码矩阵;最后采用分类器对上述编码矩阵直接进行模式识别,以实现轴承故障的自动化诊断。将该方法应用在轴承4种典型工况的故障诊断实例中,识别率高达99.8%,结果表明:基于IRP和TD2DPCA的轴承故障诊断方法能够自适应的对轴承进行故障诊断,具有故障识别精度高、噪声鲁棒性好等优点,为轴承振动诊断探索了一条新途径。