基于嵌入式系统的以太网实时通信技术研究

介绍在嵌入式多任务实时操作系统μC／OS-Ⅱ下实现微型TCP／IP协议栈ulP,并利用用户数据报协议UDP协议作为传输方式解决在嵌入式系统中处理应用程序数据的同时实时向上位机传输数据的技术。     

矿用动力电池荷电状态预测

针对最小二乘支持向量机(LSSVM)用于预测矿用动力电池荷电状态(SOC)时正则化参数和核函数参数难以优化选择,灰狼优化(GWO)算法在单独求解约束优化问题时出现早熟、稳定性差、易陷入局部最优等问题,在差分进化灰狼优化(DE-GWO)算法的基础上,采用指数函数形式的非线性收敛因子对DEGWO算法进行改进。该非线性收敛因子在迭代过程前段衰减速率低,能更好地寻找全局最优解,在迭代过程后段衰减速率高,能更精确地寻找局部最优解,有效平衡全局搜索能力和局部搜索能力。实验结果表明,利用改进DE-GWO算法优化LSSVM参数后建立的矿用动力电池SOC预测模型最大绝对误差为3.7%,最大相对误差为5.3%。     

基于简化滞回OCV模型的锂电池SOC自适应估计策略

受锂电池滞回效应的影响,开路电压与荷电状态之间的关系复杂,给电池建模以及荷电状态的精确估计带来较大困难。以锰酸锂电池单体为研究对象,在通过实验对滞回特性分析的基础上,提出简化的滞回开路电压模型,该模型根据滞回主环路中开路电压差之间的荷电状态积累量大小来构建滞回因子,修正开路电压与荷电状态之间的关系,以提升电池等效电路模型的精度;其次,针对测量噪声异常扰动、模型发生变化及荷电状态初值存在偏差的情况,利用分阶段变换测量协方差及构建自适应因子方法对无迹卡尔曼滤波算法改进,以平衡荷电状态的估计精度和收敛速度。实验结果表明,简化滞回开路电压模型能较为地准确描述锂电池动静态特性,所提自适应无迹卡尔曼滤波算法估计荷电状态的性能有较大提升。     

半导体激光器混沌电路延时反馈控制方法

由于当前方法未能建立物理模型,导致混沌电路延时反馈控制复杂度和控制耗时增加,容错率下降,为此提出一种半导体激光器混沌电路延时反馈控制方法。组建半导体激光器混沌电路延时反馈条件下激光器电流激发混沌的物理模型,获取激光器非线性增益和线宽增强因子特性,并获取控制延迟可控条件。分析延迟量和反馈增益的解析关系,获取目标周期轨道控制参数的分岔图,以此为依据进行半导体激光器混沌电路延时反馈控制。实验结果表明,所提方法能够有效降低混沌电路延时反馈控制复杂度和控制耗时,大幅度提升容错率。     

基于多策略混合改进HHO算法的WSN节点覆盖优化

针对监测区域内无线传感器网络节点部署容易出现分布不均匀、有效覆盖率低等问题,提出一种多策略混合改进哈里斯鹰算法的WSN节点覆盖优化策略。利用Fuch无限折叠混沌初始化、自适应精英个体对立学习、正余弦优化和高斯与拉普拉斯最优解变异策略对标准哈里斯鹰优化算法的性能进行改进。利用改进算法求解WSN节点覆盖优化问题,以监测区域网络覆盖率最大为目标,对节点部署位置寻优。实验结果表明,改进策略能够得到更高的网络覆盖率,减少传感节点冗余,延长网络生存时间。     

基于强跟踪DEKF算法的动力电池SOC估计模型

应用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法估计动力电池荷电状态(SOC)时,会出现由于电池模型参数不准确而造成估计误差增大的问题。这里提出一种基于强跟踪原理的双卡尔曼滤波(ST-DEKF)算法解决该问题。以电池复合等效模型为研究基础,利用双卡尔曼滤波(DEKF)算法并行实时联合估计电池SOC和电池模型中的欧姆内阻参数,相互反馈,以提高电池模型的准确性,能够有效改善电池SOC估计精度。但在电池SOC初值设定存在偏差情况下,观测噪声方差不易确定,估计过程收敛速度慢,甚至会引起发散,因此,在算法初始阶段又引入了基于强跟踪原理的次优渐消因子对目标进行快速跟踪,弥补DEKF算法的不足。实验结果表明,基于ST-DEKF算法建立的电池SOC估计模型,具有很好的鲁棒性、跟踪速度和精度。     

基于以太网的嵌入式系统软件升级技术

以往的产品要进行内核及应用软件系统的更新升级，必须更换相应的程序存储器芯片，会带来很多麻烦和不可靠因素，造成资源浪费、设备更换地点限制等缺点。文章介绍了以PC机作为TFTP客户端，在以ATMEL公司的ATMEGA32微处理器为嵌入式的目标平台中移植ulP1．0协议栈并在其应用层实现TFTP协议作为TFTP服务器端，对微处理器中的内核及应用软件系统进行应用软件升级更新的技术。     

观测模型误差不确定的锂电池SOC估计方法

建立的锂电池非线性系统中存在不确定的观测模型误差时,会影响滤波器估计的精度和稳定性,严重时还会导致估计结果发散。针对这一问题,基于变分贝叶斯自适应滤波方法,提出了一种鲁棒UKF算法。该算法构建虚拟观测噪声用来补偿观测模型误差,并采用逆Wishart分布对虚拟观测噪声协方差建模。在变分迭代过程中,实现对系统状态和虚拟观测噪声协方差的联合后验概率估计,使估计结果自适应地逼近到真实分布。利用无迹卡尔曼滤波对系统状态进行更新。结合锰酸钾锂电池非线性模型进行仿真实验表明,该算法估计锂电池荷电状态具有很好的精度、跟踪速度以及鲁棒性。