基于超声波与IMU融合的倒车测距算法

为实现精确测距,降低驾驶员倒车过程的难度,基于超声波与惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的倒车测距方案,设计一种最大似然法与卡尔曼滤波相结合的超声波与IMU融合算法,并对融合算法进行分析和试验验证,证实该算法比单一超声波传感器具有更高的可靠性和精确度。     

考虑误差非独立性的电力系统参数辨识估计

确定量测量间的误差传递特性是建立精确量测模型的重要前提。实际量测系统中量测量由所有单相遥测数据构成,在各母线上分析量测误差间的相关性,计算符合遥测数据实际采集特征的量测误差协方差阵。提出了考虑量测误差相关性的电力系统参数辨识估计,利用加权残差率绝对值求和的方法辨识出参数误差支路,采用改进增广状态量法进行参数估计,逐一修正参数误差,利用状态估计结果验证参数辨识估计准确性。IEEE算例仿真结果表明,所提出的算法较传统参数估计结果更接近于系统真值,同时提高了状态估计的精度     

复杂地形下激光雷达测风误差的修正

激光测风雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)在大气边界层观测试验中的应用越来越广泛。测风精度对风资源评估非常重要。复杂地形流场的非均匀性导致激光测风雷达测风的误差,可能对相关的工程应用造成系统风险。文章给出了基于流体模型修正LiDAR测风误差的算法,并利用德国Fraunhofer IWES测试站同期LiDAR和风杯观测数据验证了算法的有效性。研究发现:(1)80 m高度各风向LiDAR的实测误差为-5.0%~2.5%,平均为1.2%;(2)稳态雷诺平均计算流体力学软件Greenwich CFD可用来修正复杂地形下LiDAR的观测误差,估算的分风向LiDAR测风误差和实测的LiDAR测风误差趋势是一致的,且模拟表明,Cosine型的误差形状与场址地形特征直接相关;(3)线性流体模型WAs P不能有效刻画坡度超过15°地形的流场特征,基于WAs P的复杂地形LiDAR测风误差修正是不可靠的。     

基于非注入法PMSM低速域无位置传感器控制

针对永磁同步电机低速段无位置传感器控制中,常用的高频注入法由于外加注入信号,带来额外的噪声和损耗问题,实现了一种仅需要检测在零电压矢量作用下的电流导数,便能对电机转子位置进行准确估计的方案。在零电压矢量作用区间内,通过对估计旋转轴系下的永磁同步电机方程进行推导,得出d轴电流导数与角度位置的关系。最后,在Matlab/Simulink仿真软件环境下对此算法进行验证,仿真结果表明,在带载起动及转速阶跃情况下,此算法能准确快速地估算出电机转子位置,位置误差小于1°。     

基于圆环状电容传感器的颗粒流动参数测量

针对气固两相流参数测量中电容传感器的温度漂移问题,提出一种新型圆环状电容传感器结构,配接相应的电容检测电路,可同时获得两个电容信号,标定后可实现颗粒浓度的测量。结合互相关数据处理技术,还可以实现颗粒速度的测量,进而可以计算颗粒流量。进而开发了基于圆环状电容传感器的颗粒流动参数测量系统,并对其性能进行了实验评价。结果表明:提出的新型传感器结构能够有效降低传感器的温漂;开发的圆环状电容传感器测量系统可对颗粒流动参数进行可靠的在线测量。     

声波法测量电站锅炉烟气流速的实验研究

对声波法测量电站锅炉烟道流速的方法进行了冷态模拟.根据时差法求气体流速的原理,实验采用可听声为信号源,结合Fluent流场模拟功能获得声源的较佳布置点,并使用直接互相关算法和经PHAT加权的广义互相关算法对声波飞渡时间进行估计,并通过涡街流量计直接测量风道的气体流速,来验证结果的正确性.结果表明:声波法测量结果与涡街流量计直接测量结果在一定程度上吻合较好,6 000~8 000Hz的扫频信号是较为理想的声源信号,PHAT算法在准确性和灵敏性上均优于直接互相关算法;声波法测量气体流速能达到较高的精度,可作为电站锅炉烟气流速在线监测的有效方法.     

声学测温在混响和高噪声条件下的时延估计研究

针对电站锅炉冷态时的混响问题和热态时的高噪声问题,进行了时间延迟估计的仿真研究,并在实验室环境下分别模拟混响和高噪声工况,对声波飞渡时间的测量进行了实验研究.结果表明:对于混响环境,通过巴特沃斯滤波器对信号进行先期滤波处理,再利用基于PHAT互相关加权算法的时间延迟估计,可以有效去除混响影响;对于高噪声环境,基于巴特沃斯滤波和ML加权函数的互相关算法可以较好地消除炉膛背景噪声的影响.     

基于混合算法的燃气轮机多传感器故障诊断

为解决卡尔曼滤波算法难以实现燃气轮机多传感器故障诊断的难题,提出一种基于混合算法的燃气轮机多传感器故障诊断方法。首先,基于平方根容积卡尔曼滤波（SRCKF）算法构建了一组滤波器,每个滤波器对状态的最优估计被定义为故障检测因子用于传感器故障的特征提取;然后,利用基于密度的聚类算法对故障检测因子进行聚类以实现故障传感器的检测和隔离;最后,利用极大似然估计方法（MLE）实现故障传感器故障严重程度的估计。所提出的方法在GT25000三轴燃气轮机模拟机上进行了仿真验证,仿真结果表明：所提方法有效,多传感器故障诊断的准确率高于95%。     

基于混合高斯分布的风电功率实时预测误差分析

针对风电功率实时预测误差随预测方法不同呈现不同分布特性,提出基于混合高斯分布的风电功率实时预测误差分布模型,采用期望最大化算法估计混合高斯分布模型的参数,以位于吉林省、黑龙江省和辽宁省的3个风电场的实测数据为例,分析不同预测方法下风电功率实时预测误差的分布特性,三权值高斯分布的评价指标——绝对值平均误差、均方根误差及相关系数均最优,验证了模型基于不同预测方法下预测误差的有效性和适用性。     

垂直地埋管换热器热响应测试估算方法研究

基于实测数据,对垂直地埋管换热器热响应测试估计方法进行研究。直线斜率法可以计算导热系数、体积比热以及孔内热阻,但必须补充恰当的热阻计算式。若采取三参数估算法,计算时间太长,根据经验数据拟合出导热系数和体积比热的关系式,孔内热阻作为独立变量,缩短了计算时间。并收集大量测试数据,验证了该方法的合理性。     

基于改进磷虾群算法的配电网PMU优化配置研究

随着大量分布式电源和随机负荷等引入,导致配电系统在越来越复杂及不确定的工况中运行,其状态估计结果与量测装置需要更多地考虑不确定性因素。虽然同步相量量测装置可以通过提供实时量测数据来提高状态估计结果,但考虑到配电网节点较多以及投资成本不足造成供需不平衡,所以在短时间内配电网不可能大规模配置。该文基于经济性的原则来配置PMU 测量装置,对最大提高状态估计结果的精度进行研究。同时采用改进的磷虾群算法对IEEE-33节点模型进行测试,从而得到PMU最优配置Pareto非劣解集。该文对IEEE-33节点三相配电网系统进行仿真计算,与遗传算法和粒子群算法比较;仿真结果验证了该算法的可行性、有效性以及优越性。     

新型光电式静力水准仪的研制

本文设计了一种基于线阵点光源测量原理的大量程光电式静力水准仪,详细介绍了其测量原理、结构及测控电路,并通过试验验证了本设计的可行性和可靠性。仪器采用特殊设计的浮子导向装置和光电传感部件,解决了传统光电式静力水准仪装配复杂、测量精度低、在潮湿环境中可靠性差的问题,通过线阵点光源测量原理的应用,无需镜头,不仅解决了潮湿致使镜头发霉的问题,而且提高了测量范围。仪器通过了电力工业电力系统自动化设备质量检验测试中心的型式试验,各项指标均符合设计要求。     

基于渐消因子的自适应发电机动态状态估计

同步相量测量单元(PMU)可直接测出相量信息，在动态安全监控方面发挥着重要的技术支撑作用。针对PMU量测存在随机误差的问题，提出了一种基于容积卡尔曼滤波(CKF)的发电机动态状态估计方式，主要是将四阶动态方程当作发电机系统方程，将次优渐消因子引入CKF中，使残差序列时刻保持正交，提高了估计算法的自适应性，克服了由于发电机模型参数不确定造成的估计结果偏离真实值的缺点，仿真亦验证了所提算法的有效性。     

海上风力机多场平台构建及地震动力学研究

为研究大型海上风力机在地震、湍流风、波浪及海流等复杂环境载荷作用下的动力学响应,建立了考虑多环境载荷和土-构耦合效应的精细支撑结构有限元模型,并基于模态法验证了有限元模型的精度和考虑土-构耦合效应的必要性,同时研究了大型风力机的结构响应。结果表明：结构的动力特性受土-构耦合效应影响显著;在地震载荷作用下,结构多个自由度响应激增;由于湍流风、波浪及海流载荷作用,导致支撑结构受外载荷形成阻尼效应影响更为显著;在研究地震动力学响应时,湍流风载荷、浪流载荷不可忽略。     

基于ZigBee及PSO-BP神经网络的温室温湿度检测系统

为了满足日益发展的农业技术需求,并提高温室系统温湿度检测的精度,本文设计了基于PSO-BP神经网络的温室无线温湿度检测系统.该系统硬件结构由基于CC2530芯片制成的开发板及SHT11温湿度传感器实现,在采集数据的过程中加入经粒子群算法优化（PSO）的神经网络,以此补偿检测过程的非线性误差.通过Matlab软件仿真可验证PSO-BP神经网络的补偿效果.在实验环境下,此系统运行正常.     

基于混合量测的配电网两阶段抗差动态状态估计方法

针对微型同步相量测量单元(μPMU)与SCADA在采样周期、量测量等方面的差异,提出了基于μPMU与SCADA混合量测环境下配电网两阶段抗差动态状态估计方法,通过量测变换与Pseudo-Huber函数建立混合量测抗差状态估计,实现对坏数据自动抑制,为无迹卡尔曼滤波提供更精确的伪量测与初值,IEEE 33节点配电系统的仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于螺旋式电容传感器的生物质含水量测量

生物质燃料的含水量与热电厂生产过程的安全性和机组的发电效率息息相关,因此,生物质燃料含水量的测量非常重要。文章提出了一种基于螺旋式电容传感器的木片含水量预测方法。首先,基于有限元模型和正交试验方法对电容传感器的结构进行优化;然后,根据优化结果搭建了相应的测量系统,通过测量电容传感器中木片的电容估计其含水量,从而实现生物质含水量的快速测量。通过实验得出,当样本含水量为12%～48%时,样本电容与含水量具有一阶线性关系,预测得到的样本含水量最大相对误差在5%以内。相比于平行板电容传感器,螺旋式电容传感器的灵敏度分布更加均匀,测量结果更准确。     

考虑量测异步问题的配电网混合量测融合估计方法

针对目前电力系统中PMU量测与SCADA量测长期共存但难以同时使用的现状,引入无迹卡尔曼滤波算法实现混合量测的融合估计。分析混合量测非同步性误差,通过基于PMU的量测变换与相似度序贯对比实现异步量测的同步化;为了解决UKF算法因噪声协方差矩阵偏离实际值而导致滤波效果下降的问题,提出了一种考虑量测异步的鲁棒无迹卡尔曼滤波(RUKF)算法,该滤波算法利用UKF滤波过程的残差矩阵与新息矩阵实现对噪声协方差矩阵进行更新。通过IEEE 30测试系统对RUKF算法进行仿真验证,测试结果表明RUKF算法能够有效跟踪系统波动,降低异常噪声的影响。     

基于修正传递函数的消声器传声损失测量

基于平面波假设,推导了4传声器位置、双终端边界条件互谱法传声损失测量基本原理;在此基础上,提出了采用4传声器位置、双边界条件、基于传递函数的传声损失测量分析改进算法.与互谱法相比,基于修正传递函数的传声损失测量分析法具有明显优势,主要表现为传递函数的分批测量可以最小化测量系统的硬件需求,可以采用传声器位置互换法来提高传递函数的测试精度.以B&K的声学材料测试系统为硬件平台,对典型扩张式消声器进行了传声损失测量分析.结果表明:传递函数修正后的分析结果准确性相比修正前有显著提高.     

蒸汽湿度微波谐振腔热膨胀自补偿测量系统研究

研究了微波微扰法测量湿蒸汽过程中热膨胀因素对谐振腔传感器的影响,建立了系统工作频率的热膨胀校正方案,并提出了具有热膨胀自补偿功能的蒸汽湿度双腔测量系统.针对谐振腔传感器受热膨胀的实验环境,给出了谐振腔热膨胀过程的实测结果,分析并比较了上述系统与现有的单腔湿度测量系统之间在热补偿方面的优势.结果表明:该系统能够实现蒸汽湿度高精度在线测量,其湿度测量误差约为±1%,其热补偿能力是单腔湿度测量系统的40倍左右.谐振腔热膨胀测量实验证明了频率校正方法的有效性.