基于实时互相关原理的风速风向传感器研制

介绍了国内外风速风向传感器的发展现状,列举出几种风速风向传感器应用场合。为了提高低风速的测量精度,降低现有传感器的成本,提出了基于互相关原理的风速风向传感器的原理和实现。设计了恒流源供电的风速风向传感器、信号调理电路和电压转换电路;通过dsPIC30F4011芯片的A/D模块实现数据的采集处理;通过CAN模块实现系统的远程监控。软件实现上,采用高效实时互相关算法,节省了存储空间,提高了计算效率。实验结果表明,基于互相关原理的风速风向传感器可以实时准确地测得风速风向,对小于10 m/s风速的测量有较高的测量精度。     

基于VMD-AOA-GRU的超短期风向预测

风向的精准预测对风资源的高效利用和风电机组的安全运行具有重大意义。为此,本文提出一种基于VMDAOA-GRU的超短期风向预测方法。利用变分模态分解（VMD）算法将历史风向数据分解为不同频率的信息,然后采用GRU算法构建基于分解序列的预测模型;利用收敛速度快、精度高的AOA算法,逐个求解已分解序列的最优时间窗口长度和GRU预测模型的超参数,最后重构各分解序列的预测结果,并得到最终预测结果。通过与其它算法预测结果的对比分析,证明了本文所提方法的可行性。     

风向传感器现场自动核查仪系统设计

针对格雷码式风向传感器的核查需求,尤其针对隐性故障较难排查的问题,设计了风向传感器现场自动核查仪系统。通过电源模块设计,实现电池供电,传感器直接接入即可检测,并且无需额外给传感器供电;通过格雷码点位检测(格雷码的每个点位都有高低电平变化、相邻2组的格雷码只变化1个点位和格雷码不同点位存在不同的高低电平交替出现的规律)和风向值检测(0°检测点读数正常、风向值依次变化规律和所有风向值都应出现)等方法,操作方法更简便且可更全面地排查故障。本系统通过了模拟故障测试和省市县相关气象部门的业务试用。结果表明,本系统便携易用,检测周期缩短到5秒,检测结果的输出清晰准确,能较好地满足风向传感器现场核查的业务要求。     

CMOS风速风向传感器的设计

介绍了一种CMOS(互补MOS)集成风速风向传感器,使用恒温差(CTD)控制模式将芯片加热,使其中间加热区域的温度高于周围环境(风)温度一定值。该传感器在有风吹过它的表面时能同时测量风速和风向。采用4个串联的热堆测量芯片中心区域的平均温度,这种测温的方法简单、新颖。在简单阐述CMOS硅热流量传感器的工作原理和结构之后,主要介绍驱动和信号读取电路。经过风洞测试,传感器能够测量风速0～23m/s,具有良好的线性度和灵敏度,同时,传感器360°内方向敏感。     

风洞超声波风速风向三维测量装置设计与实现

超声波在顺逆风中传播速度不同,在距离一定的条件下,风在顺逆向传播存在时差,将超声波传感器按一定阵列布置,基于空间向量分析算法可以设计一种超声波三维风速风向测量装置。详细介绍了风速风向三维测量装置正三棱锥体传感器布置方案,阐述了硬件电路的总体框架图和各外围接口电路的设计,说明了超声波风速风向测量装置算法软件编程实现和计算控制流程。通过对装置主要功能模块的测试和实际风洞试验证明,超声波三维风速风向测量装置能够实时测量风速的大小和方向,满足风洞试验测试要求。     

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪.软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准.通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表.     

基于格雷码编码的EL15-2C型风向传感器维护方法及分析探讨

在自动气象站的运行过程中,风向故障是自动站故障中经常遇到的故障类型,本文通过对EL15-2C型风向传感器[1]中两例典型风向故障维护过程的分析探讨,总结出该型号风向传感器基于格雷码原理的维护方法,更有利于技术保障人员快速高效的判断及解决故障.     

星载全极化微波辐射计海面风向反演仿真研究

全极化微波辐射计是一种可以测量海面辐射全部4个Stokes参数的新型被动遥感仪器,是测量海面风场、尤其是海面风向的新手段。介绍了国际首台全极化微波辐射计WindSat的海面风向信号谐波特征,在分析风向反演180°模糊度现象的成因基础之上,提出了利用WindSat能够进行前-后向双视扫描的优势去除风向反演180°模糊度问题的思路;通过构建海面风场仿真场景,在WindSat模拟亮温数据中加入高斯白噪声后,使用最大似然估计法和中值滤波技术开展了海面风向反演。比较和分析了使用WindSat前向刈幅和WindSat前-后向刈幅观测数据的风向反演结果。结果表明:由于能够有效去除风向反演180°模糊度,使用前-后向刈幅观测数据的风向反演精度要明显优于仅仅使用前向刈幅的反演结果。     

基于智能手机传感器的风向测量系统设计

提出了基于手机麦克风和姿态传感器的风向测量方案.首先建立了风引起的噪声和风与麦克风夹角两者之间的关系模型.通过实验,观察到风从对称角度吹向麦克风产生的噪声相似.入射角均匀变化下,记录的风噪声具有对称特性,对称轴对应于风向角度.设计了基于卷积的循环自卷积(CAC)算法,定位序列中的对称轴.基于此算法,提出了从风噪声信号中计算风向的方案.最后在Matlab上实现算法并测试了测量效果.     

基于风机风向相关系数的风向仪共享控制方法研究

风向仪风向测量失准或故障会严重影响风机发电性能和可靠性.对此,文章根据风电机组风速风向共享技术理念,提出了一种基于风向相关系数的风向仪共享控制方法.其首先利用风矢量平均法对相邻风机的风向序列进行预处理,以解决风向序列的过零点问题;然后,利用基于皮尔逊相关系数理论的回归分析方法,对相邻风机的风向序列进一步处理,形成缺陷风...     

差分进化法在风电并网系统中的应用

为解决多机风电并网系统的稳定性问题,提出在风电并网系统的同步发电机(SG)中安装电力系统稳定器(PSS),利用差分进化算法解决SG中自动电压调节器(AVR)和PSS参数的最优调节问题。在有、无PSS以及是否使用差分进化法的各种情况下对风电并网系统稳定性进行了研究分析,研究表明通过差分进化法的协同调节使含AVR和PSS的风电并网系统有良好的阻尼作用,能减少发电机转子角差振荡,提高电压稳定性,通过仿真结果对比可知差分进化法可使并网系统稳定性明显提高。     

基于拟牛顿方向的改进平滑[l0]算法

稀疏分解算法是信号稀疏分解领域的一个重点问题,关系到稀疏分解在实际中的应用。在分析平滑[l0]算法的基础上,提出了基于拟牛顿方向的平滑[l0]算法。该算法在求解[l0]范数的近似函数最优解时,取代平滑[l0]算法中的最速上升方法,以拟牛顿方向作为迭代搜索方向。仿真结果表明,利用基于拟牛顿方向的平滑[l0]算法对信号进行稀疏分解,得到的稀疏分解系数精确度更高,与真实系数之间的误差更小,信噪比更大,抗噪声能力更强。     

基于ARM+CPLD的高精度超声波风速仪的设计

分析了运用超声波时差法测量风速风向的基本原理,介绍了风速风向的相关算法,重点给出了基于ARM+CPLD的超声波风速风向仪原型设计。同时提出了一种处理0°(360°)附近平均风向问题的算法,结合实际运用(风力发电)给出了一种运用气压传感器进行绝对风速测量的理论模型。所设计的超声波风速风向仪对环境监测和风力发电等具有重要的参考应用价值。     

基于Mojette变换的倾斜文本图像方向校正

文本文件的扫描图像在现实中几乎无处不在,文中将Mojette变换引入扫描支本图像使用前的方向校正,目的是为方便人们对扫描文本图像的使用。霍夫变换和矩形框调整算法是目前最常用的方向校正算法,但这些算法存在计算复杂度高和适应度差的缺点。文中方法是利用文字成行的特点,通过计算文字走向得到图像倾斜角,进而对图像进行校正。选择不同角度的倾斜图片进行了实验,均检测出文字走向,并成功校正图像。实验结果表明,该算法计算量小,适应度强,比较适合文本图像的方向校正。     

基于FY-3B微波成像仪的海面风速反演

风云三号B星微波成像仪的10.65、18.7、23.8和36.5 GHz频点对海表面粗糙度和介电特性比较敏感,能够用于海面地球物理参数的反演。为获得一种适用于全球大部分海域的海面风速反演算法,利用快速辐射传输模式和再分析大气廓线库模拟微波成像仪海面微波辐射特性,在此基础上建立了半经验反演算式,并利用浮标现场测量数据及WindSat全极化辐射计风速产品对半经验算法和经验算法分别进行了验证和对比。另外,通过分析风向对风速反演的影响,借助AT BV-TBH模型,尝试利用查找表算法对风向造成的晴空区域风速反演偏差进行初步校正。校正风向误差后,反演风速与浮标风速的均方根误差为0.9775 m/s。     

煤矿用超声波式风速风向传感器设计

为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况,应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系,经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明,该传感器稳定性强,测量精度高,风速测量范围为0.4~15m/s,误差不超过0.3m/s,风向测量范围为0~360°,误差不超过3°。     

基于风扰动预测的阵风减缓最优控制研究

目前大多数阵风减缓控制方法都是等到飞机到达风场之后才起作用,由此带来了时滞与舵面速率饱和等问题。为了解决这一问题,提出了一种基于风扰动预测的阵风减缓控制系统方案。首先,对风扰动预测技术进行了研究,利用二阶互补滤波器实现了一种基于激光测风雷达获取的阵风信息与其它渠道获取的阵风信息的数据融合算法。其次,以某型民用飞机模型为对象,采用LQR方法设计最优状态调节器使得性能指标最小。接着,引入基于风扰动预测的前馈补偿,使得在未来阵风到达时飞机状态要尽可能保持不变。仿真结果表明,基于风扰动预测的阵风减缓最优控制系统能大幅度地减少阵风干扰对飞机法向过载和俯仰角速度的影响,证明了所设计的控制系统方案的正确性和有效性。     

时序神经网络算法的短期风速预测研究

采用神经网络对风速进行短期预测,研究BP型短期风速预测网络中BP算法、BP网络构建以及网络训练方法.结合时间序列法和神经网络法提出了时序神经网络预测方法,对短期风速预测网络中输入变量数量和隐舍层节点数量的选择方法进行了探讨.仿真实验结果表明,时序神经网络法建立的网络,训练时间明显缩短,网络输出的预测值与真实的观察值之间...     

变转速风力机额定风速以上的非线性控制 ——恒功率输出控制问题

讨论了额定风速以上时变转速风力机的控制问题,系统采用基于微分几何理论下的浆距角和触发角双输入控制,变转 速风机是一个带有大范围风速的多输入产多输出 非线性系统,通过坐标变换,使非线性系统转化为一个标准的线性系统。