AT1原子时算法的研究

原子时算法的选用将对原子时标的准确度和稳定度有着很大的影响.本文从AT1实时原子时算法的基本原理出发,结合中国计量科学研究院守时钟房中原子钟的实际情况,对AT1实时原子时算法进行了系统的研究,给出了其算法流程,特别是,对一些关键量进行了分析和数据验证,给出了期望钟组的计算方法,最后得到了期望的钟组计算结果.该结果表明,钟组时间的频率稳定度大大优于每台单个钟的频率稳定度,满足技术要求.     

基于原子钟的组合守时系统的研制与开发

针对新一代导航系统对高品质频率标准的需求,基于铷原子钟和铯原子钟,提出一种组合式守时系统,系统中采用了高精度频差测量技术,高精度相位微跃技术和比例-积分-微分控制算法,实现了铯原子钟对铷原子钟驾驭。系统由铷原子钟、铯原子钟和频差测量及驾驭模块3部分组成,最终输出的频率基准信号,不仅具有铷原子钟短期稳定度好的优点,还拥有铯原子钟长期稳定度好及漂移率低的优点。试验结果表明,该系统的短期稳定度达到了5.57×10^-13/s,长期稳定度达到了2.18×10^-14/10⁵ s,频率准确度达到了1.76×10^-13,频率漂移率达到了-8.33×10^-16/d,很好的验证了该系统的可行性和有效性。     

伽利略EPTS中原子钟频率稳定度与噪声类型分析

本文对伽利略系统实验精确授时中心(EPTS)中四台原子钟的主要特性进行了分析.首先基于原子钟的信号模型和时域上的实验测量数据,用Allan方差对各原子钟的频率稳定度进行了计算与分析.其次运用最小二乘算法对短期和长期的时域稳定度数据进行线性拟合,根据拟合斜率鉴别了影响EPTS中各原子钟的主要噪声类型.实验结果表明,EPTS中具有高短期稳定度的氢原子钟和三台高长期稳定度的铯原子钟满足在GSTB-V1阶段产生实验伽利略系统时间(EGST)的设计要求.     

电动汽车用永磁同步电动机转子位置自检测控制系统

针对现有位置自检测技术存在的问题,研究了一种永磁同步电动机转子位置自检测复合控制算法。该算法不仅具有良好的鲁棒性,而且能够在全速包括零速范围内具有很好的位置跟踪效果。基于所提出的控制算法,搭建了电动汽车用永磁同步电动机转子位置自检测控制系统模型,并通过仿真和实验测试验证了该控制算法在全速范围内估算位置的有效性。     

感应加热电源Fuzzy和PI分段复合控制方法

由于感应加热电源工作过程中负载功率变化复杂且非线性,一般选择智能的模糊算法对感应加热电源的负载功率进行控制。但是模糊控制算法消除系统稳态误差的性能差,难以达到较高的控制精度。因此,提出了Fuzzy和PI相结合的分段复合控制算法,该算法集成了Fuzzy控制动态性能高和PI稳态精度高的优点。详细介绍了Fuzzy和PI相结合的分段复合控制原理以及控制器的设计,在此基础上搭建了感应加热实验平台,验证了该控制算法能使系统获得良好的稳、动态性能,可以更好地满足逆变电源的控制要求。     

改进的广义预测控制算法及其在锅炉汽温控制中的应用仿真研究

广义预测控制算法具有控制效果好、鲁棒性强和模型要求低等优点。分析广义预测控制原理及其隐式算法,利用预测信息对控制增量的选取策略进行了改进,并针对该算法在具有大滞后和时变性的电站锅炉过热汽温控制过程中的应用进行了仿真研究。最后通过仿真结果验证了该算法的优越性和可行性。     

基于奇异摄动方法的同步发电机二阶滑模控制器的设计

通过同步发电机激磁控制，可以增强电力系统稳定性。该文首先利用奇异摄动方法将同步发电机解耦为两个不同时标的子系统。根据奇异摄动系统的复合控制原理和滑模变结构控制的鲁棒性，然后采用次最优二阶滑模控制算法实现每个子系统的控制，得到每个子系统的控制算法，再由每个子系统的算法得到同步发电机的复合控制。该文采用二阶滑模控制算法消去了颤抖现象并保证了系统的鲁棒性；采用奇异摄动算法使系统降维。仿真结果证明了该算法的有效性。     

守时型原子钟及其应用

时间服务工作包括守时和授时两个主要的方面,而原子钟是守时系统的基础,原子时的准确度和稳定度主要取决于守时钟的数量和个体钟的性能指标.本文就原子钟在当前守时工作(主要是国际标准时间UTC产生)中的应用做简要的描述;对国家授时中心守时钟做简要的统计和分析.     

小波包分解算法及Kalman滤波进行原子钟信号消噪的比较

高精度时间在国防、科研等领域正在发挥着日益重要的作用,而要提高计算原子时的准确度,消除原子钟信号的噪声是关键的步骤之一.为此,本文利用小波包分解算法对原子钟信号进行了必要的消噪处理,这样我们得到了平稳的原子钟信号,利用这些数据重新计算国家授时中心原子时TA(NTSC),计算结果表明经过消噪处理提高了TA(NTSC)稳定度和准确度;在文中还采用了目前用的比较多的Kalman滤波算法与之进行了比较,结果显示根据滤波强度的不同,此两种算法都可以达到所需要求.     

Buck-Boost变换器线性与非线性复合控制

针对一类Buck-Boost变换器,提出一种线性与非线性复合控制算法.在负载电流发生大的阶跃变化时,使用非线性电容电荷平衡控制算法,保证动态过程中输出电容上的放电量和充电量相等,并使动态过程中电容充放电量最少,在相应的时间点来控制开关管的动作,使Buck-Boost变换器快速恢复到稳态,从而优化动态性能的目的;在变换器处于稳定工作状态时,采用常规的线性电压模式控制.本文给出了非线性电容电荷平衡控制算法的详细计算公式,并利用FPGA数字控制平台实现所提的控制算法.最后的仿真实验和样机实验,验证了所提的线性与非线性复合控制算法能够提高Buck-Boost变换器的动态性能.     

基于GPS接收机的铷原子钟驾驭方法研究

以GPS接收机输出的1 pps信号为参考信号,控制铷原子钟,在对铷原子钟短期稳定性影响最小的前提下,获得较好的准确性和长期稳定性.采用最小二乘法对铷原子钟的参数进行估计,计算铷原子钟的频率调整量,对铷原子钟进行调整,使其和UTC时间保持同步.实验结果表明,受驯铷原子钟输出1 pps与UTC（NTSC）主钟钟差的标准差优于8 ns、100 s采样的ALLan方差为1.41E-12,10 000 s采样的Allan方差为4.74E-13,表明用该方法驾驭铷原子钟是成功的.     

小波变换在原子钟相频跳变检测中的应用

原子钟相频跳变是制约标准时间信号准确度和稳定度的关键因素之一,它的分析和检测在守时系统自动化监控中非常重要.本文基于小波去噪和多尺度分辨方法,较好地解决了原子钟相频跳变的检测问题,研究成果具有较高的参考价值.     

Compass/BeiDou‐2 spaceborne clock performance assessment and its error detection,mitigation

The performance of a spaceborne atomic clock on a navigation satellite and the accuracy of the clock data in broadcast ephemeris are two critical factors for real‐time high‐accuracy global navigation satellite systems applications. A novel clock performance assessment method is proposed, which is indexed by the maximum clock error, clock rate, and clock drift rate, and the performance of the BeiDou‐2 satellite‐borne clock is assessed by this method compared to the GPS. To mitigate the negative effects of clock errors on pseudo‐range measurements and positioning results, an integrated clock prediction method is also presented in this paper based on polynomial modeling, wavelet denoising, and autoregressive integrated moving average modeling. An example is shown to test and verify the effectiveness of the integrated clock prediction method. Real data clock assessment results demonstrate the equivalent quality of BeiDou‐2 and GPS spaceborne clocks. The proposed clock prediction method can be used to detect and mitigate clock errors in broadcast ephemeris. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于卡尔曼滤波器的IEEE 1588时钟同步算法

时钟同步是网络化分布式测试与控制系统中的一项重要指标。在基于IEEE 1588协议的主从时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证。提出了基于二阶卡尔曼滤波器加速运动模型的时钟同步算法,该算法以同步消息包中的时间戳来获取观测值,通过卡尔曼滤波器算法对主从时钟之间的时钟偏差、时钟漂移以及时钟漂移变化率进行估计,使用估计值对从时钟进行补偿与修正。该算法能够消除从时钟的不稳定性对时钟同步的影响。实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能够显著提高时钟同步精度。     

卫星时钟与网络时钟互备的广域时间同步方法

为满足智能电网快速发展对广域时间同步的需求,提出了一种卫星时钟与网络时钟互为备用的新型广域时间同步方法。该方法基于对卫星时钟、晶振时钟和网络时钟误差特性的分析,研究了卫星时钟与晶振时钟相结合的高精度同步时钟授时方法,提出了基于IEEE 1588协议网络时钟的报文路径时延改进算法;并在此基础上提出了一种基于高精度同步时钟与网络时钟的分布自治式广域时间同步方案。仿真结果表明,该广域时间同步方案可实现广域网内各时间节点的精确、可靠时间同步,能较好地满足智能电网的时间同步需求。     

CAN网络精确时钟同步方法研究

精确的时钟同步对于提高汽车CAN网络实时性有着重要影响。结合现有主从时钟同步算法和时钟同步的精度需求,提出基于＂时钟漂移率＂的时钟同步算法。在各节点时钟漂移率的基础上建立更新备用同步主节点优先表,有效地解决了在传统主从同步算法中主节点的选取和主节点失效的情况下网络开销过大的问题;同时能根据CAN网络当前运行状态反馈,通过修改权重因子,实时提高CAN网络时钟同步精度在10 s以内。仿真实验说明,该方法以较小的软件开销实现了高精确度的时钟同步。     

基于PTP协议的列车通信网络时间同步优化研究

目前列车通信网络支持的网络时钟协议,时间同步精度只能达到亚微秒,无法满足当前列车各节点时间同步精度的需求。针对上述问题,本文提出将精确时钟协议应用在列车通信网络中。为了实现低偏差范围情况下的高同步精度,本文在传统PI控制算法基础上,在改进的时钟伺服系统中提出多模型PI控制优化算法,设定比例系数KP和积分系数KI的阈值极限值,推导阈值极限值与PI输出补偿值的定量关系,进而补偿从节点的时间偏差。最后,以某列车通信网络场景为研究对象在OMNeT++仿真平台进行建模仿真,分析主从节点时间偏差值。与传统PI控制算法得到的时间偏差值相比,列车通信网络中各节点的时间偏差的改进值均在30ns以内,同步偏差最低可达1.38ns,验证了所提算法的优越性。     

基于最小生成树的电力通信系统时钟同步网规划算法

电力通信网要求具有高稳定度、高精度、安全可靠的网络时钟同步环境。通过对电力系统时钟同步网规划问题的研究,提出了一种基于最小生成树的电力系统时钟同步网的规划算法,该算法针对单一时钟源网络,在传输级数最少的基础上以传输距离最短为目标,并借助最小生成树理论和层内优化思想实现两阶段优化以确定最佳路径,该算法速度快,效率高,适合大规模时钟同步网的规划求解。