多传感器电流测量系统信号处理算法研究

通过磁传感器测量导线周围电磁场分布,实现电流的非接触式测量方法是一种新型电流测量方法.因为测量误差受到干扰磁场以及磁传感器位置不确定性带来的影响,所以信号处理算法是提高测量精确度和实用性的关键.该文分别介绍了多传感器测量平行导线直流电流的3种算法;平均值法、空间付氏变换和最优卡尔曼滤波,并从测量精度、算法复杂度和灵活性的角度进行了对比.通过仿真和实验结果说明最优卡尔曼滤波在保证测量精度的条件下,利于简化计算过程,以及提高算法的灵活性.     

车载光测设备静态测角误差修正技术的研究

车载平台的变形对光测设备测角精度将产生一定的影响,使车载光测设备难以达到高精度测量的目的.为了提高车载光测设备静态测角精度,分析了车载光测设备由于平台变形而影响静态测角精度的基本原理,提出了利用倾角传感器对车载平台变形实时测量以进行修正的技术.首先,利用安放在光测设备垂直轴上的倾角传感器采集车载平台特定位置的变形值.然后,推导出车载光测设备的静态测角误差修正模型,建立倾角传感器输出值与静态测角误差的关系公式.最后,将修正后的测量值代入静态测角精度结算公式.实验数据分析结果表明:该方法能有效修正因车载平台变形而带来的静态测角误差,使方位测角精度提高46″,高低测角精度提高20″.为实现车载光测设备高精度测量提供了理论依据和技术支持.     

基于卡尔曼滤波的磁传感器阵列电流测量

单个磁传感器非接触式测量电流容易受到干扰磁场的影响,通过使用多个磁传感器组成的阵列进行非接触式电流测量可以排除干扰的影响.在建立多传感器阵列测量模型的基础上,提出基于卡尔曼滤波的非接触式多传感器电流测量,并介绍了状态值最优估计和最优稳态滤波算法.为了减少传感器个数,提高实用性,提出次优稳态滤波算法.在不同的干扰情况下,对该算法进行了仿真和实验.结果说明基于卡尔曼滤波的信号处理算法,不但可以降低环境影响带来的误差,而且减轻了多传感器非接触式电流测量的计算负担.     

基于 SRCKFw-检测的多传感器融合的姿态解算算法

针对惯性导航系统受模型误差和测量异常值误差的影响,姿态解算结果易出现精度差甚至发散的问题,提出了一种基于平方根容积卡尔曼滤波(square-root cubature Kalman filter, SRCKF)w-检测的多传感器姿态融合算法。利用协方差匹配法对SRCKF的新息序列进行自适应调整,经过调整后的新息在迭代过程中会补偿量测噪声方差阵,减小模型误差影响;再利用调整后的新息进行误差探测,提高w-检测的探测精度,并构造观测值替换准则进行误差观测值替换,解决测量异常值误差带来的影响;最后利用SRCKF进行姿态融合,陀螺仪的姿态作为状态方程,经检测替换后的加速度计和磁力计姿态作为量测方程。实验表明,所提算法可以准确估计系统姿态,与传统算法相比解算精度平均可提升62.43%,在不同条件下,算法整体性能均可得到大幅提升,并能快速进行姿态解算,保证解算精度。     

带语音功能的温湿度测量仪设计

利用凌阳16位单片机SPCE061A,一线制数字温度传感器DS18820和电容式湿度传感器HS1101,设计一种带语音功能的室内温湿度测试系统.DS18820作为温度传感器,将采集到的温度值送入单片机中进行数据处理得到摄氏温度值;将湿度传感器HS1101接入由555定时器构成的多谐振荡器电路中,测量输出频率,根据频率与湿度的关系计算出相对湿度值;测量结果输出到RT12864M液晶显示模块进行显示;通过按键控制温湿度测量值的语音播报.系统性能指标:温度测量范围0～80℃,精度0.5℃;湿度测量范围0～80%RH,精度5%RH.本测试仪具有较高的稳定性、准确性和实用性.     

MEMS传感器数据漂移抑制技术研究

针对惯性测量系统中MEMS加速度传感器存在信号漂移而导致测量误差的问题,采用时间序列的分析方法,对MEMS加速度传感器测量的数据进行分析。将MEMS加速度传感器测量的数据通过DSP读取后,通过ADF准则进行平稳性检验,传感器数据满足平稳时间序列条件。根据传感器数据的自相关函数与偏自相关函数特征,判断出序列满足AR(p)模型。通过AIC准则进行随机性检验,同时进行时间序列模型识别与参数估计,传感器数据在使用AR(1)模型进行建模时达到最优。建立MEMS加速度传感器信号漂移AR(1)模型,并依据模型设计卡尔曼滤波器。结果表明,在滤波前加速度传感器零偏稳定性为0.3032mg,卡尔曼滤波后的加速度传感器零偏稳定性为0.0247mg,测量稳定性能有效提高,并且运算阶数较低,能很好的应用于嵌入式系统。     

基于陷波算法实现LCL变流器网侧电流直接控制

随着并网变流器容量的增大,LCL滤波器的滤波优势得以体现,但与L型滤波器相比,LCL型滤波器存在谐振点,降低了系统的稳定性。常规的无源阻尼和有源阻尼的控制策略虽然能增强系统的稳定性,但会增加系统损耗,或者需要额外的传感器。这里首先比较分析了系统不同变量作为反馈值对LCL变流器的控制性能影响。在不增加额外传感器的基础上,选择最佳的控制对象,得出一种基于陷波器理论的新型有源阻尼算法,实现对网侧电流的稳定控制。并给出了陷波器参数的设计方法,仿真和实验验证了所述方案的有效性。     

多信息融合定位的自动导向车鲁棒导引控制

为了实现自动导向车(automatic guided vehicle,AGV)的高精度导引控制,设计其双磁传感器测量系统,提出结合自适应卡尔曼滤波定位和滑模变结构控制的路径跟随控制器。利用扩展卡尔曼滤波融合里程计和磁传感器的测量数据,提高了系统的定位精确度,采用单神经元网络在线估计测量系统的噪声协方差,使得该方差接近实际噪声统计特性,增强了扩展卡尔曼滤波的性能和适应性。滑模控制不但保证控制器精确度,还有效地消除了系统未知控制输入扰动的影响,其设计过程基于Lyapunov方法,保证系统的稳定和渐近收敛。仿真结果表明了该控制器的有效性。     

基于卡尔曼滤波的汽包水位多传感器信息融合方法研究

汽包水位是锅炉安全运行的重要参数,列举了影响汽包水位变化的各种因素并且建立了锅炉汽包系统各输入、输出变量间的影响模型。分析了卡尔曼滤波在多传感器信息融合处理中的特点,在DRZ/T01-2004规定的基础上,提出了一个以卡尔曼滤波为底层传感信号融合方法为基础,结合其他聚类融合方法,引入多种类、多数量传感器信号和控制决策预测信号的汽包水位多传感器数据融合控制系统。基于此,设计了卡尔曼滤波在多传感器数据融合处理中的具体实现方法,并借助Matlab仿真,分别测试了卡尔曼滤波在单通道传感信号滤波以及多传感器信息融合中使用的效果。仿真结果证明了所设计的系统能够准确、快速的融合处理底层传感器信号,并作出有效的控制决策。     

基于UKF和SPRT小电流单相接地故障选线方法

为解决现有小电流系统单相接地故障选线方法在准确率和可靠性等方面存在的问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波UKF（unscented Kalman filter）和序贯概率比检验SPRT（sequential probability ratio test）的小电流系统单相接地故障选线方法。首先建立故障线路的无迹卡尔曼滤波数学模型;再利用无迹卡尔曼滤波对系统故障特征信息进行跟踪与预测;通过序贯概率比方法,利用新信息观测值与实际量测值的残差值,计算似然比;构造故障判据,从而快速地选出故障线路。ATP-EMPT和Matlab的大量仿真实验结果表明该方法具有较高的准确率和可靠性。     

关于1 000 kV特高压交流输电系统保护的设想

特高压输电线具有巨大的经济效益和技术优势,在国外已取得丰富的经验.针对南方电网跨地区大容量输电出现的难题,提出发展1 000 kV特高压交流输电,而特高压交流线路输电容量大,对系统的稳定影响大,技术要求高,为此,在论述和分析国外成功经验的基础上,结合南方电网1 000 kV特高压交流系统的情况,提出特高压交流输电系统保护的局域网设想和配置方案,可供有关技术人员参考.     

基于节点-链路评估模型的移动物联网数据传输稳定算法

为解决移动物联网数据传输过程中存在的数据传输质量不高、网络传输带宽较低等不足,提出了基于节点-链路评估 模型的移动物联网数据传输稳定算法。 考虑节点移动特性,设计了一种新的基于节点-链路评估模型,实现数据传输过程的多 维度评估。 随后,根据节点-链路评估模型,提出了数据传输依序度、中继链路控制度、传输能量可控度 3 个指标;并通过匹配节 点的传输功率,设计了基于数据传输依序度的移动物联网链路稳定方法,采用泊松分布模型来构建基于中继链路控制度的节点 稳定方法,并通过预估节点受限性能,提出了基于传输能量可控度的节点失效态传输节能方案,分别从节点、链路、能量 3 个层 次优化了移动物联网数据传输性能,有效提高较网络传输的稳定性。 仿真实验表明,与基于似然估计补偿机制的移动无线传感 网数据控制同步传输算法和基于预发射-精度提升机制的 LTE-5G 数据传输算法相比,所提算法具有更低的网络拥塞水平和节 点受限概率,以及更高的网络传输带宽。     

Fault detection for nonlinear networked systems with random packet dropout and probabilistic interval delay

In this paper, the fault detection (FD) problem of nonlinear networked control systems (NCSs) is investigated. A nonlinear stochastic systems model is proposed to account for the NCSs with network‐induced random packet dropout and non‐uniformly distributed time‐varying delay in both from sensor to controller and from controller to actuator. On the basis of the new model, by employing FD filter as residual generator, the addressed FD problem is converted into auxiliary nonlinear H _∞ filtering problem. Then, with the help of Lyapunov functional approach, a sufficient condition for the desired FD filter is constructed in terms of certain linear matrix inequalities, which depends on not only nonlinear level but also delay interval occurrence rate and successful joint packet transmission rate. Especially, a trade‐off phenomenon among maximum allowable delay bound, nonlinear level, and successful joint packet transmission rate is found, which typically resulted from the limited bandwidth of the communication networks. The effectiveness of the proposed methods is demonstrated by simulation examples. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于负载感知和伪流言机制的高稳定性路由协议

通过建立无人机自组网可以有效满足无人机集群作战的组网通信需求,但相较于传统移动自组网,无人机自组网具有节点移动速度更快,网络拓扑高度动态变化的显著特征.针对链路频繁断开带来网络性能下降严重的问题,提出了一种基于负载感知和伪流言机制的高稳定性路由协议.网络拥塞和节点移动性是影响路径稳定性的两个主要因素.针对网络拥塞问题,提出了基于节点负载预测的伪流言受限洪泛机制,在发起路由请求过程中,通过动态调整节点转发概率,均衡了网络负载的同时降低了控制开销.针对无人机节点的高移动性特征,基于接收到分组信号功率强度,提出了链路稳定性的联合度量指标.仿真结果表明,与AODV协议及其他改进型协议相比,该协议有效减少了网络的控制开销,提高了分组投递率,降低了平均端到端时延,显著改善网络性能,增强了数据传输的实时性和可靠性.     

随环境条件变化的输电线路输送容量概率建模研究

充分挖掘线路的输电潜能,提高现有电网的输电效率,是当前研究的一个热点。通常输电线路中静态载流量的计算是在保守的环境下获得,未考虑到实际运行环境。而动态载流量的计算是通过对运行环境的实时监测值,即结合实际环境温度、风速等因素,来确定其传输的极限容量,由此可以提高线路的输电效率。本文通过BP神经网络对某地区的历史气象数据进行分析和预测,由于该方法对气象预测效果较好,故将预测获得的数据作为概率模型的源数据,并提出一种基于电流密度函数的概率建模的动态增容研究方法。通过动态增容方法在某地区的应用分析,表明在迎峰度夏时可适当提高输电线路载流量,且可确保输电线路的供电可靠性。     

基于动态概率潮流的输电网断线风险评估

传统基于潮流的输电网断线风险评估研究无法考虑到负荷、风电出力等不确定因素的随机变化。因此,将动态概率潮流应用于输电网断线风险评估。首先建立输电网中负荷及风电出力的动态概率模型;其次,运用动态概率潮流计算系统中线路发生断线故障时其他未故障支路功率过载及节点电压越限概率;然后结合线路潮流介数和节点潮流介数,给出断线后果严重度指标;最后将输电网断线故障的概率与后果严重度指标结合,提出一种基于动态概率潮流的输电网断线风险评估方法。仿真结果表明,输电网断线风险评估结果科学、合理,能为输电网规划运行提供全面可靠的理论支撑。     

基于计算机网络通信TCP/IP参考模型的电力载波机设计

传统基于数字化理论的电力载波机,无法满足实际电力信号的大距离以及稳定性传输需求。因此,设计基于计算机网络通信TCP/IP参考模型的电力载波机,依据计算机网络通信TCP/IP参考模型,基于网络接口层设计载波机总体硬件电路,包括网络层、传输层及应用层。网络层通过探索父节点组网算法以及路由选择策略等方案,解决载波信号衰减问题,提高载波机的有效通信距离。传输层采用可靠性传输算法通过ACK应答模式,获取丢失的数据,使用OFDM技术实现载波信号的解调,提高载波通信的稳定性。应用层采用数据处理线程调用网络层和传输层算法,实现载波数据的有效处理。实验结果说明,所设计的载波机实现了数据传递以及采集,网络层组网算法能够高效率组建网络,降低了通信丢包率,提高了通信平稳性,信号调制能力增强。     

面向高比例可再生能源的输电网规划方法研究进展与展望

为应对高比例可再生能源接入带来的消纳问题,提出了以多场景技术、鲁棒优化技术和协同规划技术为核心的输电网规划理论,涵盖不同适用条件或需求场景下的4种不同规划方法,即基于多场景的输电网随机规划方法、基于概率驱动的输电网鲁棒规划方法、考虑多源互补的网-源协同规划方法以及与配电网相协同的输电网规划方法,能够从输电网规划的角度在安全稳定前提下提高可再生能源消纳能力.在此基础上,对未来输电网规划方法进行了展望,提出了满足更高安全稳定需求、协同更广泛的源-网-荷-储柔性互动、推动大数据应用和挖掘电力市场机制激励空间的可能研究方向,并探讨了研究难点和解决方式.     

通道型电磁环网解环量化评估方法分析

在大型的通道型电磁环网中线路传输的功率一般较大,高电压等级线路跳闸将引起大规模潮流向低电压等级线路转移,系统存在引发连锁故障的风险。文中分析总结出通道型电磁环网的主要特点,从网架结构、送受端系统规模等因素出发,构建了以静态稳定裕度、热稳裕度、潮流转移比、安控措施量为核心的通道型电磁环网解环判据指标体系。在此基础上,采用变异系数法计算各指标权重,得出一种判断电磁环网是否解环的综合指标。通过对青海电网通道型电磁环网解环必要性的分析,验证了所提通道型电磁环网解环判据的合理性和有效性。     

基于多方式电网断面的输电网络参数估计

研究了基于多方式断面的输电网络参数估计方法,将电网断面分为滤波断面和方式断面,分析了如何利用多方式电网断面进行参数估计,得出了电网环路测量估计方程和电网支路测量估计方程,结合多个不同方式的电网断面,可实现错误参数的准确定位及估计。在New-England 39节点系统上对该算法进行了测试,结果表明该方法可实现输电网络参数全估计。