基于边缘计算与强化学习的配电物联网体系架构研究与应用

针 对 泛 在 物 联 网 与 智 慧 电 网 融 合 背 景 下 涌 现 的 万 物 云 化 下 的 智 能 决 策 与 协 同 自 治 、能 源 生 产与 消 费 双 向 互 逆 流 动 、云 管 边 端 数 据 控 制 流 深 度 融 合 、边 缘 计 算 泛 化 能 力 与 学 习 能 力 均 衡 、多 维 差 异 性 数 据融 合 传 送 机 制 、数 据 融 合 及 优 先 级 自 动 退 避 机 制 等 新 型 需 求 ,提 出 了 一 种 基 于 边 缘 计 算 与 强 化 学 习 的 配 电物 联 网 体 系 架 构 模 型 。 通 过 融 合 泛 在 物 联 网 与 分 布 式 智 慧 电 网 智 能 体 系 ,建 立 多 维 差 异 性 信 息 物 理 高 度 融合 模 型 ,构 建 自 主 全 面 感 知 、全 局 最 优 协 同 、物 理 资 源 虚 拟 化 管 控 、软 硬 件 深 度 解 耦 的 一 体 化 配 电 物 联 网 体系 架 构 ,引 入 边 缘 计 算 机 制 增 强 配 电 物 联 网 体 系 架 构 的 边 缘 计 算 层 级 ,实 现 边 缘 计 算 泛 化 能 力 与 学 习 能 力的 动 态 平 衡 ,引 入 强 化 学 习 算 法 实 现 配 电 物 联 网 体 系 架 构 的 智 能 决 策 与 协 同 自 治 。 基 于ＴｅｎｓｏｒＦｌｏｗ开 源框 架 ,在Ｇｙｍ- Ｔ Ｏ Ｒ ＣＳ 环 境 下 对 架 构 感 知 决 策 进 行 效 能 仿 真 验 证 ,较 好 地 解 决 了 配 电 物 联 网 自 主 感 知 与 智能 决 策 之 间 的 耦 合 矛 盾 ,实 现 全 局 最 优 ,具 有 稳 定 性 高 、抗 干 扰 性 强 、自 主 感 知 性 高 等 优 势 。 以 国 网 江 苏 省电 力 有 限 公 司 辖 区 某 小 型 配 电 网 为 效 能 评 价 载 体 ,对 架 构 模 型 进 行 了 工 程 应 用 分 析 ,验 证 结 果 表 明 所 提 架构 模 型 可 以 实 现 泛 在 物 联 网 下 的 全 面 云 化 ,在 配 电 设 备 泛 在 互 联 、运 维 状 态 全 面 自 主 感 知 、配 电 策 略 全 局 最优 自 主 决 策 、极 端 运 维 环 境 下 的 协 同 自 愈 等 方 面 具 有 明 显 优 势 。     

基于直接配点法的智能汽车避障路径规划研究

针 对 智 能 汽 车 避 障 路 径 规 划 问 题 ,提 出 一 种 基 于 直 接 配 点 法 的 避 障 路 径 规 划 方 法 。 建 立 了 智能 汽 车 的 运 动 学 模 型 、障 碍 车 辆 的 边 界 模 型 、道 路 可 行 驶 区 域 模 型 和 临 界 碰 撞 约 束 条 件 等 ,并 将 智 能 汽 车 的避 障 路 径 规 划 问 题 归 结 为 最 优 控 制 问 题 。 基 于 直 接 配 点 法 将 避 障 路 径 规 划 问 题 中 的 状 态 及 控 制 变 量 离 散化 ,并 基 于 三 阶Ｓｉｍ ｐｓｏｎ 公 式 将 运 动 学 约 束 条 件 转 化 为 节 点 及 配 点 处 的 状 态 及 控 制 变 量 离 散 值 的 等 式 约 束条 件 ,从 而 将 上 述 路 径 规 划 问 题 转 化 为 非 线 性 规 划 问 题 （ Ｎ Ｌ Ｐ ）进 行 求 解 以 得 到 最 优 避 障 路 径 。 双 移 线 工 况下 避 障 路 径 规 划 的 仿 真 结 果 表 明 ,其 求 解 时 间 为 ０．８３ ｓ ,具 有 良 好 的 实 时 性 ,所 规 划 的 避 障 路 径 平 滑 ,对 车 辆初 始 位 置 不 敏 感 ,验 证 了 该 方 法 的 可 行 性 。     

基于CAD模型的统一工件定位算法与优化

介绍了基于 CAD模型的工件定位问题 ,利用数学工具描述了三类工件定位问题 ,并给出了统一求解算法 ;在分析算法性能的基础上 ,对定位算法进行了效率和收敛性的优化 ;最后给出了仿真实例     

基于海鸥算法的圆柱度误差评定方法

圆柱体零件的几何精度直接影响到机械设备的总体性能,而圆柱度误差是圆柱体零件的几何误差之一,对圆柱度误差进行精确测量和评估十分重要。针对最小区域圆柱度误差评定能否达到全局最优的问题,提出了一种基于新型元启发式海鸥算法(SOA)的圆柱度误差评定方法。首先,对圆柱体轮廓要素的提取进行了阐述,并建立了基于最小区域法的圆柱度误差评定模型;然后,介绍了海鸥优化算法中海鸥的位置更新原理、算法的优化准则和算法流程;最后,用Talyrond 585LT圆柱度仪提取了6个圆柱零件的轮廓数据,并进行了评定,通过对比不同种群数的优化结果,找到了最佳种群数,同时将其所得结果与采用遗传算法(GA)所得结果进行了对比。研究结果表明：种群数的选择对海鸥算法的优化结果影响较大,在种群数为30时能达到最优解,其精度比遗传算法高,其运行时间随着种群数的增加而增加。海鸥算法优化过程稳定,在评定最小区域圆柱度误差(MZC)方面有较好的适应性。     

基于蚁群算法的机翼结构布局优化方法

提出了一种工程实用性强的飞机翼面结构布局优化方法。将机翼布局优化问题分解为拓扑优化与尺寸优化两个优化子问题来处理：尺寸优化采用成熟的准则法来处理;根据基结构法思想将拓扑优化转化为N根翼梁的0/1规划问题,并采用改进的蚁群算法来处理。为了加快蚁群算法的进化速度,避免重复计算,引入了蚂蚁路径数据库。算例结果表明：改进的蚁群算法有较高的效率;所提结构布局优化方法减重效果明显,是可行和有效的。     

基于混合优化算法的曲线曲面优化设计方法研究

利用传统能量法建立曲线优化数学模型,设定约束条件并在此基础上改进能量法,同时结合遗传算法及蚁群算法的优点,建立一种新型的优化算法,把这种优化算法应用到实际人体背部曲线曲面优化中,通过实例验证,得到了较好的结果,并与其它算法做比较,证明其有效性.     

基于约束主导混合粒子群算法的风力机叶片优化方法研究

为提高叶片在额定风况和低速风况下的功率系数,研究叶片各叶素处的气动外形参数分布。针对风力机通常运行在低风速风况下,而叶片的优化模型很少考虑该因素的影响,建立基于叶素动量理论和Wilson理论的带低风速功率系数的非线性约束优化模型。由于在处理约束条件的惩罚函数法中罚因子难以确定,而导致算法过早陷入局部解的早熟现象,提出一种结合可行性约束主导处理方法的混合粒子群算法。该算法基于粒子群优化和模拟退火理论,采用可行性约束主导在退火概率突跳下对不可行约束解进行随机生存选择,使种群保持多样性,从而朝更优方向进化,解决了非线性约束条件难以处理和种群易陷入局部解的问题。以1.5 MW风力机叶片为研究对象,建立非线性约束优化模型,对该算法进行了验证。研究成果表明该方法可以有效地处理优化模型的非线性约束,避免优化过程陷入早熟,提高了叶片在额定风速和低风速区域的功率系数。为非线性约束处理方法的研究提供了一种很好的理论分析途径。     

基于粒子群优化方法的同心管连续型机器人运动学算法

针对一种应用于微创手术的同心管连续型机器人运动学算法展开研究,通过几种不同运动学算法比较,在兼顾精度以及计算复杂程度的前提下,选用最小能量法建立其运动学数学模型,并选择利用粒子群优化算法强大的寻优能力对相关能量函数寻求最优解。建立了从驱动空间参数到关节空间所有参数的映射关系,通过坐标变换和参数拟合,得到同心管连续型机器人从基点到末端点空间姿态的表达式。通过运动学算例和三维模型的运动学仿真获得的运动轨迹进行对比验证,说明了算法模型的可行性和准确性。     

基于NSGA-Ⅱ算法的太阳能热发电站平准化度电成本优化

针对目前中国太阳能热发电成本高,难以实现工程化和产业化大规模生产的问题,提出了应用NSGA-Ⅱ遗传算法对太阳能热发电系统的平准化度电成本的优化研究.首先,根据国外已经投入生产的多组太阳能热发电站数据对太阳能热发电系统的容量和发电成本进行建模;其次,将NSGA-Ⅱ遗传算法与粒子群算法分别应用到太阳能热发电系统的平准化度电成本进行优化分析;最后,针对线性菲涅尔热发电系统,在分别考虑不同的太阳能发电容量、不同的导热介质以及贷款利率对发电价格影响的情况下,进行了仿真实验分析.结果表明,由于规模效应的存在,电站容量越大,其平准化度电成本越低,并且储热介质类型与贷款情况对平准化度电成本的影响较大.     

基于分布式电源接入的低压台区节点模型抗损研究

为 提 高 台 区 配 网 抗 损 能 力 ,设 计 一 种 基 于 分 布 式 电 源 接 入 的 低 压 台 区 节 点 抗 损 模 型 。 首 先 ,定义 并 计 算 配 网 节 点 负 荷 矩 ,然 后 将 理 论 供 电 量 与 实 际 供 电 量 之 间 的 差 值 定 义 为 统 计 线 损 并 计 算 。 在 此 基 础上 ,根 据 电 网 中 的 等 值 电 阻 确 定 低 压 台 区 综 合 线 损 率 ,再 选 择 合 适 的 导 线 截 面 ,计 算 导 线 电 阻 与 导 线 截 面 积之 间 的 关 系 ,利 用 调 相 机 实 现 电 压 调 整 ,从 而 达 到 降 损 需 求 ,并 结 合 低 压 台 区 管 理 架 构 实 现 对 抗 损 模 型 的 设计 。 实 验 表 明 ,该 模 型 对 电 网 负 荷 和 电 压 值 计 算 的 精 准 度 较 高 ,且 该 模 型 下 的 电 压 偏 差 较 小 ,说 明 该 模 型 能够 有 效 实 现 低 压 台 区 抗 损 。     

基于数字化虚拟推演的电网建设过程三维可视化研究

为 提 高 对 电 网 建 设 过 程 的 管 控 效 果 ,基 于 数 字 化 虚 拟 推 演 过 程 设 计 一 种 三 维 可 视 化 方 法 。 以Ｔｏｒｑｕｅ 引 擎 为 基 础 设 计 数 字 化 虚 拟 推 演 系 统 ,依 据 该 系 统 推 演 电 网 建 设 过 程 的 三 维 可 视 化 流 程 。 采 用 金 字塔 层 级 架 构 对 电 网 建 设 地 区 的 空 间 数 据 信 息 分 层 分 块 处 理 ,提 升 三 维 可 视 化 场 景 绘 制 的 准 确 度 与 效 率 。 利用ＣｏｎｔｅｘｔＣａｐｔｕｒｅ 软 件 通 过 三 维 实 景 建 模 技 术 创 建 电 网 建 设 过 程 的 场 景 模 型 ,通 过 创 建 数 据 中 心 的 方 法 对电 网 业 务 数 据 进 行 一 体 化 整 合 处 理 ,并 高 度 融 合 业 务 数 据 和 电 网 空 间 信 息 ,实 现 电 网 建 设 过 程 的 场 景 直 观管 控 与 三 维 可 视 化 。 实 验 结 果 表 明 ,该 方 法 构 建 的 电 网 建 设 过 程 模 型 纹 理 数 与 帧 速 较 高 ,画 质 与 流 畅 性 好 ,场 景 建 模 过 程 用 时 少 且 逼 真 度 高 ,证 明 该 方 法 具 有 较 高 的 应 用 价 值 。     

充放电周期中相变材料包覆锂电池的散热模拟

建立了相变材料(PCM)耦合单体锂电池的散热模型并用焓法进行求解。对比了锂电池在同样厚度的PCM包覆下,充电—放电过程与单一放电过程中锂电池的温度场和PCM的熔化,分析了充电—放电过程中PCM厚度、PCM导热系数以及外界风冷对锂电池温升的影响。研究表明,在完整的充电—放电过程中,前一阶段热量的积累对锂电池的温升有较大影响,温升明显高于单一的放电过程,只考虑在单一放电过程中PCM的用量无法有效控制锂电池在充电—放电过程中的温升;随着PCM厚度的增加锂电池温升与PCM液化率降低,当外界环境与PCM换热越剧烈时,锂电池的温升对PCM导热系数变化越敏感,此时PCM导热系数越大,锂电池温升的降低越显著。     

基于响应面法的超压艇结构优化设计

基 于 响 应 面 方 法 ,对 加 筋 超 压 艇 结 构 的 加 强 筋 间 距 、加 强 筋 直 径 和 筋 间 瓣 幅 曲 率 半 径 等 设 计 参数 进 行 优 化 设 计 。 根 据Ｂｏｘ Ｂｅｈｎｋｅｎ 试 验 方 法 设 计 结 构 分 析 样 本 点 ,采 用 有 限 元 法 获 得 样 本 结 构 的 应 力 ,利 用 响 应 面 法 研 究 加 强 筋 间 距 L 、筋 直 径d和 瓣 幅 曲 率 半 径 R 对 超 压 艇 筋 间 最 大 应 力 的 影 响 ,并 拟 合 得 到加 强 筋 质 量 的 二 元 二 次 响 应 面 模 型 ,建 立 加 强 筋 质 量 为 约 束 条 件 的 结 构 参 数 优 化 函 数 。 优 化 结 果 表 明 ,加强 筋 间 距 、加 强 筋 直 径 、瓣 幅 曲 率 半 径 ３ 个 设 计 参 数 具 有 强 相 关 性 ,允 许 质 量 为 未 加 筋 结 构 的 ３０ ％ 时 ,优 化的 超 压 艇 结 构 可 显 著 控 制 超 压 艇 结 构 的 筋 间 最 大 应 力 。     

变电设备局部放电故障非接触式带电检测方法研究

针 对 变 电 设 备 故 障 检 测 由 于 受 到 环 境 等 多 因 素 的 干 扰 ,导 致 检 测 结 果 准 确 率 下 降 的 问 题 ,提 出一 种 变 电 设 备 局 部 放 电 故 障 非 接 触 式 带 电 检 测 方 法 。 将 局 部 放 电 类 型 划 分 为 气 隙 放 电 、沿 面 放 电 、悬 浮 电位 放 电 和 电 晕 放 电 等 多 种 类 型 ,并 设 置 对 应 的 故 障 检 测 标 准 。 综 合 超 声 波 和 光 谱 技 术 的 抗 干 扰 优 势 ,将 其应 用 至 非 接 触 式 带 电 检 测 传 感 器 安 装 设 计 中 ,利 用 该 设 备 采 集 变 电 设 备 的 相 关 信 号 ,并 提 取 局 部 放 电 的 特征 量 。 将 特 征 提 取 结 果 与 设 置 的 检 测 标 准 进 行 匹 配 ,实 现 对 变 电 设 备 局 部 放 电 故 障 检 测 。 测 试 结 果 表 明 ,研 究 方 法 能 够 准 确 获 得 放 电 信 号 ,且 在 干 扰 环 境 下 该 方 法 的 检 测 准 确 率 较 高 ,具 有 实 用 性 。     

基于嵌入式的单片机智能控制应用研究

针 对 嵌 入 式 的 单 片 机 智 能 控 制 中 采 用 的 顺 序 结 构 控 制 、多 任 务 控 制 等 控 制 方 式 进 行 研 究 。 该两 种 方 式 均 需 由 单 片 机Ｐ Ｃ指 针 来 控 制 程 序 每 一 个 语 句 命 令 的 执 行 ,以 及 每 一 个 任 务 的 完 成 。 对 于 控 制 简单 、没 有 多 任 务 同 时 控 制 下 多 采 用 顺 序 结 构 控 制 方 式 。 针 对 多 任 务 控 制 的 需 要 ,为 实 现 感 觉 和 视 觉 、实 时 性等 应 用 问 题 ,通 过 运 行 速 度 高 的 单 片 机 主 程 序 进 行 合 理 的 任 务 与 等 级 安 排 、时 间 控 制 ,采 用 优 化 编 程 方 法 、定 时 检 测 和 优 先 等 级 中 断 服 务 程 序 处 理 方 式 ,实 现 了 小 车 嵌 入 式 智 能 控 制 应 用 中 多 任 务 同 时 运 行 、实 时 执行 的 效 果 。     

基于插补轨迹控制的变电站机器人巡检避障技术

针 对 现 有 的 变 电 站 机 器 人 巡 检 避 障 技 术 中 ,巡 检 路 径 默 认 将 机 器 人 的 旋 转 角 度 进 行 线 性 插 补 ,导 致 机 器 人 在 高 速 移 动 时 无 法 及 时 避 让 障 碍 物 的 问 题 ,设 计 了 一 种 基 于 插 补 轨 迹 控 制 的 变 电 站 机 器 人 巡 检避 障 技 术 。 为 了 深 入 了 解 机 器 人 在 运 动 中 行 走 以 及 转 弯 等 机 理 ,需 要 建 立 运 动 模 型 ,分 析 转 弯 方 式 ;在 插 补算 法 中 ,通 过 机 器 人 运 动 过 程 中 加 速 减 速 速 率 和 设 定 的 匀 速 速 度 ,计 算 出 加 速 度 的 步 数 、总 插 补 数 和 插 补 周期 ,利 用 路 径 起 始 点 和 终 点 坐 标 计 算 出 加 速 终 点 和 减 速 起 点 坐 标 ,进 而 完 成 对 整 个 机 器 人 巡 检 轨 迹 的 插 补 。通 过 模 拟 实 验 结 果 表 明 ,设 计 方 法 在 实 际 运 行 过 程 中 ,在 成 功 避 障 的 前 提 下 ,能 够 提 速 至 ９０ ｃｍ ／ ｓ ,比 传 统 技术 提 高 ３０ ｃｍ ／ ｓ ,说 明 设 计 的 技 术 具 有 一 定 的 可 靠 性 。     

军工电子智能制造总体架构及关键赋能技术研究

从 国 内 军 工 电 子 智 能 制 造 转 型 迫 切 需 求 出 发 ,以 通 用 智 能 制 造 系 统 架 构 为 参 考 ,从 生 命 周 期维 、系 统 架 构 维 和 智 能 特 征 维 ３ 个 维 度 构 建 了 军 工 电 子 智 能 制 造 参 考 模 型 ,进 一 步 从 工 程 实 现 的 角 度 提 出 了军 工 电 子 智 能 制 造 总 体 架 构 。 结 合 工 程 实 践 ,对 柔 性 生 产 、数 字 孪 生 、基 于 模 型 的 系 统 工 程 （ Ｍ ＢＳＥ ）以 及 网络 协 同 制 造 等 智 能 产 线 、智 能 车 间 、智 慧 企 业 、工 业 互 联 网 平 台 等 建 设 与 运 营 关 键 赋 能 技 术 进 行 应 用 分 析 与实 践 探 讨 。 实 践 表 明 ,所 提 出 的 智 能 制 造 总 体 架 构 及 关 键 赋 能 技 术 应 用 案 例 对 军 工 电 子 智 能 制 造 领 域 的 相关 研 究 和 建 设 具 有 积 极 的 借 鉴 意 义 和 参 考 价 值 。     

基于工业机器人的铁氧体湿压磁材表面缺陷检测

为 了 保 证 永 磁 铁 氧 体 湿 压 磁 材 的 质 量 与 一 致 性 ,提 出 一 种 基 于 工 业 机 器 人 的 永 磁 铁 氧 体 湿压 磁 材 表 面 缺 陷 检 测 系 统 及 检 测 方 法 。 首 先 ,设 计 了 检 测 系 统 的 虚 拟 样 机 ,阐 述 了 系 统 的 工 作 原 理 。 进而 ,分 析 了 系 统 中ＳＣ Ａ Ｒ Ａ机 器 人 的 正 向 运 动 学 、反 向 运 动 学 及 轨 迹 规 划 算 法 ,展 示 了 铁 氧 体 磁 材 的 被 检测 过 程 。 然 后 ,给 出 了 铁 氧 体 磁 材 表 面 缺 陷 检 测 方 法 ,包 括 自 适 应 直 方 图 均 衡 化 、 Ｋｉｒｓｃｈ 边 缘 提 取 和 缺 陷域 特 征 处 理 。 最 后 ,通 过 仿 真 算 例 和 检 测 试 验 验 证 了 本 文 所 设 计 检 测 设 备 的 合 理 性 及 表 面 缺 陷 检 测 方 法的 可 行 性 。     

人字齿轮最佳齿向修形设计的Kriging响应面法

为了最大程度地降低人字齿轮时变啮合刚度引起的振动,改善齿面载荷分布不均,将人字齿轮两侧修形量单独考虑,提出一种以动载系数最小、结合Kriging响应面的人字齿轮最佳齿向修形设计方法。首先,根据两侧修形量与时变啮合刚度函数建立的BP神经预测网络来得到Kriging响应面所需的样本数据。然后,通过Kriging模型建立时变啮合刚度各参数响应面。其次,建立人字齿轮弯扭轴耦合动力学模型,并将Kriging预测的人字齿轮时变啮合刚度函数带入动力学微分方程中,求解动载系数并建立响应面,得到全局最优齿向修形参数。最后,通过算例证实人字齿两侧最佳鼓形量并不一致,能够较好地补偿人字齿轮实际传动中由于误差和变形导致的两侧不同的啮合歪斜度,所优化获得的修形人字齿轮动载系数相比未修形下的动载系数减少41.29%,且比常规修形方法(ISO)的减少了15.04%。