基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器

设计了一款基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器。传感器基于一种新型的结构,其可在时间域下探测高输入光强,在模拟域下探测低输入光强。该设计在传统电容反馈式跨阻放大器(CTIA)的基础上,新增了时间域测量电路,在不改变原有积分过程的同时可实现连续的大动态范围。基于0.35μm,5V-CMOS工艺进行了256×1线列CMOS图像传感器流片,光电二极管面积为22.5μm×22.5μm,并对器件的光电特性进行了后仿真验证。仿真测试结果表明,基于时间域读出的图像传感器可实现96dB的大动态范围,且时间域和模拟域的两路输出信号可同步输出,功耗为7.98mW。     

矩形窗正交时频空检测算法

针对正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space, OTFS)调制系统采用矩形窗函数时,信道矩阵结构复杂导致的鲁棒性差的问题,提出了一种基于时域处理和酉近似消息传递的检测算法。该算法首先添加循环前缀,将时域信道转换为分块对角矩阵;然后应用酉变换和近似消息传递建立迭代检测算法。仿真结果表明,所提检测算法能够在不增加复杂度的条件下有效提升检测精度和鲁棒性,特别是存在信道编码的条件下表现出2 dB的性能增益,使得该算法更适用于杂散多径、高速移动等环境,具有较高的应用价值。     

考虑死区的水轮机调节系统非线性自抗扰控制

针对含死区环节和机械时滞的水轮机调节系统,提出了一种改进状态误差反馈控制律的自抗扰控制方法。首先,考虑电液随动系统传动过程中存在的间隙特性,建立含非线性死区环节和机械时滞的水轮机调节系统数学模型。其次,通过坐标变换将具有死区和时延特性的状态空间方程转化为可控标准化数学模型。然后,引入PID积分环节,设计新型的自抗扰控制器,消除状态误差反馈控制律处理误差信号过程中出现的抖振现象。最终,基于Lyapunov稳定性定理,分析系统误差方程,证明了扩张状态观测器的收敛性。仿真结果表明,所提控制器在不同运行工况下的控制效果均优于PID控制和传统自抗扰控制,验证了所设计控制器的有效性和优越性,具有良好的参考价值。     

融合超宽带方位和距离的移动机器人定位

可靠定位是机器人完成导航和路径规划的前提,机器人通过多个超宽带(ultra-wideband, UWB)基站的测距信息实现定 位,但基站数量不足时定位精度受限。 针对这一问题,提出融合超宽带距离和方位的移动机器人定位方法。 根据方位标准差区 分信号来自基站前方(视场)或背后(非视场),消除方位的前后奇异性。 在此基础上,利用 UWB 距离和方位测量值构建约束函 数,通过图优化算法融合里程计和 UWB 测量数据实现全局位姿优化。 实验结果表明,该方法在 13 m×6 m 的室内环境中,移动 机器人无规则运动能够达到 0. 093 m 的定位精度,比传统的基于测距 UWB 和里程计融合方法定位性能提升了 46%,且具有较 强的鲁棒性。     

基于超程时间测量的电磁继电器故障检测

针对现有电磁继电器隐性故障检测率较低的问题,提出一种基于超程时间测量的电磁继电器故障检测方法。首先,通过离线优化获取最优模糊阈值,然后应用线性回归方法,对超程时间监测数据进行在线预测,并利用拟合误差将预测值扩展为预测区间;其次,根据最优模糊阈值,将监测数据和预测区间分别转换为当前和预测故障证据,利用区间证据推理迭代融合积累、当前、预测3种故障证据,获取更新后的积累故障证据;最后,按照故障判据,由积累故障证据得到继电器故障检测结果。所提方法充分考虑了继电器隐性故障的渐变性特征以及超程时间测量过程所包含的不确定性,使故障证据更贴近于继电器实际工况。实验结果表明,与现有方法相比,所提方法在证据准确性和收敛速度上具有显著优势,能够有效提升电磁继电器隐性故障的检测精度。     

融合课程思政的“自动化综合实验”教学探索

为将思政教育融入课程教学中,培养德能兼备的自动化专业优秀人才。在《自动化综合实验》课程中,首先明确提出了教学的专业目标和思政目标,然后将教学环节分为课程介绍、选题汇报、学生实践以及项目展示和答辩环节,挖掘出丰富的思政元素并融入到课程教学的每个环节,并选取典型案例,通过思维导图法剖析了课程思政的融入策略,最后介绍了课程思政考核模式和取得的初步成效。该课程思政教学模式可以为“专业实验课程-思政教育体系”的打造提供参考。     

970 nm超辐射发光二极管弯曲脊形波导数值分析

本文基于光束传播法(beam propagation method, BPM)和时域有限差分法(finite difference time domain method, FDTD)建立了分析模型,模拟并分析了弯曲脊形波导超辐射发光二极管(superluminescent light emitting diode, SLD)不同结构参数(刻蚀深度、曲率半径、脊形宽度)对波导损耗的影响和倾斜脊形波导不同结构参数(刻蚀深度、脊形宽度、倾斜角度、发射波长)对模式反射率的影响。计算表明,弯曲脊形波导的刻蚀深度和曲率半径是影响波导损耗的重要因素。刻蚀深度较浅使波导对光场的限制作用较弱,过小的曲率半径会使模式传输泄露严重,损耗大大增加。脊形宽度越大,波导损耗越小,其对波导损耗影响较小。脊形波导的端面倾斜角度是抑制模式反射率的重要因素,脊形宽度增加,模式反射率逐渐减小,并在特定的几个角度形成的奇点达到最小值。刻蚀深度对于模式反射率的影响作用较小,但随着刻蚀深度的增加,奇点发生的角度产生了向小角度偏移。在特定的倾斜角度范围内,随着波长减小,奇点的数目会逐渐增加。研究结果可对设计具有优越性能的SLD器件...     

考虑可控负荷的多区域电力系统分布式模型预测负荷频率控制

由于同步发电机的惯性较大,导致传统的集中式负荷频率控制模式反应不够迅速,而用户侧具有快速响应能力的可控负荷资源为系统的频率调节提供了新机遇。研究了考虑用户侧可控负荷资源主动参与系统频率调节的多区域互联电力系统分布式模型预测负荷频率控制问题。通过建立的含可控负荷的多区域互联电力系统负荷频率响应模型及自动发电控制模型,基于连续时域交替方向乘子法和分布式模型预测控制方法,提出了一种用户侧可控负荷资源主动参与的多区域互联电力系统分布式模型预测最优负荷频率控制模型。基于修改的IEEE39节点三区域互联电力系统进行仿真验证,结果表明所提考虑可控负荷的分布式模型预测控制策略可显著减少系统恢复至稳态所需的时间。分布式控制策略的控制自由度更高,增强了系统的可控性。     

基于定频滞环控制的逆变器死区补偿研究

针对逆变器死区带来的控制精度下降、谐波含量增加等问题,提出一种基于定频滞环控制的死区补偿策略。介绍一种对相间电流误差进行控制的定频滞环控制方法,并利用扩张状态观测器对其中的扇区判断方法进行改进。通过开关动作前后的电流路径,分析出死区期间误差会超出滞环宽度上限或下限。实时计算误差超出环宽的幅度,调整实际环宽,使误差恰好符合预期环宽,达到死区补偿的目的。对基于定频滞环控制的逆变器进行仿真,证明了所提策略可以对死区进行精确补偿。     

面向新型电力系统的变速抽蓄电站调频策略研究

针对变速抽蓄机组调频能力的高效利用问题,提出一种考虑混合抽蓄调频容量的协同调频策略研究。首先,以变分模态分解的调频信号高、低频分量作为混合抽蓄的初始调频参考;其次,利用2种抽蓄机组调频容量的差异对混合抽蓄的调频功率进行修正;最后,依据变速抽蓄机组转差率与调频容量关系,分配变速抽蓄机组之间的调频功率,实现混合抽蓄的有序调频。仿真结果表明了所提的变速抽蓄电站调频可以有效提高抽蓄电厂的调频响应速度。