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未知环境下基于强化学习的编队避障机制研究

未知环境下基于强化学习的编队避障机制研究

作者：王梦健南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着人工智能、自动驾驶以及传感器技术的快速发展,现代无人车的功能日渐丰富,且由于其目标小、灵活性强等优点,被广泛应用在民用领域以及军事领域。无人车集群系统是由多辆无人车组成的复杂系统,相比单无人车具备更高的效率、... 详细信息

近年来,随着人工智能、自动驾驶以及传感器技术的快速发展,现代无人车的功能日渐丰富,且由于其目标小、灵活性强等优点,被广泛应用在民用领域以及军事领域。无人车集群系统是由多辆无人车组成的复杂系统,相比单无人车具备更高的效率、鲁棒性以及可靠性。无人车集群系统在未知环境中执行任务时,即需要保持特定的队形,又需要安全高效的避开障碍物。并且在执行侦查、攻击等特殊任务时,还需要无人车集群能够按照终端下达的命令切换指定队形。本文以无人车集群为研究对象,以期使无人车集群在未知环境中具备编队保持、编队避障以及编队切换能力。论文的主要研究内容和创新包括以下几个方面:(1)针对在存在静态或动态障碍物的环境中,传统的领航跟随法计算出的虚拟目标点容易与障碍物发生冲突,导致无人车在障碍物附近震荡的现象,提出了一种虚拟避障目标点算法(Virtual Obstacle Avoidance Point,VOAP),通过在无人车集群的预前进方向计算出一个替补目标点,提高编队运动轨迹的平滑性以及编队避障后的队形恢复效率。其次,考虑到目前集群编队系统采用的避障算法,大多是对已知地图做扫描预处理再进行路径规划,欠缺对未知地图探索避障能力,在强化学习的基础上提出了一种基于双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient,TD3)的无人车集群自适应编队避障算法,相比传统集群避障算法,降低了集群在未知环境下的碰撞率以及避障移动总路径。并且基于人工势场法(Artificial Potential Field,APF)的思想改进奖励函数,根据无人车距离障碍物的远近计算不同程度的训练奖励,以此来提高编队避障的安全性。(2)针对无人车集群系统在实际应用中,需要进行集群被动或主动切换队形,本文在无人车集群编队避障算法的基础上,研究了编队切换算法。首先,考虑到两种常见的编队切换场景:效率优先(Efficiency-First Formation Change,EFFC)以及续航优先(Power-First Formation Change,PFFC),分别建立了数学模型,并分析了与传统指派模型的不同之处。其次,考虑到解决传统指派模型的匈牙利算法只针对移动总距离的最值问题,不适合用于上述两种编队切换场景,并且在解决高维模型时,精度也存在问题。因此,提出一种基于矩阵变换法的无人车集群编队切换算法,用于解决编队切换场景中效率和续航的最值问题。在两种编队切换的仿真场景下,验证了本算法的正确性和高效性。(3)本文结合基于强化学习的编队避障算法以及基于矩阵变换法的编队切换算法设计了一套无人车集群控制系统。该系统集成了无人系统联合架构(Joint Architecture for Unmanned Systems,JAUS)工具集,具备对集群中每辆无人车的发现服务以及连接管理服务。为用户提供无人车集群编队建立、编队移动、编队避障以及编队切换等功能,对论文研究内容进行应用实现。

关键词：无人车集群系统领航跟随编队控制法强化学习避障算法矩阵变化法

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基于意图感知的仿人机器人主动交互技术研究

基于意图感知的仿人机器人主动交互技术研究

作者：毕健重庆理工大学

学位级别：硕士

仿人机器人主动交互方式能进一步拉近人与机器人之间的距离,进而提升人机交互的自然度与和谐度。对人类交互意图的感知是仿人机器人进行主动交互决策的一个重要基础。交互意图感知允许交互代理根据预测结果快速做出决定,使得机器人能更... 详细信息

仿人机器人主动交互方式能进一步拉近人与机器人之间的距离,进而提升人机交互的自然度与和谐度。对人类交互意图的感知是仿人机器人进行主动交互决策的一个重要基础。交互意图感知允许交互代理根据预测结果快速做出决定,使得机器人能更好地响应用户的需求或心理状态。交互意图的定量识别是区分不同交互对象交互意愿的关键。然而现有交互意图识别方法多为定性识别方法,即仅识别用户有无交互意图。为此,本文提出一种交互意图强度定量识别方法,使得仿人机器人能够根据不同对象的交互意图感知结果做出合理的主动交互决策。论文主要工作如下:(1)设计了一套基于交互意图强度识别的仿人机器人主动交互系统,该系统主要包含3个关键步骤:潜在交互特征提取、交互意图强度推理以及机器人主动交互决策。(2)在潜在交互特征提取方面,首先对与交互意图存在较强关联的视觉特征进行探究分析,优选出两类瞬态特征(直线距离、身体朝向偏移量)与一类时序特征(运动状态)用于交互意图强度识别;其次,利用多人3D姿态估计方法对行人的3D骨架信息进行提取,并进一步计算得到两类瞬态特征;最后,自制了一套基于3D骨架序列信息的行人运动状态识别数据集,并提出了一种基于HSTAM-GRU的行人运动状态识别网络实现了时序特征的有效提取。(3)在交互意图强度推理方面,首先基于多维社交经验设计了静态与动态两套交互意图强度推理规则,实现了对多维交互特征的融合;其次,设计了一种双态规则融合方法将静态推理规则与动态推理规则进行融合;然后,基于Mamdani模糊推理算法实现行人交互意图强度推理;最后利用重心法去模糊化后得到精确的交互意图强度值。实验结果表明本方法具有优越的性能,能够有效感知不同行人的交互意图强度。(4)在机器人主动交互决策方面,首先在交互意图强度识别方法的基础上建立仿人机器人主交互对象选择机制与交互行为触发规则;其次,基于串口通信设计了主动交互控制算法并将其搭载于仿人机器人平台;然后,通过开展实验探究了仿人机器人主动交互被触发时的最佳交互意图强度阈值;最后,在仿人机器人上设定最佳交互触发阈值的情况下,通过多人主动交互实验验证了本文提出的主动交互控制算法的有效性。

关键词：仿人机器人交互意图识别主动交互运动状态识别模糊推理系统

玉米花粉特异类受体蛋白激酶ZmSTK1对ZmENO1活力和能量代谢的影响

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玉米花粉特异类受体蛋白激酶ZmSTK1对ZmENO1活力和能量代谢的影响

作者：高英健沈阳农业大学

学位级别：硕士

本实验室前期获得了zmstk1突变体材料,研究发现突变体的花粉活力下降并且淀粉积累减少且花粉中的类受体蛋白激酶ZmSTK1和烯醇化酶ZmENO1互作。ZmSTK1与ZmENO1的相互作用是否影响烯醇化酶的活力,并且调控烯醇化酶的机制尚不明确,需要进... 详细信息

本实验室前期获得了zmstk1突变体材料,研究发现突变体的花粉活力下降并且淀粉积累减少且花粉中的类受体蛋白激酶ZmSTK1和烯醇化酶ZmENO1互作。ZmSTK1与ZmENO1的相互作用是否影响烯醇化酶的活力,并且调控烯醇化酶的机制尚不明确,需要进一步研究。本实验通过双分子荧光互补,不同时期野生型和突变体烯醇化酶含量活力的测定,生物信息学分析以及能量代谢组分析来研究ZmSTK1对烯醇化酶的调节机制。研究结果如下:(1)通过同源重组的方式构建了ZmSTK1和ZmENO1的BiFC载体,在水稻原生质体中进行双分子荧光互补实验,结果表明,在活细胞体内的条件下玉米特异性类受体蛋白激酶ZmSTK1和烯醇化酶ZmENO1可以互作。(2)测定了不同时期野生型和突变体的烯醇化酶的含量、活力和磷酸烯醇式丙酮酸的含量。结果表明,野生型和突变体花粉的烯醇化酶在含量上没有差别,从S11时期开始,突变体的烯醇化酶的正向反应的酶活力和磷酸烯醇式丙酮酸含量开始明显高于野生型。(3)利用生物信息学对ZmSTK1和ZmENO1进行了结构分析和催化关键位点预测,结果表明ZmSTK1对ZmENO1磷酸化的关键位点是S156,推测在此位点进行磷酸化修饰影响了ZmENO1与2-磷酸甘油酸的结合,从而影响了其催化正向反应的活力。同时,构建了ZmSTK1的原核表达载体,进行大肠杆菌BL21原核表达菌株的构建,为体外磷酸化验证奠定了基础。(4)对野生型和突变体花粉进行了能量代谢组分析。结果表明,野生型和突变体的能量代谢物有明显差异,共分析出8种差异代谢物,其中突变体相比于野生型上调5种,下调3种,并且差异代谢物主要集中在与中间代谢物丙酮酸有关的氨基酸代谢通路中。综上所述,类受体蛋白激酶ZmSTK1和烯醇化酶ZmENO1在植物细胞内互作,烯醇化酶活力受到类受体蛋白激酶ZmSTK1的调节,ZmSTK1在ZmENO1的S156位点添加磷酸基团,占据酶的活性中心,烯醇化酶催化正向反应的活力减低。在突变体zmstk1中,ZmSTK1的缺失导致ZmENO1的正向反应活力升高,大量葡萄糖通过糖酵解途径消耗,最终使得突变体花粉中的淀粉积累减少,花粉育性降低。

关键词：类受体蛋白激酶烯醇化酶能量代谢组学

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刑事合规本土移植的理论证成与实践面向

刑事合规本土移植的理论证成与实践面向

作者：熊伟健江苏大学

学位级别：硕士

滥觞于西方的刑事合规制度,得到了国内学术界和实务界的无比青睐,成为近年来最热的学术热词之一。刑事合规来源于企业合规,美国《组织量刑指南》首次将企业合规纳入定罪量刑考量因素,而后西方国家纷纷确立各具特色的刑事合规制度。当前... 详细信息

滥觞于西方的刑事合规制度,得到了国内学术界和实务界的无比青睐,成为近年来最热的学术热词之一。刑事合规来源于企业合规,美国《组织量刑指南》首次将企业合规纳入定罪量刑考量因素,而后西方国家纷纷确立各具特色的刑事合规制度。当前,最高检主导的刑事合规制度试点工作已经在全国铺开,但是实践过程始终伴随着刑事法教义的诘责。本土化的理论供给却没有及时精准跟进,当前国内研究的焦点集中于刑事合规的域外引介和技术模仿,缺乏制度与法理层面的深入剖析,缺乏国情差异、制度不同的对比探究,忽视了本土引入和改革过程中必然面临的“南橘北枳”问题。因而,系统梳理国内外刑事合规制度实践变迁和学术研究脉络,探究刑事合规制度缘起、发展和面临困境的背后法理,聚焦不同法律文化背景下合规引入的排斥反应诊断,以便为我国改革提供优选方案参考。关注当下中国的实然状况,从我国企业犯罪形势严峻、国内企业参与国际竞争的需要、宽严相济刑事政策的要求、多元刑事诉讼系统的构建途径等视角,多方位诠释刑事合规引入的必要性。紧密结合我国单位犯罪理论自身具有的解释张力、认罪认罚从宽制度深入广泛实践、刑事合规地方实践的试点经验以及多种引入模式可供选择等方面系统论证本土引入的可能性。结合刑事合规制度变迁史,论证刑事合规的正当性,打破目前“法律移植技术论”的狭隘论调,类型化提倡刑事合规本土化构建的本体论、主体论、程序论,以期为建构适宜中国文化土壤、彰显我国社会特色的刑事合规制度方案有所裨益。

关键词：刑事合规合规改革制度方案

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基于用户感性需求的数据线收纳产品设计

包装工程 2022年第8期43卷 190-195页

作者：张爱莉杨欣蕾杨昌鸣北京工业大学北京100124 北京市历史建筑保护工程技术研究中心北京100124

目的以数据线收纳产品为研究对象,从用户感性需求角度出发,探索感性工学在数据线收纳产品设计中的应用研究。方法基于用户感性需求的理论知识,从感知、认知、情感3个层面收集用户对数据线收纳产品的感性词汇,分别筛选并确定各层面的... 详细信息

目的以数据线收纳产品为研究对象,从用户感性需求角度出发,探索感性工学在数据线收纳产品设计中的应用研究。方法基于用户感性需求的理论知识,从感知、认知、情感3个层面收集用户对数据线收纳产品的感性词汇,分别筛选并确定各层面的感性词汇,随后选取具有代表性的产品样本,运用语义差异(SD法)量表问卷建立感性意象空间,量化用户对产品的感性需求,收集问卷数据,并用因子分析法进行定量分析,得出用户感性意象偏好。结论通过收集用户感性需求,并通过因子分析法的定量分析,得出用户关注度较高的3个感性词汇,即分别代表了用户在感知、认知、情感3个层面上的感性偏好,再结合样本解析用户感性意象与产品要素的关联,归纳总结出数据线收纳产品在感知、认知、情感3个层面的设计要点,最后基于设计要点进行产品方案设计。

关键词：感性工学用户需求数据线收纳产品设计

农发行A分行农村基础设施建设贷款业务发展研究

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农发行A分行农村基础设施建设贷款业务发展研究

作者：郑宇健广西大学

学位级别：硕士

作为一个以农业为主体的国家,我国面临着农村基础设施不完善,农村经济发展滞后等问题。提高农村的居住环境,实现农村经济的振兴,首先要做的就是强化农村的基础设施。我国的农业经济规模偏小,商品化程度不高,这就造成农村在金融市场上的... 详细信息

作为一个以农业为主体的国家,我国面临着农村基础设施不完善,农村经济发展滞后等问题。提高农村的居住环境,实现农村经济的振兴,首先要做的就是强化农村的基础设施。我国的农业经济规模偏小,商品化程度不高,这就造成农村在金融市场上的竞争性不够充分。因此,在农村的基础设施建设中,光靠市场是不行的,必须要有政府的介入。中国农业发展银行(以下简称“农发行”)是我国目前仅有的一家农业政策性银行,其对“三农”工作的全方位服务和对乡村振兴的金融支撑具有重要意义。研究农发行怎样才能更好地发挥其对农村基础设施的政策性金融作用,具有重要的现实意义。首先,以农发行A分行农村基础设施建设贷款为研究对象,运用市场“失灵”理论、国家干预理论、农村金融理论、资源配置理论,结合国际上现有的相关研究成果,剖析农发行对农村基础设施建设的促进作用,深度探讨农村基础设施建设贷款业务发展中的主要问题。其次,本文运用案例研究方法,结合农发行A分行的三个典型项目贷款案例,剖析存在的问题及成因,得出农发行A分行存在的诸如贷款准入门槛高,担保方式落伍,客户结构失衡严重,营销理念及手段落后,信贷资金规模有限,信贷管理机制不完善,人力资源、组织架构与业务发展匹配度不足等问题。最后得出研究结论:在农发行支持农村基础设施建设的过程中,可采取提高支农资金筹集力度、强化金融服务产品的创新与供给能力、优化信贷业务流程、合理调整贷款准入标准、加强专业信贷人才培育、完善绩效考核机制、做好信贷融资方案的设计、强化信息科技支撑等措施,持续发挥政策性金融作用,促进我国农村经济和国民经济实现高质量发展。

关键词：农村基础设施建设贷款农业发展银行问题分析对策建议

负载玉米醇溶蛋白基纳米颗粒的壳聚糖膜制备及其在沙糖桔保鲜中的应用

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负载玉米醇溶蛋白基纳米颗粒的壳聚糖膜制备及其在沙糖桔保鲜中的...

作者：李双健上海海洋大学

学位级别：硕士

食品包装的最大功能之一是确保食品的卫生,避免在处理、运输和储存过程中损坏和污染,以延长食品的保质期。塑料食品包装废弃物造成了严重的环境污染,影响了碳达峰和碳中和目标的推进。当前,开发环境友好型天然生物大分子可降解膜材料取... 详细信息

食品包装的最大功能之一是确保食品的卫生,避免在处理、运输和储存过程中损坏和污染,以延长食品的保质期。塑料食品包装废弃物造成了严重的环境污染,影响了碳达峰和碳中和目标的推进。当前,开发环境友好型天然生物大分子可降解膜材料取代塑料包装膜在食品包装中的应用成为食品包装领域的研究热点。壳聚糖具有来源丰富、生物降解性和抑菌性等优点,以其为原料制成的壳聚糖包装膜在食品和医学材料等领域被广泛使用。但是,由于天然高分子的结构局限性,单一壳聚糖膜材料的热稳定性、机械性能和阻隔性能较差,对食品的保鲜作用有限,极大地限制了其作为包装材料在食品工业中的应用。目前,应用于天然大分子膜改性的方法有化学改性、物理改性及纳米颗粒复合改性等。纳米颗粒因具有较小尺寸、较大比表面积,可使复合改性膜的结构更致密,机械强度和阻隔性能得到改善。为此,本研究以壳聚糖为成膜基质,研发含纳米颗粒的微孔保鲜膜材料。首先制备了多酚(单宁酸)玉米醇溶蛋白纳米颗粒,并研究了纳米颗粒对壳聚糖基膜的机械性质、透气率和抗氧化性能的影响,其次探讨了含纳米颗粒的壳聚糖复合膜在沙糖桔保鲜中的应用效果。主要研究内容与结果如下:(1)采用反溶剂沉淀法,制备了玉米醇溶蛋白(zein)-单宁酸(TA)纳米颗粒(ZTNPs),并表征了其结构和性质。结果发现,不同p H值条件下制备的纳米颗粒大小不同,但颗粒粒径均小于200 nm。与p H 2和p H 4条件下制备的颗粒相比,ZTNPs在p H 7条件下粒径相对较大,最大颗粒粒径为190.53 nm(在zein/TA为1:1时)。ZTNPs形成的主要作用力为玉米醇溶蛋白酰胺基与单宁酸羟基之间形成的氢键和疏水作用力。单宁酸的加入引起玉米醇溶蛋白的二级结构和自组装行为发生改变,形成了复合胶体结构。抗氧化活性评价表明,单宁酸的加入使ZTNPs的抗氧化能力显著增强,当单宁酸浓度大于10 mg/m L时,ZTNPs的PTIO自由基清除率大于50%,总抗氧化能力大于600 U/m L。(2)通过流延法制备了玉米醇溶蛋白-单宁酸纳米颗粒/壳聚糖复合膜。扫描电镜结果表明,添加纳米颗粒后,壳聚糖复合膜的表面变得粗糙,但是整体的结构变得更加紧密。ZTNPs和壳聚糖基质两者具有良好的生物相容性。进一步的结构解析发现,ZTNPs与壳聚糖基质在复合过程中发生氢键和静电作用力等相互作用。对复合膜的性质进行评价,结果表明复合膜的机械强度增强,拉伸强度从13.44 MPa增加到39.86 MPa,断裂延伸率从14.37%增加到37.56%,复合膜的水蒸气和氧气透过系数分别降低了70.76%和40.68%,DPPH和PTIO自由基清除率分别达到了88.07%和33.66%。(3)研究了玉米醇溶蛋白-单宁酸纳米颗粒/壳聚糖成膜液对沙糖桔涂膜处理保鲜效果的影响。结果发现,ZTNPs/壳聚糖涂膜降低了沙糖桔的失重损失率,贮藏在10℃和25℃条件下的沙糖桔失重损失率分别降低了34.92%和46.16%。ZTNPs/壳聚糖涂膜降低了沙糖桔的营养损失率,主要表现为沙糖桔果实的营养物质在贮藏期间分解和消耗减少。可滴定酸含量的保留率高达78.65%;维生素C、总酚和黄酮含量相比空白对照组分别提高了21.16%、42.34%和24.94%(25℃)。此外,总糖和可溶性固形物含量在贮藏终点仍然维持在较高水平分别为98.55 g/L(10℃)和12.50%(25℃),纳米颗粒复合膜有效的减缓了果实营养成分的损失。上述研究结果表明,玉米醇溶蛋白-单宁酸纳米颗粒/壳聚糖复合膜有潜力开发为一种新的包装材料应用于水果保鲜中。

关键词：玉米醇溶蛋白纳米颗粒改性沙糖桔保鲜

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数字普惠金融对农民收入影响的实证研究

数字普惠金融对农民收入影响的实证研究

作者：潘胜健山东财经大学

学位级别：硕士

2023年2月发布的中央一号文件中强调,要坚决守牢确保国家粮食安全、防止发生规模性返贫这一底线,要创新农民致富增收的途径,要促进农民就业增收,促进农业经营增效,赋予农民更加充分的财产权益。因此,如何提高农民收入、防止规模性返贫... 详细信息

2023年2月发布的中央一号文件中强调,要坚决守牢确保国家粮食安全、防止发生规模性返贫这一底线,要创新农民致富增收的途径,要促进农民就业增收,促进农业经营增效,赋予农民更加充分的财产权益。因此,如何提高农民收入、防止规模性返贫是我国当下需要重点关注的问题。而将数字化技术与普惠金融深度融合的“数字普惠金融”为这个问题提供了一个新的解决方案。相比于传统的金融服务而言,数字普惠金融交易成本更低、金融门槛更低、覆盖范围更广,它可以让农民接触到可负担的金融服务,进而拓宽了农民的增收渠道。因此,在上述背景下,研究我国数字普惠金融的发展对农民收入产生的影响具有重要的理论意义以及现实意义。本文以涓滴效应理论、长尾理论等相关理论为基础,实证研究了我国地级市层面数字普惠金融对农民收入的影响。首先分析了数字普惠金融影响农民收入的相关理论,同时从直接和间接两个角度分析数字普惠金融对农民收入的影响机制;其次采用图文结合的方式对我国近十年以来数字普惠金融和农民收入的发展现状进行了直观的描绘,并着重分析了数字普惠金融与农民收入的相关性;最后在实证分析部分,选取我国2011年-2020年202个地级市的面板数据,利用用固定效应模型来实证检验我国数字普惠金融发展对农民收入的影响,包含数字普惠金融发展对农民收入的直接影响、中介效应以及分维度、分农民收入水平高低的异质性检验。通过上述研究,本文主要得出以下结论:从实证结果来看,我国数字普惠金融发展能够促进农民增收,并且回归结果显著;从不同的维度来看,覆盖广度和使用深度均能够显著促进农民增收,并且数字普惠金融覆盖广度的作用最强;对于不同收入水平的农民来讲,数字普惠金融发展促进低收入农民群体的收入增加作用更强。在中介效应中,数字普惠金融可以通过促进农业技术进步和提高数字基础设施水平两条路径间接影响农民收入。最后,综合以上实证结果和研究结论,本文最后提出了创新金融产品、增强农村数字基础设施建设和完善数字普惠金融监管体系等建议。

关键词：数字普惠金融农民收入农业技术进步数字基础设施

基于超导磁储能和变流器重构的DFIG连续故障穿越方案

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电力自动化设备 2022年第9期42卷 79-86页

作者：郑子萱宋东徽杜凯健肖先勇谢琦四川大学电气工程学院四川成都610065

由高压直流输电系统换相失败引起的送端风电场母线低高电压连续故障,会对双馈感应发电机(DFIG)产生严重的暂态冲击,现有单一的风机低压、高压故障穿越方案难以完全适应此类连续故障穿越的要求。为此,提出了一种结合重构式网侧变流器与... 详细信息

由高压直流输电系统换相失败引起的送端风电场母线低高电压连续故障,会对双馈感应发电机(DFIG)产生严重的暂态冲击,现有单一的风机低压、高压故障穿越方案难以完全适应此类连续故障穿越的要求。为此,提出了一种结合重构式网侧变流器与超导磁储能装置的软硬件协同穿越方案,以提升DFIG的连续故障穿越能力。在故障期间,网侧变流器由并联运行模式切换至串联运行模式,以维持定子端电压不变为目标,并控制转子侧变流器根据并网点电压自适应发出动态感性/容性无功电流。仿真结果表明,所提方案既可以维持DFIG的机端电压,又可以为电网提供无功支撑,有效地实现DFIG的低高电压连续故障穿越。

关键词：双馈感应发电机连续故障穿越变流器超导磁储能低电压穿越高电压穿越