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基于递归分析和聚类的大地电磁信噪辨识及分离

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地球物理学报 2017年第5期60卷 1918-1936页

作者：李晋汤井田燕欢彭代鑫徐志敏中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室地球科学与信息物理学院长沙410083 湖南师范大学物理与信息科学学院长沙410081 西北综合勘察设计研究院西安710003

为了剖析大地电磁信号和强干扰的本质特征,进一步精细分离出微弱的大地电磁有用信号,提出基于递归分析和聚类的大地电磁信噪辨识及分离方法.首先,运用递归分析法扩展大地电磁一维时间序列的维数,分析了嵌入维数、延迟时间和判别阈值对... 详细信息

为了剖析大地电磁信号和强干扰的本质特征,进一步精细分离出微弱的大地电磁有用信号,提出基于递归分析和聚类的大地电磁信噪辨识及分离方法.首先,运用递归分析法扩展大地电磁一维时间序列的维数,分析了嵌入维数、延迟时间和判别阈值对递归图的性能,并研究了不同长度的序列对递归定量分析参数的影响情况,然后,构建典型的大地电磁强干扰类型和微弱的大地电磁有用信号样本库,针对样本库讨论了强干扰和微弱大地电磁信号之间的递归定量分析参数,分析了K均值聚类和模糊C均值聚类的信噪辨识效果.最后,对实测大地电磁数据进行信噪辨识处理,并仅对辨识为强干扰的时间段采用数学形态滤波进行噪声压制.实验结果表明,递归分析能定性及定量地描述大地电磁信号时间序列的非线性特征和原动力系统的本质规律,与聚类算法相结合能对矿集区实测大地电磁信号进行信噪辨识;处理后的卡尼亚电阻率-相位曲线更为光滑、连续,其结果更为精细地保留了大地电磁信号低频段的缓变化信息,整个低频段的大地电磁数据质量得到了明显改善.

关键词：大地电磁信噪辨识信噪分离递归分析聚类

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控制棒驱动机构自适应控制研究

控制棒驱动机构自适应控制研究

作者：彭代鑫北京交通大学

学位级别：硕士

在能源结构转型的背景下,我国核电事业不断发展,国产化率不断提高,技术水平已位于世界前列。磁力型控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)利用电磁力和部件重力操纵控制棒,是实现反应堆功率控制、保证反应堆安全运行的重要... 详细信息

在能源结构转型的背景下,我国核电事业不断发展,国产化率不断提高,技术水平已位于世界前列。磁力型控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)利用电磁力和部件重力操纵控制棒,是实现反应堆功率控制、保证反应堆安全运行的重要机构。目前,针对CRDM的研究涵盖多个方面,使用电磁仿真的方法,可以研究其内部特性,有助于CRDM的结构优化与设计,但是电磁仿真只能表征特定状态下的CRDM,无法直观展现其动态过程。同时,CRDM工作在高温环境,运行时电路、磁路、机械运动相互耦合,导致其线圈参数变化较大,采用传统PI控制方法难以满足线圈电流的控制响应速度与精度要求。本文针对上述问题,主要完成以下工作:(1)详细分析了CRDM的结构及动作原理,在此基础之上使用ANSYS Maxwell 2D建立了CRDM的二维轴对称电磁仿真模型,利用电磁仿真数据,提出了线性插值和数学建模结合的算法并建立了CRDM的数字模型。(2)基于MATLAB建立CRDM驱动电路与数字模型的联合仿真模型,得到CRDM电流、电磁力、位移等动态变化曲线,同时为研究CRDM自适应控制方法提供模型基础。(3)在驱动电路的离散化数学模型的基础上,提出了遗忘因子递推最小二乘估计法与间接自校正PID控制相结合的CRDM自适应控制算法。(4)进行了CRDM自适应控制仿真,并借助实时仿真器作为控制器,设计硬件接口与电流检测电路,搭建实验平台,完成了自适应控制实物实验。

关键词：控制棒驱动机构(CRDM) 电磁仿真系统辨识自适应控制

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复合型混沌系统的设计与仿真

固体电子学研究与进展 2021年第2期41卷 137-142,159页

作者：张学丰彭良玉彭代鑫湖南师范大学物理与电子科学学院长沙410081

基于切换控制的方法设计了一个同时拥有多翅膀和多涡卷混沌吸引子的四维复合型混沌系统。通过观察复合型混沌系统的相图、分岔图和Lyapunov指数谱,分析了该系统动力学行为。根据Matlab数值仿真的结果,得出了该复合型混沌系统是超混沌系... 详细信息

基于切换控制的方法设计了一个同时拥有多翅膀和多涡卷混沌吸引子的四维复合型混沌系统。通过观察复合型混沌系统的相图、分岔图和Lyapunov指数谱,分析了该系统动力学行为。根据Matlab数值仿真的结果,得出了该复合型混沌系统是超混沌系统,并且其最大Lyapunov指数大于复合前两个系统的最大Lyapunov指数,说明该系统的运动轨迹更加复杂多变。复合型混沌系统的Multisim电路仿真结果与Matlab数值仿真结果一致,验证了复合型混沌系统理论设计的正确性。

关键词：切换控制复合型混沌系统数值仿真电路仿真

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基于VBR的永磁同步电机节点建模方法研究

电网技术 2023年第5期47卷 2156-2163页

作者：王诗楠郭希铮彭代鑫李艳穆清张星北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

大规模电力电子分布式电源与电力电子装置的接入将使电网特性逐渐电力电子化,进行电磁暂态仿真时,将电机模型采用节点法进行建模可以将其作为1个电路元件对整个电力电子系统整体进行建模仿真,提高了仿真效率。voltage-behind-reactance(... 详细信息

大规模电力电子分布式电源与电力电子装置的接入将使电网特性逐渐电力电子化,进行电磁暂态仿真时,将电机模型采用节点法进行建模可以将其作为1个电路元件对整个电力电子系统整体进行建模仿真,提高了仿真效率。voltage-behind-reactance(VBR)建模方法通过将电机建模为电阻–电感–反电势的节点模型,具有直接的电机–外电路接口,但是该方法并不适用于转子结构不对称的凸极式永磁同步电机。针对该问题,文章首先推导基于扩展反电势的凸极式永磁同步电机的数学模型,并提出一种隐显式混合数值积分方法以解决该模型扩展反电势微分项求解的问题。对比了多种建模方法的准确性及运行效率,仿真结果表明,所提模型具有较高的仿真精度与运算速度,且在较大的仿真步长也能够保持稳定,可以准确、高效地应用于包含凸极式永磁同步电机的电力电子系统暂态仿真。

关键词：永磁同步电机扩展反电势 VBR建模隐显式混合积分

忆阻自突触Hopfield神经网络的动力学分析与电路仿真

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电子元件与材料 2022年第3期41卷 315-322页

作者：张学丰彭良玉彭代鑫湖南师范大学物理与电子科学学院湖南长沙410081

通过理论分析和仿真的方法,研究了一种4维忆阻自突触Hopfiled神经网络(以下简称MAHNN)的动力学行为及其仿真电路的实现。首先,分析了MAHNN能够产生复杂动力学行为的基本条件。其次,利用常规的动力学分析方法如分岔图、李氏指数、相轨迹... 详细信息

通过理论分析和仿真的方法,研究了一种4维忆阻自突触Hopfiled神经网络(以下简称MAHNN)的动力学行为及其仿真电路的实现。首先,分析了MAHNN能够产生复杂动力学行为的基本条件。其次,利用常规的动力学分析方法如分岔图、李氏指数、相轨迹图和时域图,分析了它的动力学行为。MATLAB数值仿真结果揭示了MAHNN存在与忆阻控制参数有关的特殊动力学行为。最后,采用改进型模块化电路设计方法,设计了MAHNN的模拟等效电路。Multisim电路仿真结果与MATLAB数值仿真结果一致,验证了忆阻自突触Hopfield神经网络理论设计的正确性。

关键词：忆阻器自突触 Hopfield神经网络动力学行为混沌吸引子电路设计

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运用FPGA设计分数阶混沌系统

电子世界 2021年第22期 148-149页

作者：彭代鑫彭良玉张学丰湖南师范大学

本文研究了基于Adomian分解法求解的分数阶混沌系统,并利用FPGA的高速并行计算能力与强大的接口能力,设计了一种新颖的FPGA实现方案。FPGA在每一次计算状态变量后,将数据通过USB总线传送至电脑,实验数据在经LabVIEW处理后与数值仿真结... 详细信息

本文研究了基于Adomian分解法求解的分数阶混沌系统,并利用FPGA的高速并行计算能力与强大的接口能力,设计了一种新颖的FPGA实现方案。FPGA在每一次计算状态变量后,将数据通过USB总线传送至电脑,实验数据在经LabVIEW处理后与数值仿真结果一致,验证了方案的可行性和正确性。此方案无需使用示波器,且分数阶算法模块工作在4倍源时钟频率200MHz,不仅为信息加密、保密通信提供理论与实验依据,同时也为混沌系统的FPGA的设计与验证带来便利。

关键词：信息加密 Adomian分解法分数阶混沌系统 USB总线并行计算能力时钟频率状态变量保密通信

超声辅助酶提取白芍中芍药苷及治疗溃疡性结肠炎的机制研究

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超声辅助酶提取白芍中芍药苷及治疗溃疡性结肠炎的机制研究

作者：代鑫长春中医药大学

学位级别：硕士

目的:(1)本研究通过优化超声辅助纤维素酶提取白芍中芍药苷的工艺,提高芍药苷提取率;(2)采用分子生物学技术探究芍药苷对DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠的治疗作用及其保护肠道损伤的作用机制。方法:(1)超声辅助纤维素酶提取白芍中芍药苷:采... 详细信息

目的:(1)本研究通过优化超声辅助纤维素酶提取白芍中芍药苷的工艺,提高芍药苷提取率;(2)采用分子生物学技术探究芍药苷对DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠的治疗作用及其保护肠道损伤的作用机制。方法:(1)超声辅助纤维素酶提取白芍中芍药苷:采用HPLC法,通过单因素考察酶用量、酶解p H值、酶解温度和酶解时间对芍药苷提取率的影响,并运用响应面法优化提取工艺。(2)芍药苷对溃疡性结肠炎小鼠的治疗作用:自由饮用4%DSS建立溃疡性结肠炎小鼠模型,56只BALB/c雄性小鼠,随机分为空白组、模型组、抑制剂组、抑制剂+芍药苷高剂量组、芍药苷高剂量组、芍药苷中剂量组及芍药苷低剂量组,药物干预7d。通过小鼠一般状态、体质量、DAI评分、结肠长度,组织病理学检查,血清中炎症因子TNF-α和IL-6水平证明芍药苷对溃疡性结肠炎小鼠的保护作用。(3)芍药苷调节AMPK/m TOR自噬通路:结肠组织用于实时荧光定量PCR检测AMPK、m TOR、Beclin1、LC3和p62的m RNA水平,免疫荧光检测小鼠结肠组织中LC3的表达,透射电镜观察线粒体和自噬体变化,Western blot检测AMPK、m TOR、p-AMPK、p-m TOR、Occludin和Claudin-1蛋白的表达,阐明芍药苷通过调节AMPK/m TOR自噬通路治疗溃疡性结肠炎的机制。(4)芍药苷调节AMPK/Nrf2抗氧化应激通路:结肠组织用于试剂盒检测MDA、SOD和GSH-Px水平,实时荧光定量PCR检测AMPK、Nrf2、Bcl-2、Bax和Caspase-3 m RNA水平,TUNEL检测细胞凋亡情况,透射电镜观察肠上皮微绒毛和细胞间隙变化,Western blot检测AMPK、p-AMPK、Nrf2和HO-1蛋白的表达,阐明芍药苷通过调节AMPK/Nrf2抗氧化应激通路,抑制凋亡,从而治疗溃疡性结肠炎的机制。结果:(1)超声辅助纤维素酶提取芍药苷的最佳条件为:酶用量20 mg,酶解p H值为4.0,酶解温度40℃,酶解时间为2 h。(2)经芍药苷治疗后小鼠一般状态好转,体质量上升,DAI评分降低,结肠长度恢复,结肠组织病理学评分降低,血清中TNF-α和IL-6水平降低,表明芍药苷可有效治疗溃疡性结肠炎。(3)实时荧光定量PCR结果显示,芍药苷治疗后小鼠结肠中AMPK、Beclin1和LC3 m RNA水平显著上调,m TOR和p62 m RNA水平显著下调。免疫荧光和透射电镜结果显示,芍药苷可增加小鼠结肠细胞中LC3的表达,增加线粒体和自噬体数量,增强自噬。Western blot结果也显示,芍药苷治疗后小鼠结肠中pAMPK/AMPK、Occludin和Claudin-1蛋白表达水平显著上调,p-m TOR/m TOR蛋白表达水平显著下调。而抑制剂能逆转上述结果,证明芍药苷通过激活AMPK/m TOR信号通路增强自噬,修复溃疡性结肠炎小鼠结肠组织损伤。(4)试剂盒检测结果显示,芍药苷可显著降低小鼠MDA水平,升高SOD、GSH-Px活性,发挥抗氧化应激作用。实时荧光定量PCR结果表明,芍药苷治疗后小鼠结肠中AMPK、Nrf2和Bcl-2 m RNA水平显著上调,Bax和Caspase-3 m RNA水平显著下调。TUNEL和透射电镜结果显示,芍药苷可显著减低细胞凋亡率,减小细胞间隙,使微绒毛整齐排列。Western blot结果也显示,芍药苷可显著升高小鼠结肠中p-AMPK/AMPK、Nrf2和HO-1蛋白的表达。而抑制剂能逆转上述结果,证明芍药苷通过调节AMPK/Nrf2信号通路,调节氧化应激和凋亡,保护溃疡性结肠炎小鼠结肠组织损伤。结论:(1)超声辅助纤维素酶提取白芍中芍药苷的最优条件为酶用量20 mg,酶解p H值为4.0,酶解温度40℃,酶解时间为2 h,提取率为3.54%,较药典法提高了1.83%。(2)芍药苷可能通过调节AMPK/m TOR和AMPK/Nrf2信号通路,增强自噬,减轻氧化应激反应和抑制凋亡,修复和保护肠道屏障。

关键词：超声辅助纤维素酶凋亡肠道屏障溃疡性结肠炎芍药苷氧化应激自噬

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风冷燃料电池热管理系统建模及温度跟踪控制

风冷燃料电池热管理系统建模及温度跟踪控制

作者：张代鑫重庆理工大学

学位级别：硕士

氢燃料电池技术被认为是一种高效、清洁的能源转化方式。在推动燃料电池技术发展的过程中,燃料电池热管理成为一个不可忽视的关键问题。一方面,燃料电池工作时产生的热量可能会导致系统过热,从而降低效率并缩短系统寿命。另一方面,低温... 详细信息

氢燃料电池技术被认为是一种高效、清洁的能源转化方式。在推动燃料电池技术发展的过程中,燃料电池热管理成为一个不可忽视的关键问题。一方面,燃料电池工作时产生的热量可能会导致系统过热,从而降低效率并缩短系统寿命。另一方面,低温下燃料电池的反应速率可能下降,影响系统输出功率。因此,本研究以小功率风冷型燃料电池为研究对象,开展其热管理系统建模、温度跟踪控制,以及相应的仿真和实验研究,主要内容如下:(1)搭建风冷燃料电池热管理系统的数学模型。分析燃料电池的输出特性以及产热和散热的原理,介绍实验使用的燃料电池参数,建立电压模型和温度模型,选取三种仿真工况对模型进行稳态分析,并通过硬件测试验证模型温度动态和输出特性的准确性。(2)设计线性模型预测控制器。首先,介绍模型预测控制算法的原理和特点。然后选取平衡点工况将温度动态方程在平衡点处进行线性化处理,并验证线性模型在平衡点工况下的动态特性和模型精度,同时将线性模型进行离散化处理。最后,设计温度跟踪算法,以温度跟踪精度和抑制冷却风扇PWM波动为目标,并对温度跟踪权重Q和PWM波动权重R进行优化。(3)对模型和算法进行硬件在环测试。将设计的控制器算法进行代码生成,转换成C语言代码并烧录进STM32单片机中作为控制器,使用所搭建的仿真模型作为测试对象进行硬件在环测试。(4)搭建实验平台对算法进行验证。通过改变参考温度和负载电流设计七种不同的工况,在七种不同的工况下运行燃料电池,通过控制器进行温度跟踪控制,结果表明在平衡点附近工况下温度跟踪控制效果较好,平均误差仅为0.33℃,而在远离平衡点的工况下跟踪误差随着偏离平衡点的程度逐渐增大,主要体现于工况三和工况六,平均误差分别为3.46℃和3.34℃,一方面原因是线性模型与非线性模型失配,另一方面原因是电堆产热功率过大,风扇满负荷工作情况下依旧无法满足温度跟踪需求。实验结果说明本文所建风冷燃料电池热管理模型是准确的,控制算法是有效的。

关键词：风冷质子交换膜燃料电池热管理系统模型预测控制

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无人机通信系统的轨迹优化与能效研究

无人机通信系统的轨迹优化与能效研究

作者：代鑫泓电子科技大学

学位级别：硕士