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三相逆变器有限集模型预测控制的加权因子优化研究

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三相逆变器有限集模型预测控制的加权因子优化研究

作者：杨正茂中南大学

学位级别：硕士

电力电子变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车、家用电子产品、电力驱动和航空航天等领域。随着电力电子技术和计算机控制技术的高速发展,人们对电力电子变换器的效率、稳定性和可延展性提出了更高的要求。为了满足这些需求,除了不断... 详细信息

电力电子变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车、家用电子产品、电力驱动和航空航天等领域。随着电力电子技术和计算机控制技术的高速发展,人们对电力电子变换器的效率、稳定性和可延展性提出了更高的要求。为了满足这些需求,除了不断优化变换器的拓扑结构外,采用先进的控制技术成为电力电子变换器领域的研究重点之一。近年来,由于有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)具有实现简单、响应速度快和能够实现多个变量的协同控制等优点,被广泛应用于电力电子变换器的控制中。然而,有限集模型预测控制中还存在一些亟待解决的问题,问题之一是如何确定成本函数中的加权因子,以实现各个控制变量间的协同控制。针对这一问题,本文以三相电压源逆变器(VSI)为研究对象,对有限集模型预测控制成本函数中加权因子的优化设计展开研究,主要的研究工作和贡献如下:(1)研究了三相电压源离网逆变器的有限集模型预测控制成本函数中加权因子的选择对系统性能指标的影响。首先,介绍了FCS-MPC算法的基本原理,并分析了三相VSI的电路结构和工作原理,建立了三相VSI的电压预测数学模型;然后,介绍了电力电子系统中成本函数的选择以及加权因子的设计要求,以指导成本函数的合理设计;最后,为了验证成本函数中加权因子的设计对系统性能指标的影响,在MATLAB/Simulink平台上搭建了一个采用FCS-MPC算法控制三相VSI的仿真模型,讨论了在不同控制性能要求下成本函数的建立和仿真结果。结果表明,加权因子的合理选择,对改善系统的性能指标具有重要的作用。(2)针对电力电子变换器有限集模型预测控制中加权因子的优化设计问题,提出了一种基于支持向量回归(SVR)算法和多目标粒子群优化(MOPSO)算法的新方法来实现权重因子的自动选择。首先,介绍了SVR算法和MOPSO算法的工作原理以及实现过程;其次,详细介绍了数据的获取、SVR模型的训练以及MOPSO优化SVR模型的整个设计过程;最后,基于Python 3.7编程环境,实现了加权因子与性能指标之间函数关系的建立,解决了传统方法难以建立加权因子与性能指标之间函数关系的问题。通过MOPSO算法优化得到最优性能指标下的Pareto最优加权因子解集,实现了加权因子的自动选择,并为任意变换器拓扑结构的有限集模型预测控制中加权因子的优化设计建立了一套通用的设计准则。(3)搭建了一个基于有限集模型预测控制的三相电压源离网逆变器实验平台,以验证本文所提出方法的有效性。结果表明,该方法应用于不同负载的仿真模型(误差均小于2%)和实验模型(误差均小于10%)时,都证实了帕累托最优权重因子和预测控制器性能之间的良好匹配;对三相电压源离网逆变器进行了动态性能测试,系统输出的电压平滑过渡到稳态值,没有过冲,证实了本文所提方法的优化结果对系统瞬态性能的影响可以忽略不计。图45幅,表8个,参考文献80篇

关键词：三相离网逆变器有限集模型预测控制加权因子优化设计支持向量回归多目标粒子群优化

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龙门起重机金属结构的多目标动态优化

中国机械工程 2016年第19期27卷 2641-2646页

作者：袁媛杨正茂孟文俊太原科技大学太原030024 北京理工大学北京100081

针对龙门起重机金属结构动态特性的复杂性和非线性,综合考虑龙门起重机金属结构设计中尺寸参数及起升载荷的不确定性,利用参数化有限元模型和试验设计方法,在龙门起重机金属结构动态系统中,建立了设计变量和动态参数间的关系。通过运用... 详细信息

针对龙门起重机金属结构动态特性的复杂性和非线性,综合考虑龙门起重机金属结构设计中尺寸参数及起升载荷的不确定性,利用参数化有限元模型和试验设计方法,在龙门起重机金属结构动态系统中,建立了设计变量和动态参数间的关系。通过运用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),寻求桁架梁尺寸及节间布置最优化方案,并满足低应力、高固有频率及轻量化的要求,在构建高精度的响应面近似模型的基础上,运用Monte-Carlo模拟技术对优化方案的鲁棒性进行了评价。结果表明,该优化方法有效地实现了龙门起重机的动态结构优化,显著提高了其设计质量和效率。

关键词：可靠性设计近似模型遗传算法多目标动态优化

基于支持向量机的桥式起重机金属结构非概率可靠性分析

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机械科学与技术 2015年第3期34卷 381-385页

作者：杨正茂孟文俊太原科技大学机械工程学院太原030024

基于集合理论凸方法中的凸模型方法,对桥式起重机金属结构系统存在的不确定性,推导出其非概率可靠性指标。对DQ28.5m_75t_A6桥式起重机金属结构系统进行了有限元强度分析,获得了结构危险点的应力响应。通过试验设计方法获取结构危险点... 详细信息

基于集合理论凸方法中的凸模型方法,对桥式起重机金属结构系统存在的不确定性,推导出其非概率可靠性指标。对DQ28.5m_75t_A6桥式起重机金属结构系统进行了有限元强度分析,获得了结构危险点的应力响应。通过试验设计方法获取结构危险点的应力与不确定参数的样本,并利用支持向量机技术得到了应力响应关于不确定系统参数的显式表达式,进而计算出此结构的非概率可靠度。结果表明:该方法成功的解决了金属结构的非概率可靠性分析问题。

关键词：支持向量机可靠性分析结构有限元法不确定系统

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开闭裂纹转子的弯扭耦合振动研究

固体力学学报 2003年第3期24卷 334-340页

作者：肖锡武杨正茂肖光华华中科技大学力学系武汉430074

以水平放置的Jeffcott裂纹转子为研究对象 ,建立了开闭裂纹转子弯扭耦合振动的非线性运动微分方程 ,并用数值方法分析了纯弯曲振动与弯扭耦合振动情况下转子的动力响应 .结果表明 :弯扭耦合振动是由转子质量的偏心和转子自重的共同作用... 详细信息

以水平放置的Jeffcott裂纹转子为研究对象 ,建立了开闭裂纹转子弯扭耦合振动的非线性运动微分方程 ,并用数值方法分析了纯弯曲振动与弯扭耦合振动情况下转子的动力响应 .结果表明 :弯扭耦合振动是由转子质量的偏心和转子自重的共同作用而产生的 ,当质量偏心很小时可以不考虑扭转振动的影响 .当偏心较大时 ,扭转对弯曲振动的影响主要体现在高转速部分 ,且由于裂纹开闭的作用 ,使扭转的耦合作用存在一个范围 .随裂纹深度的增加 ,扭振影响的转速下限就会越低 ,但当裂纹较深、转速较快时 ,扭转对弯曲振动在作用范围内有明显的影响 ,使频谱图和轴心轨迹都发生较大的变化 ,且对转速的变化极为敏感 .

关键词：开闭裂纹转子弯扭耦合振动非线性运动微分方程动力响应故障诊断发电机

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开裂纹转子的动力分析

汽轮机技术 2002年第3期44卷 165-168页

作者：杨正茂肖锡武华中科技大学力学系武汉430074

以水平放置Jeffcott裂纹转子为研究对象 ,建立了弯扭耦合振动的非线性运动微分方程 ,并用数值方法分析了纯弯曲振动与弯扭耦合振动情况下的转子的动力响应。结果表明 :弯扭耦合振动是通过不平衡量来实现的 ,当不平衡偏心很小时可以不考... 详细信息

以水平放置Jeffcott裂纹转子为研究对象 ,建立了弯扭耦合振动的非线性运动微分方程 ,并用数值方法分析了纯弯曲振动与弯扭耦合振动情况下的转子的动力响应。结果表明 :弯扭耦合振动是通过不平衡量来实现的 ,当不平衡偏心很小时可以不考虑扭转振动的影响。当不平衡偏心较大时 ,扭转对弯曲振动的影响主要体现在高转速部分 ,且随裂纹深度的增加 ,影响的转速下限就会越低 ,所以当裂纹较浅、转速较慢时可不考虑扭转的影响 ,但当裂纹较深、转速较快时 ,扭转对弯曲振动有明显的影响 ,使频谱图和轴心轨迹都发生较大的变化 ,且对转速的变化极为敏感。

关键词：开裂纹转子动力分析弯扭耦合振动非线性故障诊断旋转机械汽轮发电机

β-果糖基转移酶和β-呋喃果糖苷酶的分离纯化

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中国医药工业杂志 2002年第5期33卷 219-223页

作者：杨正茂秦克亮赵玉秀杨光礼上海医药工业研究院上海200040

用球磨机 Dyno- Mill破碎低聚果糖产生菌黑曲霉 (Aspergillus niger) SIPI- 6 0 2的菌丝体 ,其离心上清液经硫酸铵分级沉淀、Octyl- Sepharose CL - 4 B疏水层析、Q- Sepharose Fast Flow阴离子交换层析、Sephacryl S- 30 0凝胶过滤等... 详细信息

用球磨机 Dyno- Mill破碎低聚果糖产生菌黑曲霉 (Aspergillus niger) SIPI- 6 0 2的菌丝体 ,其离心上清液经硫酸铵分级沉淀、Octyl- Sepharose CL - 4 B疏水层析、Q- Sepharose Fast Flow阴离子交换层析、Sephacryl S- 30 0凝胶过滤等步骤得到了在 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳上均呈单带的两种酶 :β-果糖基转移酶与β-呋喃果糖苷酶。前者可将蔗糖转化成低聚果糖 ,而后者则催化蔗糖和低聚果糖的水解反应。用 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测得两者的分子量分别为 98.86 k D和 84 .92 k D。

关键词：低聚果糖黑曲霉 β-果糖基转移酶 β-呋喃果糖苷酶分离纯化

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β-呋喃果糖苷酶的性质研究

中国医药工业杂志 2003年第3期34卷 114-118页

作者：杨正茂赵玉秀秦克亮杨光礼上海医药工业研究院上海200040

研究了低聚果糖产生菌黑曲霉 (Aspergillus niger) SIPI-60 2的β-呋喃果糖苷酶 (1)的性质。 1水解蔗糖的 Km和 Vm ax分别为 0 .0 2 5 mol/ L和 1.3 9mmol· L-1 · min-1 。果糖是 1的竞争性抑制剂 ,Ki=10 .0 5 mmol/ L。通过对菌丝体... 详细信息

研究了低聚果糖产生菌黑曲霉 (Aspergillus niger) SIPI-60 2的β-呋喃果糖苷酶 (1)的性质。 1水解蔗糖的 Km和 Vm ax分别为 0 .0 2 5 mol/ L和 1.3 9mmol· L-1 · min-1 。果糖是 1的竞争性抑制剂 ,Ki=10 .0 5 mmol/ L。通过对菌丝体、β-果糖基转移酶 (2 )与 1的混合物及纯的 2转化蔗糖的反应进程的比较 ,考察了 1对 2反应进程的影响。结果表明 ,1对低聚果糖生成速率和最终产率均有影响。结果还提示在用菌丝体转化蔗糖过程中低聚果糖可能会诱导出更多的

关键词：低聚果糖黑曲霉 β-呋喃果糖苷酶性质

食管胃底曲张静脉栓塞术对肝硬化门脉高压症患者肝脏功能的影响

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临床荟萃 2005年第12期20卷 687-688页

作者：施文娟杨正茂张建军兰州电机有限责任公司医院肝病诊疗中心甘肃兰州730050

食管、胃底静脉曲张及破裂出血,是门脉高压症的主要表现及最严重的并发症之一,伴有肝功能损害者多次出血病死率高达50%以上,反复出血发生率为80%[1].常规降门脉压及止血药物不能有效预防再次出血;内镜下硬化剂治疗及食管静脉套扎术止血... 详细信息

食管、胃底静脉曲张及破裂出血,是门脉高压症的主要表现及最严重的并发症之一,伴有肝功能损害者多次出血病死率高达50%以上,反复出血发生率为80%[1].常规降门脉压及止血药物不能有效预防再次出血;内镜下硬化剂治疗及食管静脉套扎术止血效果肯定(止血疗效为75%～94%),但难以闭塞所有的曲张静脉,尤其是胃底曲张静脉,且有出血、溃疡、穿孔、狭窄及其他诸多并发症,远期疗效不佳;外科手术行断流、分流术费用高,对肝脏功能损害较大,部分患者不能耐受.经皮肝穿刺门静脉行食管胃底曲张静脉栓塞(PTVE)治疗,不仅能栓塞曲张的静脉有效止血,而且保持一定的门脉灌注以供给肝脏营养,帮助肝功能恢复,提高肝脏贮备功能,改善患者预后.笔者应用胃冠状静脉栓塞术(PTO)治疗肝硬化门脉高压症所致食管、胃底曲张静脉破裂出血,取得了较好的临床疗效,现报告如下.

关键词：食管和胃静脉曲张肝硬化栓塞,治疗性

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不对称转子系统的非线性振动

华中科技大学学报（自然科学版） 2002年第5期30卷 81-84页

作者：肖锡武杨正茂肖光华杨叔子华中科技大学土木工程与力学学院

对不对称转子系统的非线性振动问题进行了研究 .首先用哈密顿原理导出运动微分方程 ,这是刚度系数周期性变化的参数激励和强迫激励振动方程 ;然后用多尺度法研究 1/ 2亚谐共振主共振 ,求得平均方程、分叉响应方程和定常解 ,讨论了刚... 详细信息

对不对称转子系统的非线性振动问题进行了研究 .首先用哈密顿原理导出运动微分方程 ,这是刚度系数周期性变化的参数激励和强迫激励振动方程 ;然后用多尺度法研究 1/ 2亚谐共振主共振 ,求得平均方程、分叉响应方程和定常解 ,讨论了刚度不对称性、质量偏心以及外阻尼对幅频响应的影响 .结果表明 ,刚度不对称性、质量偏心都使不稳定区增大 ,而外阻尼能使共振振幅减小 .最后用奇异性理论分析分叉响应方程和定常解的稳定性。

关键词：不对称转子参数激励强迫振动稳定性分叉多尺度法非线性振动