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非侵入式脑机接口控制策略的研究进展

生物医学工程学杂志 2022年第5期39卷 1033-1040页

作者：曹洪涛钟子平陈远方梅杰李昂许敏鹏(综述) 明东(审校) 天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 加州大学斯沃茨计算科学中心美国加利福尼亚92093 北京机械设备研究所北京100854

脑机接口是指不依赖于外周神经和肌肉,在人脑与外部设备之间建立起一条直接的信息交流通路。相较于侵入式脑机接口,非侵入式脑机接口具有低成本、低风险、易操作等优势。近年来,利用非侵入式脑机接口技术对外设进行控制逐渐成为一种新... 详细信息

脑机接口是指不依赖于外周神经和肌肉,在人脑与外部设备之间建立起一条直接的信息交流通路。相较于侵入式脑机接口,非侵入式脑机接口具有低成本、低风险、易操作等优势。近年来,利用非侵入式脑机接口技术对外设进行控制逐渐成为一种新型人机交互方式,而脑机接口控制策略是该方式的重要组成部分。本文首先介绍了脑控策略的分类和发展,其次详细描述了直接和共享两种控制策略的基本特点,再次对比分析这两种脑控策略的优缺点,最后对非侵入式脑控策略发展方向和应用前景进行了分析与展望。

关键词：脑机接口非侵入式人机交互控制策略

一种高速SRG功率变换器及其CCM风电控制

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太阳能学报 2024年第1期45卷 299-305页

作者：孙冠群宋春伟中国计量大学现代科技学院义乌322002

提出一种无主开关管的新型开关磁阻发电机(SRG)功率变换器拓扑,在高速运行和连续导通模式(CCM)下分析其励磁和发电两阶段工作过程,并与通过开关角控制的经典不对称半桥功率变换器进行对比,发现两者的励磁和发电工作过程基本相同。进一... 详细信息

提出一种无主开关管的新型开关磁阻发电机(SRG)功率变换器拓扑,在高速运行和连续导通模式(CCM)下分析其励磁和发电两阶段工作过程,并与通过开关角控制的经典不对称半桥功率变换器进行对比,发现两者的励磁和发电工作过程基本相同。进一步通过仿真和实验,获得新型功率变换器在高速CCM时的相电压、相电流等结果与理论分析相吻合,并获得转速、励磁电压、发电电压、功率四者的约束关系,从而优化输出功率时可采用调节励磁电压和发电电压的方式,相比于不对称半桥功率变换器,两者的发电输出能力相当。最后,以变速风电应用为例,给出控制策略,无需转子位置检测和风速检测,基速以上无桨距角调节,证实了所提新型功率变换器及其控制策略在高速CCM运行时的有效性。

关键词：风力发电开关磁阻发电机功率变换器无开关管连续导通模式控制策略

昆虫机器混合系统:从自由状态控制到自主智能调控

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科学通报 2023年第23期68卷 3077-3094页

作者：马倩王泓宇洪慧潘纲郑能干浙江大学求是高等研究院杭州310027 浙江大学计算机科学与技术学院杭州310027 脑机智能全国重点实验室杭州310058 杭州电子科技大学射频电路与系统教育部重点实验室杭州310018 人工智能省部共建协同创新中心(浙江大学) 杭州310027

以昆虫作为载体,采用光/电等外部调控手段对其运动行为进行干预或控制,实现可静态预设或动态控制的昆虫机器混合系统,也被称作昆虫机器人.这类微型动物机器人在运动稳定性、环境适应性、隐蔽性等方面拥有天然的优势,在搜救侦查、科学研... 详细信息

以昆虫作为载体,采用光/电等外部调控手段对其运动行为进行干预或控制,实现可静态预设或动态控制的昆虫机器混合系统,也被称作昆虫机器人.这类微型动物机器人在运动稳定性、环境适应性、隐蔽性等方面拥有天然的优势,在搜救侦查、科学研究等众多领域具有重要的应用价值.随着神经科学、微机电系统、人工智能等研究领域的快速发展,昆虫机器混合系统研究正从自由状态控制发展至自主智能调控阶段.本文回顾了昆虫机器人在受控运动模式、可控动作类型、达成控制任务等方面的研究现状,总结了昆虫机器混合系统研究框架,评述了基于不同调控原理实现的典型昆虫机器混合系统研究进展.在此基础上,分析了昆虫机器混合系统在神经调控机制、微型控制系统、刺激技术及方法、智能控制系统等研究中面临的困难、存在的问题,预测了未来的发展趋势.

关键词：昆虫机器人昆虫机器混合系统神经调控原理刺激系统控制策略

寒区危险路段半挂汽车列车横向稳定性控制策略

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 996-1006页

作者：都雪静王宁张杰裴玉龙东北林业大学交通学院哈尔滨150040

针对半挂汽车列车在寒区山地公路危险路段行驶会发生折叠、甩尾和侧翻的问题,以国内某款半挂汽车列车为研究对象,基于汽车动力学理论建立六自由度半挂汽车列车动力学数学模型;运用Truck-sim完成半挂汽车列车整车模型和危险路段模型的建... 详细信息

针对半挂汽车列车在寒区山地公路危险路段行驶会发生折叠、甩尾和侧翻的问题,以国内某款半挂汽车列车为研究对象,基于汽车动力学理论建立六自由度半挂汽车列车动力学数学模型;运用Truck-sim完成半挂汽车列车整车模型和危险路段模型的建立,依据半挂汽车列车发生侧翻和横摆失稳的原理,确定了半挂汽车列车侧翻和横摆失稳的判定条件。以半挂汽车列车的理想状态参数和实际状态参数的差值为控制目标,借助Simulink建立了基于线性二次型调节器(LQR)控制算法和差动制动的半挂汽车列车防侧翻和横摆失稳控制策略;选取哈牡高速公路较为典型的危险路段,改变路面附着系数对应不同实际情况下的路面,通过Truck-sim与Simulink联合仿真进行场景重构,对本文控制策略进行仿真试验。结果表明:在哈牡高速公路K398-K406段S形弯道公路上,路面附着系数为0.1、0.25和0.35时,能够实现牵引车侧倾角最大值减小0.05°、0.04°和0.1°,半挂车侧倾角最大值减小0.04°、0.01°和0.1°,路面附着系数为0.35时,减小幅度最大,分别为40%和23.26%。在哈牡高速公路K273-K274段弯坡路上,路面附着系数为0.1时,控制策略有效阻止了车辆的侧翻,路面附着系数为0.25和0.35时,控制策略下侧倾角最大值减小0.04°和0.02°,对应减小幅度为16%和3.92%。控制策略能够有效降低牵引车和半挂车侧向加速度、横摆角速度及侧倾角的峰值,对侧倾角的控制尤为明显,可以避免冰雪天气下半挂汽车列车行驶在弯坡路时出现侧翻等危险事故。

关键词：汽车工程半挂汽车列车寒区危险路段横向稳定性控制策略

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基于电机架悬的转向架稳定性与控制策略

交通运输工程学报 2024年第2期24卷 152-165页

作者：冯遵委胡晗达杨震寰黄彩虹郑彪曾京西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031 中车南京浦镇车辆有限公司江苏南京210031

实时调整架悬电机参数,以提高转向架的蛇行运动稳定性;建立了电机架悬转向架动力学模型,包含2个轮对、1个构架和2个电机,轮对和构架间考虑了一系悬挂装置,构架和车体间的二系悬挂装置考虑了空气弹簧和抗蛇行减振器,将2个电机考虑为一个... 详细信息

实时调整架悬电机参数,以提高转向架的蛇行运动稳定性;建立了电机架悬转向架动力学模型,包含2个轮对、1个构架和2个电机,轮对和构架间考虑了一系悬挂装置,构架和车体间的二系悬挂装置考虑了空气弹簧和抗蛇行减振器,将2个电机考虑为一个整体并与构架弹性连接;基于高速转向架系统模型的最小阻尼比来寻找电机最优横移频率,分析了转向架参数对电机最优横移频率的影响,并针对该型转向架提出了一种能够提升蛇行运动稳定性的电机主动架悬反馈控制策略;通过开展电机主动架悬的高维车辆SIMPACK/SIMULINK联合仿真,对电机架悬控制策略进行了验证。研究结果表明:电机最优横移频率会随轮轨等效锥度的增大而增大,当轮轨等效锥度由0.3增大至0.6时,电机最优横移频率会由4.5 Hz增大到7.0 Hz;不同的等效锥度、电机质量和一系纵向刚度下,电机最优横移频率和转向架蛇行频率的差值均为1.0~1.5 Hz,因此,可通过检测转向架的蛇行频率再减去1.0~1.5 Hz获得电机最优横移频率,用电机和构架的相对位移和速度作为反馈信号,使电机能够实时获得最优架悬参数,成为理想的动力吸振器;高维数值仿真显示,电机主动架悬相比电机被动架悬可以使车轮磨耗后车辆的临界速度由370~380 km·h^(-1)提高至500~510 km·h^(-1),并使构架横向加速度由2 m·s^(-2)降低至1 m·s^(-2),说明提出的电机架悬控制策略可有效改善转向架的蛇行稳定性。

关键词：车辆工程转向架稳定性电机架悬参数控制策略等效锥度

动态调整系统拓扑限制短路电流的配置方案及控制策略研究

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电网技术 2024年第1期48卷 325-333页

作者：郄鑫韩彬金玉琪许刚胡杰项中明华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网浙江省电力有限公司浙江省杭州市310007

随着电网的不断发展,短路电流超标问题逐渐突出,基于系统拓扑动态调整的短路电流限制方法,可避免常规限流措施带来的设备停运,从而降低对系统正常运行的影响。该文分析了断路器动作时序对短路电流的影响,提出考虑拓扑调整瞬态过程的短... 详细信息

随着电网的不断发展,短路电流超标问题逐渐突出,基于系统拓扑动态调整的短路电流限制方法,可避免常规限流措施带来的设备停运,从而降低对系统正常运行的影响。该文分析了断路器动作时序对短路电流的影响,提出考虑拓扑调整瞬态过程的短路电流分析方法,针对典型变电站分析了断路器开断电流超标工况,研究了不同拓扑调整方案下的短路电流限制效果及影响因素,最后研究了系统拓扑调整的动作策略及实现方案,分析了不同动作策略对限流效果的影响。500kV系统可主要考虑在出线布置快速断路器的方案,220kV系统可主要考虑在母线分段布置快速断路器的方案;拓扑调整控制策略可通过采集支路电流快速识别故障或通过与继电保护联动实现。

关键词：短路电流系统拓扑限制效果控制策略

基于热量流法的清洁供热网络延迟分布特性与扰动控制分析

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1450-1457页

作者：马腾宇郝俊红田亮杨云溪方王刚戈志华华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

在双碳战略背景下,随着极端天气的频繁出现和用户热负荷的不断增加,进一步增加供热系统的稳定性和降低供热能耗,是供热网络的重要发展方向。本文针对供热网络的典型扰动控制问题,基于供热网络的物理模型,构建供热网络全环节的动态热量... 详细信息

在双碳战略背景下,随着极端天气的频繁出现和用户热负荷的不断增加,进一步增加供热系统的稳定性和降低供热能耗,是供热网络的重要发展方向。本文针对供热网络的典型扰动控制问题,基于供热网络的物理模型,构建供热网络全环节的动态热量流模型,分析供热网络中各主要设备及供热网络整体的延迟分布特性问题,探索了供热网络实际供热策略以及供暖扰动的影响和控制等问题。结果表明供热网络的延迟主要集中在散热器侧,散热器延迟时间约占整个供热网络延迟时间的86.6%;本文以北京某日室外温度为例探究实际供热策略,模拟在面对供热扰动时,所采取新的供热策略节能分别为2.61%与2.91%。

关键词：供热网络:热量流供热扰动控制策略

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构网型VSC暂态稳定机理及改进限幅策略

中国电机工程学报 2024年第10期44卷 3753-3765,I0001页

作者：杜毅郑超孙华东湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

针对构网型变流器(grid-forming voltage source converter,GFM-VSC)系统在大扰动下暂态稳定问题,现有研究未能充分考虑电力电子电源暂态快速响应与控制可塑的特点。为此,以GFM-VSC为对象,借助等面积法原理与相平面图法,从能量角度揭示... 详细信息

针对构网型变流器(grid-forming voltage source converter,GFM-VSC)系统在大扰动下暂态稳定问题,现有研究未能充分考虑电力电子电源暂态快速响应与控制可塑的特点。为此,以GFM-VSC为对象,借助等面积法原理与相平面图法,从能量角度揭示了其暂态响应机制与传统同步机系统的差异,分析了控制塑造下GFM-VSC系统的暂态稳定机理;然后,针对大扰动下易于触发的限幅环节,分析了系统无法自主退出限幅而失稳的机制,并提出了附带电流分配系数的改进限幅策略,有效增强了系统暂态稳定性。最后,通过仿真验证了理论分析与改进方法的正确性。

关键词：构网型技术电压源型变流器暂态稳定性电流限幅环节控制策略

太阳能-地源热泵系统控制策略及运行特性研究

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太阳能学报 2024年第1期45卷 95-101页

作者：孙畅张磊张广宇鞠晓磊鲁永飞中国建筑设计研究院有限公司北京100044

为解决西北村镇地源热泵系统应用中土壤温度逐年降低的问题,设置太阳能-地源热泵系统(SGSHP),分析SGSHP的适用区域。以某小学为测算对象,使用文献调研、数字化模拟等方法,仿真模拟运行策略。结果表明,农业设施和学校适合采用SGSHP,非供... 详细信息

为解决西北村镇地源热泵系统应用中土壤温度逐年降低的问题,设置太阳能-地源热泵系统(SGSHP),分析SGSHP的适用区域。以某小学为测算对象,使用文献调研、数字化模拟等方法,仿真模拟运行策略。结果表明,农业设施和学校适合采用SGSHP,非供暖季太阳能为土壤补热,供暖季优先太阳能供暖为最佳控制策略,太阳能集热器面积86 m^(2),水箱容积3.9 m^(3),换热器截面积0.4 m^(2),循环泵流量6.6 m^(3)/h,换热管长度120 m,可在1个自然年恢复土壤温度。

关键词：地热能供暖控制策略 TRNSYS仿真太阳能供暖地源热泵