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非理想条件下MMC-PET非线性复合控制策略

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南方电网技术 2023年第10期17卷 1-12页

作者：程启明孙英豪程尹曼上海电力大学自动化工程学院上海200090 上海电力公司市北供电分公司上海200041

由于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)电力电子变压器(power electronic transformer,PET)使用传统的控制策略难以保证系统运行时的动态性能,在电网处于不平衡时使得控制难度进一步增加。为了提高系统的动态性能,... 详细信息

由于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)电力电子变压器(power electronic transformer,PET)使用传统的控制策略难以保证系统运行时的动态性能,在电网处于不平衡时使得控制难度进一步增加。为了提高系统的动态性能,提出了一种非线性的反馈线性化滑模复合控制策略。该复合控制策略将反馈线性化控制(feedback linearization control,FLC)和滑模控制(sliding mode control,SMC)的优势结合在一起实现优势互补。首先,建立了MMC-PET整体仿真模型;其次,通过数学模型建立反馈线性化滑模控制的控制模型;最后,利用仿真与实验平台进行仿真对比实验,将所提复合控制策略与单一的反馈线性化控制、滑模控制以及常用的PI控制作了仿真对比,以验证所提控制策略可以在外部扰动时具有良好的动态性能和较好的鲁棒性等优势。

关键词：模块化多电平换流器电力电子变压器非理想条件反馈线性化滑模控制非线性复合控制

非理想条件下MMC-DVR的PBC和SMC混合控制策略

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科学技术与工程 2022年第19期22卷 8347-8354页

作者：林波楼晓东程启明郑伟华龚淼宋喆国网上海市电力公司上海200122 上海电力大学自动化工程学院上海200090

动态电压调节器(dynamic voltage regulator,DVR)与模块化多电平转换器(modular multi-level converter,MMC)组合的MMC-DVR可用于解决中高电压的动态电压补偿问题。但当电网电压不平衡较大时,采用传统的比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制或者单一的无源性控制(passivity-based control,PBC)或单一的滑模控制(sliding mode control,SMC)均难以很好地对动态电压进行补偿控制。为此,提出了PBC+SMC两种控制方法的混合控制方法能够很好地解决电网电压不平衡时动态电压补偿问题。首先,推导出不平衡电网下MMC-DVR的数学模型;接着,针对目前控制方法存在问题,提出了PBC与SMC的混合控制策略用于MMC-DVR的动态电压补偿,解决了单一PBC控制方法的难以精确控制、响应速度慢、补偿效果不佳等问题;最后,在RTDS仿真实验平台上将PBC+SMC控制与PBC、PID两种控制进行实验效果比较,实验结果表明,MMC-DVR混合控制系统能够快速、准确地自动补偿动态电压,且该系统具有鲁棒性强、控制精度高等特点,从而验证了本文混合控制方法的有效性和优越性。

关键词：动态电压调节器模块化多电平变流器无源性控制滑模控制非理想条件

非理想条件下RIS辅助通信系统性能分析与优化设计

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非理想条件下RIS辅助通信系统性能分析与优化设计

作者：张妍北京交通大学

学位级别：硕士

智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)由于其具有智能调控无线通信环境以及提升通信系统性能的能力,被视为第六代(Sixth Generation,6G)移动通信系统的潜在关键技术之一。然而,受到实际各种非理想因素的制约,RIS辅助通... 详细信息

智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)由于其具有智能调控无线通信环境以及提升通信系统性能的能力,被视为第六代(Sixth Generation,6G)移动通信系统的潜在关键技术之一。然而,受到实际各种非理想因素的制约,RIS辅助通信系统的性能分析与优化设计面临着诸多挑战,包括由于RIS硬件结构导致的幅度与相位之间的耦合、用户移动性导致的非理想信道状态信息(Channel State Information,CSI)与信道老化(Channel Aging)效应以及RIS单元密集排列导致的空间相关性等。针对以上挑战,本文的主要研究内容包括:第一,针对由于RIS硬件结构导致的幅度与相位之间耦合的实际条件,对RIS辅助通信系统进行准确的性能分析。具体而言,首先,在RIS幅相耦合模型下,利用概率论、信息论等工具推导RIS辅助通信系统中断概率与遍历容量的准确闭式表达式。其次,为便于分析关键参数对系统性能的影响,推导了中断概率以及遍历容量的近似表达式。最后,通过仿真验证结果的准确性。研究结果表明,系统中断概率以及遍历容量随着RIS反射单元数、发射信噪比、反射幅度最小值的增大以及反射幅度函数斜率的降低而得到改善。第二,针对用户移动性导致的非理想CSI影响下RIS部署方式选择问题,考虑在RIS集中式与分布式部署方式下对RIS辅助通信系统遍历容量进行比较。首先,利用Gamma近似方法,在非理想CSI下推导两种部署方式下系统遍历容量。其次,利用Jensen不等式推导系统遍历容量上下界。最后,仿真结果验证了公式的准确性,并揭示了增加发射功率、CSI的准确性以及反射单元的数量有助于提升系统遍历容量。此外,若集中式RIS部署在发射机或接收机附近,则集中式与分布式部署方式下系统遍历容量基本相同,其他情况下分布式部署优于集中式部署。第三,针对信道时变引起的信道老化效应以及空间相关信道下RIS辅助通信系统优化设计问题,考虑基站已知信道时间相关系数,设计低复杂度基站与RIS联合波束赋形算法。首先,在空间相关信道以及信道老化效应下,推导系统平均和速率闭合表达式。其次,建立以最大化系统平均和速率为目标的波束赋形优化问题。最后,利用交替优化算法对优化问题进行求解。仿真结果验证了推导公式的正确性。所提优化算法相比于RIS随机相位方案使系统平均和速率提升了2.6倍。综上所述,本文在非理想条件下对实际RIS辅助通信系统进行准确的性能分析,并设计波束赋形优化算法以提升系统性能。本文的研究成果为RIS在未来6G通信系统中的实际部署应用提供了理论依据。

关键词：智能超表面非理想条件性能分析优化设计

非理想条件下MMC-DVR的Lyapunov控制策略研究

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电力系统保护与控制 2023年第2期51卷 22-33页

作者：王函韵周雅婷程启明谢怡群叶培乐国网浙江湖州供电公司浙江湖州313098 上海电力大学自动化工程学院上海200090

动态电压调节器(DVR)与模块化多电平转换器(MMC)组合的MMC-DVR可用于解决中高电压的动态电压补偿问题。目前MMC-DVR基本采用PID等线性控制方法,而MMC-DVR为非线性系统,因而其控制效果并不能令人满意。为此,提出了针对非理想条件下MMC-DV... 详细信息

动态电压调节器(DVR)与模块化多电平转换器(MMC)组合的MMC-DVR可用于解决中高电压的动态电压补偿问题。目前MMC-DVR基本采用PID等线性控制方法,而MMC-DVR为非线性系统,因而其控制效果并不能令人满意。为此,提出了针对非理想条件下MMC-DVR系统的非线性李雅普诺夫(Lyapunov)控制方法来解决此问题。首先,建立MMV-DVR的数学建模。接着,设计了非理想条件下正、负序MMC-DVR的Lyapunov控制系统。最后,通过实验验证了所提的Lyapunov控制方法用于MMC-DVR的正确性和有效性。与传统PID控制相比,Lyapunov控制方法的电压在理想、非理想的多种不同工况下都能得到很好的补偿,且系统的动态响应更快、鲁棒性更强。

关键词：动态电压调节器模块化多电平转换器 Lyapunov控制非理想条件 PID控制

非理想条件下MMC-SAPF的无源控制策略研究

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中国电机工程学报 2019年第23期39卷 7023-7032页

作者：程启明王玉娇程尹曼沈磊魏霖上海市电站自动化技术重点实验室(上海电力大学自动化工程学院) 上海市杨浦区200090 同济大学电子与信息工程学院上海市杨浦区201804

为了提高传统有源电力滤波器耐压水平和等效开关频率,将电平数目较多的模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)应用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)。针对三线制电力系统的非理想运行状态,提出基于... 详细信息

为了提高传统有源电力滤波器耐压水平和等效开关频率,将电平数目较多的模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)应用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)。针对三线制电力系统的非理想运行状态,提出基于正负序分离的无源控制器(passivity-based control,PBC)策略,可根据有源滤波器的容量,灵活的选择补偿信号。首先,根据基于模块化多电平变流器型有源滤波器的数学模型,论证其无源性,采用阻尼注入法设计动态性能较高的正负序无源控制规律;其次,加入适用于电网非理想条件下的准PR环流控制、电容电压控制器,以提高系统性能;最后,在电网平衡、负荷投切、负荷不平衡及电网电压跌落状态下,通过Matlab/Simulink软件仿真和硬件实验,验证提出的无源控制系统用于非理想条件下基于模块化多电平变流器型有源滤波器的有效性和优越性。

关键词：非理想条件模块化多电平变流器并联型有源滤波器无源控制正负序分离

非理想条件下认知蜂窝网络物理层安全传输方案

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南京航空航天大学学报 2016年第5期48卷 637-641页

作者：张涛杨炜伟杨爽柴新代解放军理工大学通信工程学院中国人民解放军61932部队

认知无线电技术可以解决频谱实际利用率不高的问题,作为关键技术之一被引入下一代蜂窝移动网络中。同时,由于无线信道的广播特性和不确定性,非理想条件下的信息安全传输问题不可回避。由于认知无线网络中主、次网络间存在相互干扰,文中... 详细信息

认知无线电技术可以解决频谱实际利用率不高的问题,作为关键技术之一被引入下一代蜂窝移动网络中。同时,由于无线信道的广播特性和不确定性,非理想条件下的信息安全传输问题不可回避。由于认知无线网络中主、次网络间存在相互干扰,文中借鉴干扰对准思想,高效地管理和利用主、次网络之间的相互干扰,通过优化设计发送预编码矩阵,尽量避免干扰合法用户接收,同时尽可能地对窃听节点实施阻塞干扰。Monte Carlo仿真验证了非理想条件下干扰对准设计预编码矩阵的优越性,同时也证实了信道估计精度在提高蜂窝移动系统传输性能和安全性能方面的重要性。

关键词：非理想条件认知蜂窝网络干扰对准中断概率

基于表面肌电的意图识别方法在非理想条件下的研究进展

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自动化学报 2021年第5期47卷 955-969页

作者：李自由赵新刚张弼丁其川张道辉韩建达中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110016 中国科学院大学北京100049 东北大学机器人科学与工程学院沈阳110004 南开大学人工智能学院天津300350

在基于表面肌电信号(Surface electromyography,sEMG)的意图识别研究领域,目前大多数的研究主要集中在提高肌电识别的准确性方面.然而,在实际应用中,基于sEMG识别的交互系统往往受到诸多非理想因素干扰,肌电识别的准确性大大降低.本文... 详细信息

在基于表面肌电信号(Surface electromyography,sEMG)的意图识别研究领域,目前大多数的研究主要集中在提高肌电识别的准确性方面.然而,在实际应用中,基于sEMG识别的交互系统往往受到诸多非理想因素干扰,肌电识别的准确性大大降低.本文主要关注在非理想条件下肌电识别的鲁棒性研究,首先详细归纳了肌电识别方法受到的非理想干扰因素(如电极偏移、个体性差异、肌肉疲劳、肢体姿态或其他综合性干扰),总结了当前研究的抗干扰方法;随后讨论了非理想干扰因素研究现状中的主要问题;最后在构建肌电数据集、探索深度学习和迁移学习以及肌电分解研究等方面,对未来的关键技术进行了展望.

关键词：肌电信号识别研究进展非理想条件模式识别

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非理想条件下换能器阵列指向性研究

压电与声光 2020年第1期42卷 83-87页

作者：陈敏朱品朝黄平朱雯刘旺曾强电子科技大学航空航天学院四川成都611731 四川成焊宝玛焊接装备工程有限公司四川成都610052

该文针对非理想条件下换能器阵列指向性设计问题,建立了理论计算模型,并对呈正态分布和泊松分布的阵元振速及相位对换能器阵列三维指向性的影响规律进行了研究,通过仿真分析发现:非理想条件下换能器阵元性能的不一致性对阵列指向性的影... 详细信息

该文针对非理想条件下换能器阵列指向性设计问题,建立了理论计算模型,并对呈正态分布和泊松分布的阵元振速及相位对换能器阵列三维指向性的影响规律进行了研究,通过仿真分析发现:非理想条件下换能器阵元性能的不一致性对阵列指向性的影响主要体现在指向性角和指向性三维对称分布两个方面,频率越低,影响越大;不同分布规律的阵元振速及相位对换能器阵列指向性的影响有差异,即其离散度越大影响越显著。该文提出的这种非理想条件下换能器阵列指向性的评估与分析方法可应用于指导换能器阵列指向性设计及大批量生产时换能器阵列指向性参数控制中,兼具理论指导意义与实际工程应用价值。

关键词：换能器阵列指向性非理想条件振速相位不同分布规律

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非理想条件下地震面波的性质及压制方法研究

非理想条件下地震面波的性质及压制方法研究

作者：万学娟中国石油大学

学位级别：硕士

面波是地震勘探中广泛存在的一种规则干扰波,它通过形成的高倾角(低速)和强振幅污染地震记录,并且在近地表地震记录中占主导地位。它存在于地震记录中,会大大降低资料的信噪比,在地震记录中,面波的表现形式比较复杂,对于资料的后续处理... 详细信息

面波是地震勘探中广泛存在的一种规则干扰波,它通过形成的高倾角(低速)和强振幅污染地震记录,并且在近地表地震记录中占主导地位。它存在于地震记录中,会大大降低资料的信噪比,在地震记录中,面波的表现形式比较复杂,对于资料的后续处理非常不利。因此,地震记录中面波剔除与压制方法的研究是非常必要的。为寻求更好的压制面波的方法对非理想条件下的面波的性质进行研究势在必行。瑞雷面波是一类低频、低速、能量较强的次生波,且主要沿着介质的分界面传播,其振幅随着与界面距离的增加迅速衰减,几个波长的深度之后位移小到几乎可以忽略。本文从瑞雷波传播的基本理论、波动方程入手,逐步讨论了瑞雷面波在常速度梯度、上覆疏松覆盖层、上覆空气情况、粘弹性介质中的传播特征,瑞雷面波传播速度与泊松比、品质因子、横波速度等地球物理参数的关系,并对其频散方程进行了推导及模型试算。根据粘弹性介质中瑞雷波的传播特征,建立数值算例,并对数值算例进行了去面波试验,验证后续去除面波方法的可行、有效性。在对多种压制面波方法(S-变换压制面波方法、非线性滤波方法、f-k滤波压制面波方法、小波变换压制面波方法)的实现中,总结了各种方法的优缺点。为克服面波压制方法的缺点,使用联合滤波方法对面波进行压制,并提出了f-k滤波的参数选取改进算法-频率-视速度滤波方法。经过实际资料的验证,一维小波变换压制面波经过三次压制可以在不增加运算量的前提下得到最佳的去面波效果。二维小波变换、一维小波变换联合去面波和基于能量分析的参数选取f-k滤波压制面波方法克服了原有的缺点和不足,直接应用于实际资料的处理可行、有效。

关键词：频散方程瑞雷面波粘弹性介质非理想条件面波压制