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基于R-L型分数阶导数的动态解析逆preisach模型

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高电压技术 2023年第9期49卷 3918-3926页

作者：陈彬王斐然陈睿唐波万妮娜湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学) 宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 南方电网超高压输电公司天生桥局兴义562400 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司宜昌443002

准确的变压器电磁暂态模型对保障电力变压器安全意义重大,其中更为重要的是对变压器铁芯部分的建模。然而,变压器铁芯的非线性磁滞特性及动态特性的模拟仍存在不精确,误差大等问题。为此,首先通过差分法改进静态解析正preisach模型,构... 详细信息

准确的变压器电磁暂态模型对保障电力变压器安全意义重大,其中更为重要的是对变压器铁芯部分的建模。然而,变压器铁芯的非线性磁滞特性及动态特性的模拟仍存在不精确,误差大等问题。为此,首先通过差分法改进静态解析正preisach模型,构造一种更利于动态模型建立的静态解析逆preisach模型;然后,在损耗统计理论、场分离技术以及分数阶导数理论的基础上,改进动态涡流场强分量,并与静态解析逆preisach模型以及剩余损耗分量相结合,得到改进的动态解析逆preisach磁滞模型,同时引入量子遗传算法对分数阶导数参数进行全局寻优。最后,将准确的动态解析逆preisach模型在不同频率与不同最大磁密下与实验数据对比,结果表明,该模型的最大平均相对误差为5.857%,验证了该方法的有效性。

关键词：软磁材料 preisach模型损耗统计理论分数阶导数量子遗传算法参数辨识

preisach模型剩磁计算与抑制励磁涌流合闸角控制规律

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电力系统自动化 2006年第19期30卷 37-41页

作者：李钷乌云高娃刘涤尘叶念国武汉大学电气工程学院湖北省武汉市430072

变压器在因电力故障继电保护动作或因运行方式改变等原因而退出运行后再次投运时铁心剩磁并不是随机的。在分析磁性材料的时效特性的基础上,结合preisach模型及其特性,推导出了分段计算铁心剩磁的方法。在此基础上,对单相变压器抑制励... 详细信息

变压器在因电力故障继电保护动作或因运行方式改变等原因而退出运行后再次投运时铁心剩磁并不是随机的。在分析磁性材料的时效特性的基础上,结合preisach模型及其特性,推导出了分段计算铁心剩磁的方法。在此基础上,对单相变压器抑制励磁涌流的控制合闸角策略进行分析,推导出合闸角控制律,EMTP实验验证了该策略的正确性。同时,仿真实验揭示了在给定电流超调裕度下不同剩磁环境所对应的合闸角波动范围的变化规律;最后,遵循该规律,提供了设计单相变压器抑制励磁涌流装置的分段合闸角策略。

关键词： preisach模型剩磁计算励磁涌流合闸角控制

基于解析preisach模型的非晶合金磁滞特性模拟

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南方电网技术 2022年第1期16卷 83-89页

作者：余蓓李晓露上海电力大学电气工程学院上海200090

作为一种高磁导率、高频损耗低的软磁材料,非晶合金已广泛应用于高频变压器等电磁装置。如何准确、快速模拟其固有的磁滞特性对设备的优化设计具有重要意义。针对经典preisach磁滞模型数值求解耗时、分布函数辨识复杂、模拟非晶合金磁... 详细信息

作为一种高磁导率、高频损耗低的软磁材料,非晶合金已广泛应用于高频变压器等电磁装置。如何准确、快速模拟其固有的磁滞特性对设备的优化设计具有重要意义。针对经典preisach磁滞模型数值求解耗时、分布函数辨识复杂、模拟非晶合金磁滞特性精度低等问题,提出了一种可准确快速模拟非晶合金磁滞特性的解析preisach模型。首先针对非晶合金不可逆磁化分量分布函数,基于非晶合金磁滞特性曲线实验数据利用特殊解析函数进行拟合,然后在基于积分法得到闭合形式Everett函数的基础上构建了非晶合金不可逆磁化分量。引入了含参双曲正切函数表征非晶合金可逆磁化分量,继而通过线性叠加的方式得到了解析preisach模型。将该模型对非晶合金磁滞特性模拟结果以及损耗计算结果与实验结果进行对比,发现相对误差小于10%,并且该模型数值求解简单、易于仿真实现,具有较高的准确性与实用性。

关键词：非晶合金 preisach模型解析函数分布函数辨识磁滞特性模拟

基于preisach模型的压电式微夹持器驱动控制研究

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基于Preisach模型的压电式微夹持器驱动控制研究

作者：陈玉航盐城工学院

学位级别：硕士

压电陶瓷具有体积小、位移分辨率高、驱动力大等优点,因此压电驱动在微定位、微夹持领域被广泛应用。压电陶瓷驱动产生的微小位移,应用到微夹持器上,能够实现位移精准的放大和定位。迟滞非线性对压电陶瓷的定位精度有着极大的影响,通常... 详细信息

压电陶瓷具有体积小、位移分辨率高、驱动力大等优点,因此压电驱动在微定位、微夹持领域被广泛应用。压电陶瓷驱动产生的微小位移,应用到微夹持器上,能够实现位移精准的放大和定位。迟滞非线性对压电陶瓷的定位精度有着极大的影响,通常需要将迟滞模型与非线性控制相结合,减小驱动过程中产生的误差,提高系统的精度。preisach模型能够描述压电陶瓷的迟滞非线性过程,是目前压电陶瓷迟滞补偿主流且最有效的方法,但preisach模型结构复杂,算子数量大,难与实时控制相结合,而preisach模型与自适应逆控制方法进行结合可以有效实现迟滞补偿,减小误差,提高微夹持器的位移精度。设计的微夹持器分为两部分,第一部分为微夹持器的机械结构部分,根据夹持物体的大小,设计合理的微夹持器结构,实现将压电叠堆产生的微小位移放大到夹持臂上,从而起到夹持的作用。运用仿真软件模拟压电叠堆产生的力和位移,观察夹持口的位移和微夹持器整体应力变化,验证夹持作用。第二部分为驱动控制,运用迟滞补偿方法减小误差,提高控制精度。在设计基于preisach模型的控制算法时提出了权值矩阵列优先重构方法,该方法是将preisach模型的权值矩阵重新排列,并且能够在保证preisach模型精度的同时降低模型参数辨识的计算量,优化模型,达到最佳的迟滞补偿效果。自适应逆控制方法能够实现权值在线更新,将期望位移与实际位移相减得到的误差反馈给系统,再调节学习率,控制算法改变权值参数,此时权值在线更新,使得模型不断逼近压电陶瓷的迟滞非线性,误差进一步减小。将preisach模型与自适应逆控制相结合,该方法能够应用于不同频率之间,补偿压电陶瓷的迟滞非线性。通过Labview软件进行仿真分析,设定不同的算子数和频率,模拟preisach模型的工作情况,分析算子数和频率对preisach模型的迟滞补偿效果的影响。结果表明,随着算子数的增多,模型越精确,误差也越小;频率越高,误差也越大。但算子数增加到一定数量时,达到了设备的上限,此时算子数达到一定数量后误差将不再减小。搭建压电双晶片和压电叠堆实验平台,在不同频率、电压、算子数等情况下验证基于preisach模型自适应逆控制方法的迟滞补偿效果。首先在Labview软件仿真中确认preisach模型的可行性,其次通过压电双晶片实验验证在实际运用过程中基于preisach模型自适应逆控制方法的有效性,最后运用压电叠堆进行微夹持实验,得出在基于preisach模型自适应逆控制方法下的误差最小。当频率较小时,基于preisach模型自适应逆控制误差相比于无控制或仅使用preisach模型控制误差,最大可降低68.4%,随着算子数的增多,误差能够减小82.71%。当频率较大时,基于preisach模型自适应逆控制误差相比于无控制或仅使用preisach模型控制误差,最大可降低74.73%,随着算子数的增多,误差能够减小77.43%。实验结果表明,preisach自适应逆控制方法对实际应用过程中微夹持器的夹持作用起到了很好的迟滞补偿效果。

关键词：微夹持器压电陶瓷驱动器 preisach模型自适应逆控制

preisach模型框架下的高频响音圈电机神经网络迟滞建模

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微电机 2012年第9期45卷 22-28页

作者：党选举梁卫姜辉桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004

从频域的角度分析,在preisach类迟滞模型结构下,用具有相位超前和滞后的类迟滞元代替relay、stop和play迟滞算子,并将其作为神经网络的隐层及局部反馈层节点,构造了一种具有内部反馈的动态神经网络迟滞模型。该模型克服了preisach类迟... 详细信息

从频域的角度分析,在preisach类迟滞模型结构下,用具有相位超前和滞后的类迟滞元代替relay、stop和play迟滞算子,并将其作为神经网络的隐层及局部反馈层节点,构造了一种具有内部反馈的动态神经网络迟滞模型。该模型克服了preisach类迟滞模型中迟滞算子不可微的缺点,使其能描述非单调迟滞特性。基于此模型,展开对高频响音圈电机非单调复杂迟滞特性建模的研究。实测数据的仿真实验结果表明所提出的建模方案能很好地逼近实际迟滞特性,并具有较好的预测精度。

关键词：音圈电机非单调类迟滞 preisach模型神经网络

基于preisach模型的磁致伸缩位移传感器迟滞补偿方法

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仪器仪表学报 2021年第5期42卷 79-89页

作者：郑文轩唐志峰杨昌群马舜吕福在浙江大学机械工程学院杭州310027 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院杭州310027 国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司广州510180 杭州市特种设备检测研究院杭州310051

迟滞是磁致伸缩位移传感器测量误差的主要来源之一,减小迟滞可以显著提高传感器的测量精度。根据铁磁材料的磁滞特性分析了位移迟滞的形成过程。针对磁致伸缩位移传感器在短行程中仍存在较大迟滞的问题,将传感器整体视为迟滞系统并通过P... 详细信息

迟滞是磁致伸缩位移传感器测量误差的主要来源之一,减小迟滞可以显著提高传感器的测量精度。根据铁磁材料的磁滞特性分析了位移迟滞的形成过程。针对磁致伸缩位移传感器在短行程中仍存在较大迟滞的问题,将传感器整体视为迟滞系统并通过preisach模型描述其输入输出关系,然后在此基础上提出了一种软件层面上的迟滞补偿方法,将迟滞曲线分段线性化以计算迭代初始值并根据稳态误差确定收敛值的搜索范围。为解决理论模型在磁环转向后的一小段距离内与实际偏差较大的问题,在转向点附近对迭代过程中的收敛条件进行调整,有效提高了补偿方法在该区域内的准确性。实验结果表明,该方法所需的迭代次数较少,且经过补偿后,传感器的迟滞降低至原先的1/3左右,非线性度也得到了小幅度提升。在不改动现有传感器结构的前提下,该方法可快速、有效地降低传感器的位移迟滞,为磁致伸缩位移传感器的迟滞补偿提供了一种新的方案。

关键词：磁致伸缩位移传感器 preisach模型迟滞补偿分段线性化

基于改进preisach模型的电工钢片磁特性模拟

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高电压技术 2021年第6期47卷 2149-2157页

作者：赵志刚张鹏马习纹胡鑫剑徐曼省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130

为实现电工钢片磁滞特性的准确模拟,针对经典preisach磁滞模型无法精确描述材料磁化过程中可逆磁化的问题,基于对可逆磁化过程和可逆磁导率实验数据的分析,通过引入含参数的指数函数表征可逆磁化分量;同时,针对不可逆磁化分布函数难以... 详细信息

为实现电工钢片磁滞特性的准确模拟,针对经典preisach磁滞模型无法精确描述材料磁化过程中可逆磁化的问题,基于对可逆磁化过程和可逆磁导率实验数据的分析,通过引入含参数的指数函数表征可逆磁化分量;同时,针对不可逆磁化分布函数难以确定的问题,采用两个1维函数乘积的形式对其进行表征,进而建立Everett函数,实现了不可逆磁化分量的确定,最终建立了一种可以考虑可逆磁化分量的改进preisach模型。搭建了电工钢磁特性测试平台,对其在不同频率正弦激励条件下的磁滞特性进行了实验研究,并将模型仿真结果和实验结果进行对比分析。研究结果表明,所提出的改进preisach模型对两种硅钢片磁滞特性模拟误差在10%以内。

关键词： preisach模型电工钢片可逆磁化不可逆磁化磁滞特性

基于preisach模型的深度学习网络迟滞建模

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控制理论与应用 2018年第6期35卷 723-731页

作者：武毅男方勇纯南开大学机器人与信息自动化研究所天津300350 天津市智能机器人技术重点实验室天津300350

针对传统压电扫描器迟滞模型泛化能力较弱的问题,提出了一种基于preisach模型的深度学习网络来建立迟滞模型,提高了模型的学习能力和泛化能力.具体而言,首先利用深度学习在深度特征提取方面的优势,建立包含卷积层、池化层、展开层以及... 详细信息

针对传统压电扫描器迟滞模型泛化能力较弱的问题,提出了一种基于preisach模型的深度学习网络来建立迟滞模型,提高了模型的学习能力和泛化能力.具体而言,首先利用深度学习在深度特征提取方面的优势,建立包含卷积层、池化层、展开层以及深度特征层的深度学习层来提取输入电压信号的特征信息;其次,利用傅里叶变换层计算得到输入信号的频率,并将频率输入到非线性层,构造并输出了与输入信号频率相关的非线性项,该非线性项作为权值函数与preisach模型的迟滞单元输出相乘,并将乘积叠加得到了频率相关的模型输出向量;最后,将深度学习层输出的特征向量与preisach模型输出向量点乘,即可得到深度学习网络的最终输出位移.同时利用电容位移传感器采集的16组输入输出信号对深度学习网络进行训练,得到了网络中的权值参数,并利用其他8组输入输出数据对深度网络进行测试,训练和测试结果表明,本文所提出的基于preisach模型的深度学习网络在得到高精度迟滞模型的同时,提高了模型的泛化能力.

关键词：压电扫描器迟滞非线性 preisach模型深度学习

基于preisach模型的取向硅钢片直流偏磁磁滞及损耗特性模拟

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电工技术学报 2020年第9期35卷 1849-1857页

作者：赵小军刘小娜肖帆刘洋华北电力大学电气与电子工程学院保定071003 全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京102211

基于preisach磁滞模型,提出了面向非对称磁滞回线模拟的参数辨识方法,并应用于取向硅钢片的静态及动态磁滞特性模拟。通过实验获得取向硅钢片静态直流偏磁极限磁滞回线,利用数值方法生成具有非对称特征的一阶回转曲线,进而建立直流偏磁... 详细信息

基于preisach磁滞模型,提出了面向非对称磁滞回线模拟的参数辨识方法,并应用于取向硅钢片的静态及动态磁滞特性模拟。通过实验获得取向硅钢片静态直流偏磁极限磁滞回线,利用数值方法生成具有非对称特征的一阶回转曲线,进而建立直流偏磁条件下的Everett函数。对静态下的直流偏磁磁滞回线进行拟合,通过与实验结果的对比,验证了该文方法的有效性。进一步考虑直流偏磁磁场和交流磁通密度峰值对异常损耗的影响,构建直流偏磁动态磁滞模型,实现了直流偏磁条件下取向硅钢片损耗特性的模拟,分析了直流偏磁对不同类型损耗的影响。

关键词：直流偏磁 preisach模型损耗分离磁滞特性损耗特性