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结合数据驱动与物理模型的主动配电网双时间尺度电压协调优化控制

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1327-1339页

作者：张剑崔明建何怡刚合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 武汉大学电气与自动化学院武汉430072

高比例电动汽车、分布式风电、光伏接入配电网,导致电压频繁地剧烈波动。传统调压设备与逆变器动作速度差异巨大,如何协调是难点问题。该文结合数据驱动与物理建模方法,提出一种配电网双时间尺度电压协调优化控制策略。针对短时间尺度(... 详细信息

高比例电动汽车、分布式风电、光伏接入配电网,导致电压频繁地剧烈波动。传统调压设备与逆变器动作速度差异巨大,如何协调是难点问题。该文结合数据驱动与物理建模方法,提出一种配电网双时间尺度电压协调优化控制策略。针对短时间尺度(min级)电压波动,以静止无功补偿器、分布式电源无功功率为决策变量,以电压二次方偏差最小为目标函数,针对平衡与不平衡配电网,基于支路潮流方程,计及物理约束构建了二次规划模型。针对长时间尺度(h级)电压波动,以电压调节器匝比、可投切电容电抗器挡位、储能系统充放电功率为动作,当前时段配电网节点功率为状态,节点电压二次方偏差为代价,构建了马尔可夫决策过程。为克服连续-离散动作空间维数灾,提出了一种基于松弛-预报-校正的深度确定性策略梯度强化学习求解算法。最后,采用IEEE 33节点平衡与123节点不平衡配电网验证了所提出方法的有效性。

关键词：智能配电网电压控制深度强化学习二次规划双时间尺度

一种用于旋转机械故障特征提取的簇紧凑自编码器

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控制与决策 2024年第7期39卷 2251-2258页

作者：张志强储昭碧陈立平杨清宇合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 西安交通大学自动化科学与工程学院西安710049

针对传统自编码器以无监督方式学习特征、缺乏监督信息的指导造成特征判别性弱的问题,提出一种簇紧凑自编码器(cluster compact auto-encoder,CCAE).首先,利用模糊C均值算法对样本进行聚类得到伪标签,并通过PBMF指标确定最佳聚类数;然后... 详细信息

针对传统自编码器以无监督方式学习特征、缺乏监督信息的指导造成特征判别性弱的问题,提出一种簇紧凑自编码器(cluster compact auto-encoder,CCAE).首先,利用模糊C均值算法对样本进行聚类得到伪标签,并通过PBMF指标确定最佳聚类数;然后,利用伪标签构建簇紧凑正则项,嵌入样本所属类别的判别性信息;最后,将簇紧凑正则项与标准自编码器的损失函数相结合作为CCAE的损失函数,所提出的CCAE通过伪标签的方式嵌入区分类别的判别性信息,可增强特征的判别性,从而显著提升诊断性能;最后,在旋转机械齿轮和轴承数据集上验证所提出方法的有效性,结果表明,CCAE可广泛用于旋转机械故障诊断的特征提取阶段,为工程人员实现判别性特征的自动提取提供一种解决方案.

关键词：旋转机械故障诊断特征提取自编码器模糊C均值伪标签

DoS攻击下的幂次趋近律滑模控制系统稳定性分析

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控制与决策 2024年第6期39卷 1986-1994页

作者：都海波李申申陈维乐朱文武合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 东南大学自动化学院南京210018

研究拒绝服务(denial-of-service,DoS)攻击下的n阶受扰系统基于幂次趋近律的滑模控制.首先,通过构造状态预测器重建攻击活跃期间丢失的系统状态,基于预测器状态和非光滑函数,设计能量受限型DoS攻击情况下的幂次趋近律滑模控制器,进一步... 详细信息

研究拒绝服务(denial-of-service,DoS)攻击下的n阶受扰系统基于幂次趋近律的滑模控制.首先,通过构造状态预测器重建攻击活跃期间丢失的系统状态,基于预测器状态和非光滑函数,设计能量受限型DoS攻击情况下的幂次趋近律滑模控制器,进一步分析保持系统稳定性的充分条件;其次,当系统存在外部干扰情况下,证明幂次趋近律滑模控制方法仍能保持非光滑控制器的强抗干扰能力;最后,通过数值仿真对所提出的理论证明结果进行验证.

关键词：拒绝服务攻击滑模控制状态预测器幂次趋近律

基于GO/Mxene复合材料的柔性LC无线湿度传感器研究

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电子测量与仪器学报 2024年第6期38卷 154-160页

作者：张小勇寇海荣尚珍珍杨立波王勇博太原学院智能与自动化系太原030032

针对当前湿度传感器在检测范围、灵敏度等方面的不足及实际应用中对无源感知、可弯折能力等的需求,本文对基于GO/Mxene复合材料的柔性LC无线湿度传感器进行了研究。对传感器原理进行分析,设计了一个以聚酰亚胺为基底的柔性叉指电极天线... 详细信息

针对当前湿度传感器在检测范围、灵敏度等方面的不足及实际应用中对无源感知、可弯折能力等的需求,本文对基于GO/Mxene复合材料的柔性LC无线湿度传感器进行了研究。对传感器原理进行分析,设计了一个以聚酰亚胺为基底的柔性叉指电极天线,该天线谐振频率为146 MHz,并利用仿真软件得到了天线上的电场分布。制备了GO/Mxene复合材料,使用扫描电子显微镜和能谱分析仪对GO/MXene复合材料的表面形貌和微观结构等进行了表征,验证了复合材料的结构与组成元素。将所制备的复合材料作为湿度敏感材料置于天线上场强最强处完成了湿度传感器的制作。对传感器性能进行了测试,测试表明该传感器具有较高的灵敏度,在20~70%RH的相对湿度范围内,传感器的灵敏度达到了90.51 kHz/%RH,在70~95%RH的相对湿度范围内,灵敏度达到了651.86 kHz/%RH。同时该传感器的稳定性和响应时间性能良好,可实现人体呼吸监测,在健康检测、机器人皮肤等领域具有一定的应用前景。

关键词：湿度无线呼吸监测氧化石墨烯

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基于感兴趣区域的物体抓取位姿检测

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 1867-1877页

作者：孙先涛江汪洋陈文杰陈伟海智亚丽安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

在工业生产中,待抓取物体往往具有种类众多、摆放位置杂乱、形状不规则等特点,使得难以准确获取物体抓取位姿。针对以上问题,提出一种基于深度学习的两阶段抓取位姿估计方法。第1阶段,提出一种基于YOLOv4(you only look once version4)... 详细信息

在工业生产中,待抓取物体往往具有种类众多、摆放位置杂乱、形状不规则等特点,使得难以准确获取物体抓取位姿。针对以上问题,提出一种基于深度学习的两阶段抓取位姿估计方法。第1阶段,提出一种基于YOLOv4(you only look once version4)改进的轻量级旋转目标检测算法,提高目标的检测速度和检测精度。首先,使用轻量化网络GhostNet和深度可分离卷积对原始网络进行重构,降低整个模型参数。然后,在颈部网络中增加自适应空间特征融合结构和无参注意力模块,提高对感兴趣区域的定位精度;最后,使用近似倾斜交并比(skew intersection over union,SkewIoU)损失解决角度的周期性问题。第2阶段,制作与原始图片尺寸一样的掩膜提取感兴趣区域;同时,提出一种改进的DeepLabV3+算法,用以检测感兴趣区域中物体的抓取位姿。实验结果表明,改进后的YOLOv4网络检测精度达到92.5%,改进的DeepLabV3+算法在Cornell抓取数据集上的图像拆分和对象拆分精度分别达到94.6%,92.4%,且能准确检测出物体的抓取位姿。

关键词：深度学习掩膜感兴趣区域轻量化网络位姿检测

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基于改进灰色预测单神经元PI的全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源电流控制

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1886-1897页

作者：黄海宏陈昭王海欣合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源负载电感的电流受多种不确定环境因素的影响而难以预测,灰色预测无需精确对象模型,只需少量已知信息即可实现输出电流短期预测,已在EAST快控电源中有了一定研究应用。为解决灰色预测在EAST... 详细信息

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源负载电感的电流受多种不确定环境因素的影响而难以预测,灰色预测无需精确对象模型,只需少量已知信息即可实现输出电流短期预测,已在EAST快控电源中有了一定研究应用。为解决灰色预测在EAST快控电源中对突变信号边沿预测精度低和预测延时时间长的问题,提出一种改进灰色预测算法实现输出电流预测。在一个开关周期内对输出电流进行等时长间隔采样4次作为原始序列,将滚动式采样预测改为逐周期采样预测,在实现灰色预测的过程中不必依赖过去几个周期的历史采样信息,只需本周期的4个原始采样值即可实现输出电流的预测。根据预测电流与参考电流误差自适应调整单神经元比例-积分(PI)控制的输出增益,实现输出电流的快速准确控制。仿真和实验结果表明,在EAST快控电源电流预测过程中所提出的改进灰色预测,对比传统灰色预测具有更高的预测精度和更小的预测延时,改进灰色预测变增益单神经元PI控制能够在减小电流超调的同时加快输出电流响应速度。

关键词： EAST快控电源改进灰色预测逐周期采样预测变增益单神经元PI

高频方波电场-温度场作用下环氧树脂介电特性劣化协同效应

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高电压技术 2024年第9期50卷 4007-4018页

作者：司剑文韬赵毅马波黄辛毅孙绪乾合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

高频变压器环氧树脂固封绝缘系统长期承受高频方波电压应力和热应力,环氧树脂在高频方波电压应力和热应力下的绝缘性能劣化严重制约着高频变压器的运行可靠性。以往研究多在交流正弦电场与温度场作用下对环氧树脂介电特性进行分析,缺乏... 详细信息

高频变压器环氧树脂固封绝缘系统长期承受高频方波电压应力和热应力,环氧树脂在高频方波电压应力和热应力下的绝缘性能劣化严重制约着高频变压器的运行可靠性。以往研究多在交流正弦电场与温度场作用下对环氧树脂介电特性进行分析,缺乏环氧树脂在高频方波电场-温度场作用下介电特性变化的研究。搭建高频方波电压与温度联合老化实验平台,对不同老化电场强度、温度条件下环氧树脂样片进行介电特性研究,并将电热联合老化结果与单独热老化、电老化结果进行对比分析。实验结果表明,电热联合老化对环氧树脂介电特性的影响更显著,且大于电、热的叠加作用,即电热联合老化过程中存在着协同效应。通过构建环氧树脂在高频方波电压下的极化损耗计算模型,阐明了在高频方波电场作用下,由环氧树脂极化损耗引起的样片温度升高是加剧环氧树脂介电特性劣化的重要原因。该研究结果可为高频变压器绝缘状态评估提供参考。

关键词：环氧树脂方波电压介电特性极化损耗协同效应

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并联IGBT占空比的温度特性建模与分析

电工技术学报 2024年第14期39卷 4422-4431页

作者：黄海宏彭岚王海欣合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

并联IGBT是解决托卡马克(Tokamak)装置中等离子体垂直位移快速控制电源容量逐渐增大问题的有效途径。而并联IGBT之间的结温平衡是并联系统安全稳定运行的关键因素之一。因此,研究结温对并联IGBT功率损耗差异的影响对提高并联系统的稳定... 详细信息

并联IGBT是解决托卡马克(Tokamak)装置中等离子体垂直位移快速控制电源容量逐渐增大问题的有效途径。而并联IGBT之间的结温平衡是并联系统安全稳定运行的关键因素之一。因此,研究结温对并联IGBT功率损耗差异的影响对提高并联系统的稳定性至关重要。然而现有的研究成果主要集中在单个器件损耗模型或者是并联IGBT的最佳工作频率范围而未涉及对并联IGBT最佳工作占空比范围的讨论。研究发现,当IGBT工作在正温度系数区间时,结温差异造成的通态损耗差异与开关损耗差异呈不同的温度特性。因此,提出零温度-占空比的概念来估计并联IGBT之间结温失配趋势。该文建立零温度-占空比模型,并以此来分析电路设计参数、IGBT器件参数以及结温差异对并联IGBT最佳工作占空比范围的影响。实验结果表明,通过零温度-占空比模型可以对并联IGBT的可靠性、电路设计参数以及器件选型提供可行的参考。

关键词：并联IGBT 开关损耗导通损耗温度特性零温度-占空比

气体间隙开关喷射等离子体触发性能劣化及剩余触发寿命预测研究

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1497-1509页

作者：董冰冰郭志远合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

喷射等离子体诱导型气体间隙开关用于电力系统过电压防护具有明显优势,但高注入触发能量下多次放电累积效应引起的触发失效问题严重,极限可触发次数具有不确定性,亟须开展触发寿命与触发有效参数的关联规律以及剩余触发寿命预测研究。... 详细信息

喷射等离子体诱导型气体间隙开关用于电力系统过电压防护具有明显优势,但高注入触发能量下多次放电累积效应引起的触发失效问题严重,极限可触发次数具有不确定性,亟须开展触发寿命与触发有效参数的关联规律以及剩余触发寿命预测研究。为此该文搭建了气体间隙开关触发寿命研究平台。结果表明,低容值触发电路可迅速建立触发放电主通道,电弧电流可达3.7kA;高容值触发电路提高了用于解离产气材料而形成喷射等离子体的能量,显著提升了触发腔等离子体喷射触发能力。触发回路电容C_(1)距C_(2)放电时延Δt_(0)、击穿时延Δt_(1)、触通时延Δt_(2)可分别用于表征触发一级腔、二级腔、气体开关导通性能的劣化程度,其变化过程可用于表征气体开关触发失效的阈值范围。以等离子体喷射高度作为预测因子,建立了气体开关剩余触发寿命预测模型ARIMA(1,1,2),预测值与试验结果基本吻合,剩余触发寿命预测误差在10%以内。研究结果可为气体间隙开关实现稳定触通及触发寿命预测提供理论参考和工程应用指导。

关键词：气体间隙开关等离子体喷射触发失效寿命预测过电压与接地