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基于时空冲突和非完整约束下的多AMR调度算法研究

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控制与决策 2024年

作者：申子祥孙训红从永正余兰林合肥工业大学电气与自动化工程学院

针对多自主移动机器人(Autonomous Mobile Robot, AMR)调度系统中的决策规划问题，本文提出了一种分层策略的基于时空冲突和非完整约束下的多AMR调度算法。首先，提出加权时空混合A*算法作为算法的底层，进行单AMR路径规划，确保规划的... 详细信息

针对多自主移动机器人(Autonomous Mobile Robot, AMR)调度系统中的决策规划问题，本文提出了一种分层策略的基于时空冲突和非完整约束下的多AMR调度算法。首先，提出加权时空混合A*算法作为算法的底层，进行单AMR路径规划，确保规划的路径满足阿克曼类型AMR的运动学模型。然后，引入结合分离轴定理的冲突检测树作为算法的上层，对底层算法规划出的路径进行精确的时空冲突检测。检测出的时空冲突被用作底层算法的时空约束。最后，再次调用底层算法，考虑时空约束进行路径规划，以实现高效的AMR冲突消解。仿真结果证明，本文所提算法能够为多AMR调度系统高效的规划出满足非完整约束的无冲突路径。

关键词：多AMR系统非完整约束时空冲突检测加权时空混合A*算法冲突消解路径规划

开放式超低场移动磁共振系统的电磁干扰抑制方法

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4708-4717页

作者：杨磊何为贺玉成吴嘉敏徐征重庆大学电气工程学院重庆400044 深圳航天科技创新研究院深圳518057 西北工业大学生命学院西安710072 哈尔滨工业大学机械工程与自动化学院哈尔滨150001

为了发挥超低场磁共振成像可移动化的优势,传统的被动电磁屏蔽方法应该被主动电磁干扰抑制方法所替代。该文首先分析了电磁干扰传输路径并发现人体耦合为主要传输路径。针对性地设计了用以采集人体耦合电磁干扰的“戒指”型电磁干扰检... 详细信息

为了发挥超低场磁共振成像可移动化的优势,传统的被动电磁屏蔽方法应该被主动电磁干扰抑制方法所替代。该文首先分析了电磁干扰传输路径并发现人体耦合为主要传输路径。针对性地设计了用以采集人体耦合电磁干扰的“戒指”型电磁干扰检测线圈,并配合平面及螺线管型线圈共同构成了电磁干扰参考通道。该文提出相关窗口概念:一定采集间隔内的参考电磁干扰信号仍有助于更加精确地估计某一时刻核磁通道电磁干扰信号。选定各通道K空间外围数据为校准数据,由核磁通道校准数据构建校准目标矩阵;由相关窗口内参考通道校准数据构建校准源矩阵。对上述两个矩阵进行小波分解后并通过最小二乘法求得各层转移系数。由参考电磁干扰信号在相关窗口内构建重构源矩阵,并由各层转移系数求得核磁通道电磁干扰拟合值。最后从受污染的核磁信号减去求得的拟合值,实现主动降噪。一维信号以及人体成像实验表明,该主动电磁干扰系统可大幅降低外界电磁干扰对图像质量的影响,使得磁共振扫描仪可在无屏蔽的开放环境中工作。

关键词：超低场无屏蔽可移动磁共振成像仪主动电磁干扰抑制小波分析相关窗口

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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 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

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... 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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基于多参数辨识的永磁同步电机磁链预测控制

电工技术学报 2024年

作者：王祥松杨淑英谢震张兴合肥工业大学电气与自动化工程学院

在永磁同步电机（PMSM）有限集模型预测磁链控制策略（FCS-MPFC）中，磁链给定值计算、实际值获取以及未来值预测都要用到电机参数。受工况和温度的影响，电机参数具有变化性，参数偏差将影响实际预测控制性能。为提高控制系统鲁棒性需... 详细信息

在永磁同步电机（PMSM）有限集模型预测磁链控制策略（FCS-MPFC）中，磁链给定值计算、实际值获取以及未来值预测都要用到电机参数。受工况和温度的影响，电机参数具有变化性，参数偏差将影响实际预测控制性能。为提高控制系统鲁棒性需要对电机d、q轴电感和永磁磁链进行在线辨识。鉴于此，本文提出了永磁同步电机多参数辨识方案，并基于此设计了FCS-MPFC策略。首先，依据电机稳态方程，设计了广义比例积分观测器（GPIO）对PMSM的q轴电感和永磁磁链进行辨识。其次，利用FCS-MPFC中电机定子电流变化较大的特征，提出了基于电流变化量的d轴电感辨识方法，克服了多参数辨识的欠秩问题。再次，依据FCS-MPFC策略下逆变器电压输出特性，优化设计了电流采样，有效避免了逆变器死区对辨识效果的影响。最后，针对磁链预测过程，设计了基于GPIO的磁链预测模型，进一步提高磁链预测的参数鲁棒性。论文的分析、设计以及性能提升均得到实验验证。

关键词：有限集模型预测磁链控制广义比例积分观测器多参数辨识参数鲁棒性

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基于模态切换的抗偏移无线电能传输系统

电力自动化设备 2024年

作者：黄南天姚友素张良东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院

在无线电能传输系统中，线圈的大范围偏移会显著改变系统输出电压或电流，影响输出稳定性。为解决该问题，提出一种基于模态切换方法，通过对逆变器和整流器采用不同的驱动方式显著提升无线电能传输系统的抗偏移性能。本研究揭示了逆变... 详细信息

在无线电能传输系统中，线圈的大范围偏移会显著改变系统输出电压或电流，影响输出稳定性。为解决该问题，提出一种基于模态切换方法，通过对逆变器和整流器采用不同的驱动方式显著提升无线电能传输系统的抗偏移性能。本研究揭示了逆变和整流电路模态切换的工作原理，提出了实现简单、性能优异的控制策略，通过采用滞环控制的方法解决了系统在切换阈值附近反复切换的问题。采用仿真研究了线圈偏移对耦合系数的影响规律，验证了所提抗偏移性能提升方法的有效性。搭建了基于LCC/S补偿拓扑和平面方形磁耦合机构的样机，样机输出功率恒定为100 W，正对时样机效率高达92.1%，耦合系数变化7.5倍时系统仍能恒压输出。

关键词：无线电能传输抗偏移模态切换 LCC/S补偿拓扑

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微带天线设计及在局部放电检测中的应用

电子测量与仪器学报 2024年

作者：黄云志王蕾韩亮合肥工业大学电气与自动化工程学院

电气设备的局部放电既是绝缘劣化的主要因素，又是有效表征绝缘缺陷的重要参量。对局部放电进行准确检测，可以及时发现危及设备安全的潜在故障。特高频检测具有实时性好、抗干扰强的优势，在放电检测中应用广泛，但现有微带天线传感器... 详细信息

电气设备的局部放电既是绝缘劣化的主要因素，又是有效表征绝缘缺陷的重要参量。对局部放电进行准确检测，可以及时发现危及设备安全的潜在故障。特高频检测具有实时性好、抗干扰强的优势，在放电检测中应用广泛，但现有微带天线传感器受结构尺寸限制，工作带宽难以提高。本文采用部分接地板技术结合斜切式曲流技术改善结构，综合考虑天线尺寸与工作带宽的非线性关系优化尺寸，在保持天线面积不变的前提下扩展工作带宽，并以聚酰亚胺为基底研制了新型微带天线传感器。针对尺寸优化过程中存在的单尺寸参数调整导致天线性能不稳定的问题，提出利用径向基（RBF）神经网络建立多尺寸与工作带宽之间的关系模型，运用改进白鲸优化（IBWO）算法优化天线尺寸。仿真结果表明新型柔性微带天线尺寸缩小了59.59%；工作带宽由0.598GHz～0.6GHz增加到0.3GHz～3GHz，完全满足局部放电检测的应用需求。通过模拟局部放电检测试验，并与阿基米德螺旋天线、立体螺旋天线进行比较测试，结果显示新型柔性微带天线具有更高效的检测性能。

关键词：局部放电检测新型柔性微带天线斜切式曲流技术径向基神经网络改进白鲸优化算法

基于非线性时间延迟扰动估计的永磁同步直线电机无模型鲁棒位置跟踪控制

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电工技术学报 2024年

作者：王立俊赵吉文于子翔盘真保合肥工业大学电气与自动化工程学院

为了提高永磁同步直线电机在载荷变化工况下的伺服性能，本文提出了一种基于非线性时间延迟扰动估计的无模型鲁棒位置控制策略。首先，建立一种新型的动力学阶次模型，消除了传统动力学模型中的电机参数和非线性项。其次，引入终端吸引... 详细信息

为了提高永磁同步直线电机在载荷变化工况下的伺服性能，本文提出了一种基于非线性时间延迟扰动估计的无模型鲁棒位置控制策略。首先，建立一种新型的动力学阶次模型，消除了传统动力学模型中的电机参数和非线性项。其次，引入终端吸引因子设计了期望非线性误差动力学，确保位置跟踪误差的高精度有限时间收敛。接着，采用时间延迟扰动估计技术在线估计载荷变化引起的不确定性并前馈补偿到控制回路，同时结合非线性阻尼项克服时间延迟扰动估计的误差。利用李雅普诺夫理论分析了闭环控制器的稳定性和有限时间收敛性。最后，在不同工况下与传统的比例微分控制和滑模控制进行了对比研究，仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：永磁同步直线电机伺服性能阶次模型非线性时间延迟扰动估计李雅普诺夫

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气体间隙开关触发失效分析及寿命提升方法

电工技术学报 2024年

作者：董冰冰孟岩郭志远合肥工业大学电气与自动化工程学院

喷射等离子体触发型气体间隙开关响应迅速、结构简单，或将满足多端柔直电网用混合式高压直流断路器换流支路故障快速隔离的动作要求。但重复触发放电累积效应引起气体间隙开关触发劣化进程分析不足，计及多因素影响的触发寿命提升方法... 详细信息

喷射等离子体触发型气体间隙开关响应迅速、结构简单，或将满足多端柔直电网用混合式高压直流断路器换流支路故障快速隔离的动作要求。但重复触发放电累积效应引起气体间隙开关触发劣化进程分析不足，计及多因素影响的触发寿命提升方法研究尚不明晰，为此该文搭建了气体间隙开关触发寿命研究平台，试验结果表明，触发腔性能劣化是气体间隙开关触通失败的主要原因。提高触发回路脉冲电容电压值可有效降低放电时延抖动，但对寿命提升的影响可以忽略。采用阶梯式增大储能电容充电电压值，可明显提升触发寿命及触通稳定性。聚四氟乙烯(PTFE)掺杂无机填充物后，可有效提升等离子体喷射特性，但加剧了触发腔的烧蚀劣化，触发寿命表现为PTFE＞PTFE+0.2%MoS2＞PTFE+0.5%Cu粉，研究结果可为气体间隙开关触发失效判断及寿命提升方法提供理论参考和工程应用指导。

关键词：气体间隙开关电弧烧蚀触发失效寿命提升过电压与接地

基于铁塔模型和双向天牛须的改进RRT轨迹规划方法

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控制与决策 2024年

作者：陆超都海波合肥工业大学电气与自动化工程学院

为了提高输电铁塔高空作业自动化水平和保障高空作业机器人设备安全，针对传统RRT和A*等算法在角钢塔高空复杂环境中无法快速规划机械臂安全轨迹的问题，提出一种基于铁塔模型的双向天牛须知情快速随机扩展树轨迹规划算法（BAS-Informed... 详细信息

为了提高输电铁塔高空作业自动化水平和保障高空作业机器人设备安全，针对传统RRT和A*等算法在角钢塔高空复杂环境中无法快速规划机械臂安全轨迹的问题，提出一种基于铁塔模型的双向天牛须知情快速随机扩展树轨迹规划算法（BAS-InformedRRT*Connect,BI-RRT*Connect）。首先数字重构高空机器人作业环境，利用模型配准方法，获取输电铁塔精准模型信息，接着根据铁塔模型寻求机械臂末端点和作业目标之间的可行路径，并添加天牛须算法改进随机采样过程，采用两只天牛相互寻找快速获取初始路径解，最后将初始路径作为先验知识构建椭圆体采样区域以优化路径。在Unity环境下搭建实验平台将所提算法与RRT*Connect和A*等四种传统算法进行比较，实验结果表明，该算法在输电铁塔多种作业区域下都具有求解速度快，求解质量高的良好效果。

关键词：轨迹规划数字模型 RRT 天牛须算法采样方法 Unity