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同信道干扰下RIS辅助FSO-RF混构系统性能分析

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光学学报 2024年第6期44卷 209-217页

作者：曹阳包朝园彭小峰邢雯珺重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054

针对自由空间光(FSO)通信无法进行视距传输的问题,在FSO链路中引入可重构智能表面(RIS)技术,并考虑射频(RF)链路中的同信道干扰(CCI)信号,提出一种CCI下RIS辅助FSO-RF混构系统研究方案。其中FSO链路和RF链路分别服从Gamma-Gamma分布和Ra... 详细信息

针对自由空间光(FSO)通信无法进行视距传输的问题,在FSO链路中引入可重构智能表面(RIS)技术,并考虑射频(RF)链路中的同信道干扰(CCI)信号,提出一种CCI下RIS辅助FSO-RF混构系统研究方案。其中FSO链路和RF链路分别服从Gamma-Gamma分布和Rayleigh分布,在光电转换中继节点处采用译码转发协议,以减少噪声对信号的干扰。基于系统端到端瞬时信噪比的概率密度函数,推导了系统中断概率和平均误码率的闭合表达式,采用蒙特卡罗仿真验证了结果的准确性。研究结果表明,相较于传统的混合FSO/RF系统,RIS能明显提升系统的性能。另外,根据系统的分集顺序,得出系统的性能主要与FSO链路的衰落参数、光检测方式和指向误差有关。

关键词：光纤光学可重构智能表面同信道干扰中断概率平均误码率译码转发协议

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空间碎片干扰下的卫星光网络路由算法研究

光子学报 2024年第2期53卷 64-74页

作者：曹阳邢雯珺彭小峰包朝园重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054

针对低轨卫星激光通信中空间碎片可能造成的星间链路中断问题,提出一种方向增强的链路状态路由算法。首先搭建了卫星通信的网络拓扑结构,对空间碎片的运动模型和卫星的运动模型进行联合建模仿真,得到卫星与碎片的相对位置并进行星间可... 详细信息

针对低轨卫星激光通信中空间碎片可能造成的星间链路中断问题,提出一种方向增强的链路状态路由算法。首先搭建了卫星通信的网络拓扑结构,对空间碎片的运动模型和卫星的运动模型进行联合建模仿真,得到卫星与碎片的相对位置并进行星间可见性分析,提出了方向影响因子和方向增强指数,结合星间链路距离及传输时延综合考虑链路代价,从而选择合适的传输路径方向,依次在每个卫星节点对间进行最小路径选择,并以路由跳数为评价指标。仿真结果表明,在有空间碎片存在的环境中,所提算法能够在不牺牲通信质量的前提下,实现路由跳数相比Dijkstra算法降低14%,传输时延相比Dijkstra算法减少17%。

关键词：激光通信卫星路由链路状态路由算法空间碎片

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基于多尺度混合注意力与度量融合的小样本行人重识别

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控制与决策 2024年第5期39卷 1441-1449页

作者：陈贵震邹国锋刘月傅桂霞高明亮山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255049

针对行人重识别中可用行人图像不足导致的小样本问题,以双相似网络为基础,提出一种基于多尺度混合注意力与度量融合的小样本行人重识别方法.首先,将多尺度混合注意力机制引入特征嵌入模块,即在不同尺度层内的特征提取中引入空间注意力,... 详细信息

针对行人重识别中可用行人图像不足导致的小样本问题,以双相似网络为基础,提出一种基于多尺度混合注意力与度量融合的小样本行人重识别方法.首先,将多尺度混合注意力机制引入特征嵌入模块,即在不同尺度层内的特征提取中引入空间注意力,在不同尺度层间的特征融合中引入通道注意力,实现更具判别力的小样本行人特征提取;然后,在度量模块,提出欧氏距离与余弦距离融合的双重度量方法,实现行人特征的空间绝对距离和方向差异的综合度量,提升行人相似性度量的可靠性;接着,采用双重度量方式和关系度量方式,分别获得行人特征的相似度得分;最后,通过加权融合获得联合度量得分,构建联合损失实现网络的整体优化和训练.在Marketmini、Duke-mini和MSMT17-mini三个小型数据集上的实验表明,所提出方法在5-way 1-shot和5-way 5-shot两种模式下的平均识别准确率分别达到90.40%和95.69%、86.77%和94.96%、71.08%和82.63%,与其他小样本学习算法相比,识别性能有较大提升.

关键词：行人重识别小样本双相似网络多尺度混合注意力度量融合双重度量

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兆瓦级高速永磁电机新型转子冷却结构研究

电机与控制学报 2024年第5期28卷 38-47页

作者：蔡蔚牛金花唐跃哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

兆瓦级高速永磁电机转子侧无强迫冷却措施时转子侧温升高、永磁体失磁风险高,基于此问题,提出一种新型的加强筋转子轴向通风结构,该结构能够提高转子侧的壁面对流散热系数、提升转子侧的散热能力、降低电机温度。以一台1 MW、18000 r/mi... 详细信息

兆瓦级高速永磁电机转子侧无强迫冷却措施时转子侧温升高、永磁体失磁风险高,基于此问题,提出一种新型的加强筋转子轴向通风结构,该结构能够提高转子侧的壁面对流散热系数、提升转子侧的散热能力、降低电机温度。以一台1 MW、18000 r/min的高速永磁电机为例,建立该电机的三维全域流固耦合求解模型,基于计算流体力学和有限元法对电机流体场与温度场进行分析,揭示电机在额定工况下的流体与温度分布规律。将新冷却结构与传统冷却结构的散热性能及温升变化进行对比,验证新型冷却结构在提升电机散热性能方面的有效性。最后,分析入口风速对电机最高温度的影响,得到适合该冷却结构的入口风速范围,为外部风压设备的选择提供理论支撑。

关键词：兆瓦级高速永磁电机电机损耗转子通风冷却流体场温度场冷却结构优化

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基于虚拟阻抗优化的VSG暂态功角稳定自适应控制策略

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电机与控制学报 2024年第1期28卷 35-48页

作者：孙久亮蔡蔚郭庆波哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

在电网短路故障发生的情况下,虚拟同步发电机系统不仅会发生暂态功角失稳,同时还可能会出现过流。为了提升虚拟同步发电机的暂态功角稳定性及故障电流限制性能,首先建立了包含电压和电流控制环、虚拟阻抗及功率控制环结构的虚拟同步发... 详细信息

在电网短路故障发生的情况下,虚拟同步发电机系统不仅会发生暂态功角失稳,同时还可能会出现过流。为了提升虚拟同步发电机的暂态功角稳定性及故障电流限制性能,首先建立了包含电压和电流控制环、虚拟阻抗及功率控制环结构的虚拟同步发电机系统的总体控制结构,给出了虚拟阻抗功率模型建立的理论依据。对无功功率控制环路恶化暂态功角稳定性,提出了设置电压增量自由控制支路来实现提高暂态功角稳定性的方法。其次,在无功功率控制环路及电压增量自由控制支路的共同作用下,对“不考虑切除故障”和“考虑切除故障”两种不同的运行工况,提出了能够同时满足暂态功角稳定性和故障电流限制的虚拟阻抗优化方法。最后提出了虚拟同步发电机的暂态功角失稳控制和故障电流限制的自适应控制算法,以满足实际运行工况的需求,通过Simulink仿真模型验证了所提自适应控制策略的有效性和可行性。

关键词：虚拟同步发电机同步稳定性等面积法则虚拟阻抗故障电流限制李雅普诺夫稳定性

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螺杆机用并轴双转子永磁电机齿槽力矩机理分析与抑制

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电机与控制学报 2024年第7期28卷 101-111页

作者：戈宝军商海洋林鹏哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

针对并轴双转子永磁电机过大的齿槽力矩以及转矩脉动大等电磁问题,采用传统单个槽齿槽转矩理论以及双转子电机边端力矩波动理论进行分析,计算了并轴双转子电机齿槽力矩的特殊组成成分以及其各部分转矩的谐波阶次。分析改变磁极偏心距和... 详细信息

针对并轴双转子永磁电机过大的齿槽力矩以及转矩脉动大等电磁问题,采用传统单个槽齿槽转矩理论以及双转子电机边端力矩波动理论进行分析,计算了并轴双转子电机齿槽力矩的特殊组成成分以及其各部分转矩的谐波阶次。分析改变磁极偏心距和转子斜极对电机齿槽力矩和转矩特性的影响。采用响应面法构建电机的多目标优化模型,通过改变永磁体偏心距和斜极块数来约束电机的优化变量,并采取约束关系以及优化目标求解出最优转子结构参数。构建有限元模型,验证齿槽力矩理论的正确性。对比采用最优转子结构参数下电机的电磁性能与优化前电机的电磁性能,优化后电机的齿槽力矩、转矩脉动等电磁性能进一步提升,验证了采用磁极偏心和转子斜极复合结构的有效性。

关键词：并轴双转子永磁电机齿槽力矩转子斜极响应面

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转子激励对永磁同步电机电磁振动影响分析

电机与控制学报 2024年第6期28卷 36-44页

作者：郭冠宁蔡蔚邵佰成哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

对于电动汽车用永磁同步电机,气隙内的电磁激励会产生高频振动和噪音。通常将气隙电磁激振力施加到定子齿部,并通过理论计算或仿真得到定子或壳体外表面的振动噪音响应,而由转子激励引起的振动噪音被忽略。为研究转子激励对整体电磁振... 详细信息

对于电动汽车用永磁同步电机,气隙内的电磁激励会产生高频振动和噪音。通常将气隙电磁激振力施加到定子齿部,并通过理论计算或仿真得到定子或壳体外表面的振动噪音响应,而由转子激励引起的振动噪音被忽略。为研究转子激励对整体电磁振动噪音的贡献度,首先依据麦克斯韦应力张量法对气隙电磁力谐波进行理论分析,同时建立单电机的电磁振动仿真模型。然后以一台8极定子48槽内置式永磁同步电机为样机,通过试验模态分析和仿真分别对定子和转子的材料参数进行修正。再分别进行转子动力学和电磁激励下的整机动力学仿真,结果表明由转子偏心引起的不平衡电磁激励能够引起转子系统共振,并且在单位电磁力波的激励下,转子激励引起的响应与定子激励引起的响应在低频段具有同等的重要性。最后通过样机振动试验对上述结论进行了验证。

关键词：永磁同步电机转子偏心电磁力波模态分析临界转速电磁振动

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考虑母线电压滤波的逆变器自抗扰控制器设计

电测与仪表 2024年第1期61卷 137-144页

作者：马幼捷温素娜周雪松刘茂天津理工大学电气电子工程学院天津300384

在永磁直驱风力发电并网系统中,通常将逆变器直流母线电压作为电压外环控制目标,由于测量误差及噪声的存在,常用惯性环节滤波后的母线电压作为反馈。在典型的电压外环自抗扰控制系统中,因未考虑滤波器的影响,使得控制反馈与实际系统输... 详细信息

在永磁直驱风力发电并网系统中,通常将逆变器直流母线电压作为电压外环控制目标,由于测量误差及噪声的存在,常用惯性环节滤波后的母线电压作为反馈。在典型的电压外环自抗扰控制系统中,因未考虑滤波器的影响,使得控制反馈与实际系统输出存在幅值相位差异,进而影响系统控制性能。文章将通过一阶惯性环节滤波的信号扩张成新的状态变量,由改进的线性扩张状态观测器对滤波前母线电压进行估计并反馈,可消除因惯性环节导致的母线电压纹波。实验仿真表明,系统在观测噪声扰动和电网侧电压故障情况下具有较强的抗干扰性能。

关键词：永磁直驱母线电压滤波自抗扰控制测量噪声扩张状态观测器

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CAT-1偶极场超导磁体的悬浮控制与仿真

核技术 2024年第6期47卷 141-148页

作者：王亚林刘云辉张国书杜俊杰杨舒然龚宇东东华理工大学机械与电子工程学院南昌330013 东华理工大学核科学与工程学院南昌330013

“天环一号”(China Astro-Torus 1,CAT-1)是一个悬浮偶极场磁约束装置,主要用于偶极场等离子体物理实验研究,要求中心悬浮超导磁体在无冷却和无电源条件下稳定悬浮至少5 h。本文设计了超导托举磁体与中心悬浮磁体环耦合的悬浮控制系统... 详细信息

“天环一号”(China Astro-Torus 1,CAT-1)是一个悬浮偶极场磁约束装置,主要用于偶极场等离子体物理实验研究,要求中心悬浮超导磁体在无冷却和无电源条件下稳定悬浮至少5 h。本文设计了超导托举磁体与中心悬浮磁体环耦合的悬浮控制系统,为确保1200 kg、5 MA中心悬浮磁体环稳定悬浮,完成了控制系统的Simulink模型建立和仿真,基于Routh-Hurwitz稳定判据,研究了PID(Proportion-Integral-Derivative)控制策略对稳定控制影响,确定了稳定控制参数选取的范围:理想条件下PD(Proportion-Derivative)控制系统上升时间为0.1545 s、峰值时间为0.6283 s、调节时间0.0848 s。结果表明:基于PD控制能够在较短的时间内将悬浮超导环恢复在预设平衡位置,采用合适的启动方式可极大地降低电路的负载。本结果为悬浮超导悬浮偶极场装置设计研发提供了关键技术支撑。

关键词： CAT-1 偶极场磁约束磁悬浮超导环悬浮控制