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基于延迟断点映射FMCW的双功能雷达通信系统设计

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电子科技大学学报 2024年第2期53卷 210-218页

作者：徐瑞文瑞铭黄子涵李钢文光俊电子科技大学信息与通信工程学院成都611731 电子科技大学信息与软件工程学院成都611731

基于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)的双功能雷达通信(Dual-Functional RadarCommunication, DFRC)系统具有时频利用率高、抗多普勒性能强、距离旁瓣低的特点。现有的FMCW-DFRC波形系统产生双功能性能恶化,并... 详细信息

基于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)的双功能雷达通信(Dual-Functional RadarCommunication, DFRC)系统具有时频利用率高、抗多普勒性能强、距离旁瓣低的特点。现有的FMCW-DFRC波形系统产生双功能性能恶化,并增加通信接收机的链路复杂度。设计了一种基于延迟断点映射(Delayed Breakpoint Mapping, DBM)FMCW的DFRC系统,通过啁啾周期内延迟断点位置的映射和被分割的簇间的相位进行数据调制。通信接收端在载波混频和欠采样后,在数字域实现去啁啾、码片对齐和数据解调,极大降低了接收端生成相干信号和ADC性能的需求。在雷达处理链路中,设计了断点区域删除与拼接(Breakpoint Area Deletion and Splicing, BADS)方案,使DFRC的雷达性能与无调制的FMCW一致。仿真结果表明,与无补偿的方案相比,BADS方案距离图像的副瓣幅度减小约37 dB,且不受调制数据的影响。与现有基于啁啾波形的DFRC方案的通信性能相比,DBM-FMCW降低了约3 dB误符号率。

关键词：啁啾信号双功能雷达通信调频连续波旁瓣抑制欠采样

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规则截面无限长柱体的光散射研究

激光技术 2024年

作者：颜兵张华永陈平刘晨华太原科技大学应用科学研究所中北大学信息与通信工程学院安徽大学电子信息工程学院

为了研究任意规则截面的无限长柱体对入射光束的散射特性，提出了一种半解析方法。采用适当的圆柱矢量波函数来展开散射场和内场，通过电磁场边界条件和投影法确定展开系数。以基模高斯光束和径向环状光束照射横截面为圆形、椭圆形和矩... 详细信息

为了研究任意规则截面的无限长柱体对入射光束的散射特性，提出了一种半解析方法。采用适当的圆柱矢量波函数来展开散射场和内场，通过电磁场边界条件和投影法确定展开系数。以基模高斯光束和径向环状光束照射横截面为圆形、椭圆形和矩形的无限长柱体为例，对归一化的近场强度分布进行了数值仿真。结果表明，光束经过圆柱和椭圆柱传输后发生明显的干涉现象，而矩形柱对光束具有一定的汇聚作用。本文研究为求解任意规则横截面的无限长柱体对任意光束的散射提供了一个应用方便的半解析解。

关键词：散射干涉现象半解析方法规则截面无限长柱体圆柱矢量波函数归一化场强分布

面向密度分布不均数据的近邻优化密度峰值聚类算法

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控制与决策 2024年第3期39卷 919-928页

作者：陈蔚昌赵嘉肖人彬王晖崔志华南昌工程学院信息工程学院南昌330099 华中科技大学人工智能与自动化学院武汉430074 太原科技大学计算机科学与技术学院太原030024

密度分布不均数据是指类簇间样本分布疏密程度不同的数据.密度峰值聚类(DPC)算法在处理密度分布不均数据时,倾向于在密度较高区域内找到类簇中心,并易将稀疏类簇的样本分配给密集类簇.为避免上述缺陷,提出一种面向密度分布不均数据的近... 详细信息

密度分布不均数据是指类簇间样本分布疏密程度不同的数据.密度峰值聚类(DPC)算法在处理密度分布不均数据时,倾向于在密度较高区域内找到类簇中心,并易将稀疏类簇的样本分配给密集类簇.为避免上述缺陷,提出一种面向密度分布不均数据的近邻优化密度峰值聚类(DPC-NNO)算法. DPC-NNO算法结合逆近邻和k近邻定义新的局部密度,提高稀疏样本的局部密度,使算法能更准确地找到类簇中心;定义分配策略时引入共享近邻,计算样本间相似性,构造相似矩阵,使同一类簇样本联系更紧密,避免错误分配样本.将所提出的DPC-NNO算法与IDPC-FA、DPCSA、FNDPC、FKNN-DPC、DPC算法进行对比,实验结果表明, DPC-NNO算法在处理密度分布不均数据时能获得优异的聚类效果,对于复杂数据集和UCI数据集, DPC-NNO算法的综合性能优于对比算法.

关键词：密度峰值聚类分析密度分布不均逆近邻共享近邻样本相似性

基于双层CESO的电液伺服系统线性自抗扰控制

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机床与液压 2024年第15期52卷 178-184页

作者：贾雁金坤善张井岗李宇翔曹继贤太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 太原科技大学金属材料成形理论与技术山西省重点实验室山西太原030024

针对含高频噪声的阀控非对称缸不确定扰动抑制问题,采用扰动频率分层技术,利用线性扩张状态观测器低通滤波特性以及扰动估计速度和精度与带宽取值正相关性的特点,提出一种基于双层级联扩张状态观测器的阀控非对称缸电液伺服系统线性自... 详细信息

针对含高频噪声的阀控非对称缸不确定扰动抑制问题,采用扰动频率分层技术,利用线性扩张状态观测器低通滤波特性以及扰动估计速度和精度与带宽取值正相关性的特点,提出一种基于双层级联扩张状态观测器的阀控非对称缸电液伺服系统线性自抗扰方法。在分析双层级联线性扩张状态观测器稳定性基础上,与传统线性自抗扰控制方法进行了仿真对比研究。仿真结果表明:该控制方法继承了传统自抗扰控制优点,提高了不确定扰动估计速度和精度,有效抑制了含高频测量噪声不确定扰动带来的不利影响,可实现阀控非对称缸电液伺服系统的高性能控制。

关键词：阀控非对称缸电液伺服系统线性自抗扰控制级联扩张状态观测器高频测量噪声

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基于神经网络逆系统的车辆动力学模型解耦法

太原科技大学学报 2024年第2期45卷 125-131页

作者：常亚妮郭红戈张春美太原科技大学电子信息工程学院太原030024

为了消除车辆各系统纵横向之间的耦合影响,对车辆动力学模型进行了神经网络逆系统解耦控制。选用的研究对象为四轮驱动、前轮转向的无人驾驶车辆。首先,将包含侧向运动和横摆运动两个自由度的车辆动力学模型通过Interactor算法进行可逆... 详细信息

为了消除车辆各系统纵横向之间的耦合影响,对车辆动力学模型进行了神经网络逆系统解耦控制。选用的研究对象为四轮驱动、前轮转向的无人驾驶车辆。首先,将包含侧向运动和横摆运动两个自由度的车辆动力学模型通过Interactor算法进行可逆性分析;其次,搭建卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)和长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)逆系统结构构建逆系统,并验证该方法的可行性;将该解耦方法应用于无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制设计中,通过CarSim和Matlab/Simulink联合仿真试验证明,设计的CNN+LSTM神经网络逆系统解耦控制在多种工况下都具较好的跟踪特性及稳定性。

关键词：无人驾驶车辆逆系统解耦 CNN+LSTM神经网络轨迹跟踪

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自纠正混合粒子群算法的动车组接续问题

太原科技大学学报 2024年第3期45卷 257-262页

作者：张京张春美太原科技大学电子信息工程学院太原030024

针对动车组在不固定周转方式下的接续优化问题,首先在满足列车时刻表时空约束的条件下建立以接续时间最短为目标函数的数学模型。设计自纠正的混合粒子群算法求解该模型,为了减少算法优化复杂度,每隔T周期比较前一半T周期和后一半T周期... 详细信息

针对动车组在不固定周转方式下的接续优化问题,首先在满足列车时刻表时空约束的条件下建立以接续时间最短为目标函数的数学模型。设计自纠正的混合粒子群算法求解该模型,为了减少算法优化复杂度,每隔T周期比较前一半T周期和后一半T周期的平均目标值,若目标值递减即按照正常粒子群速度更新公式更新,反之则按速度更新公式反向更新;得到新的种群后,按照目标值从升序排列粒子,在排序后的粒子中依次挑选两个粒子进行交叉变异操作,生成使得接续时间最短的粒子。最后分别利用自纠正混合粒子群算法(SCHPSO)、混合粒子群算法(HPSO)、粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)对武广线数据进行实验验证,证明了SCHPSO的有效性。

关键词：动车组粒子群算法 SCHPSO 接续时间遗传算法

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钛合金K-TIG深熔焊热源开发与数值仿真

稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 692-700页

作者：李岩李艳彪刘琪杨冰冰张璐霞吴志生太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 山西电子科技学院智能制造产业学院山西临汾041000

K-TIG是在传统TIG焊基础上,将焊接电流提高到300 A甚至更高并配合钨极冷却系统形成“匙孔”效应,最终实现大熔深的焊接工艺方法。K-TIG焊缝熔宽相对于等离子和激光焊接等焊接方法较宽,熔池体积较大。传统的热源模型不适合K-TIG焊热源分... 详细信息

K-TIG是在传统TIG焊基础上,将焊接电流提高到300 A甚至更高并配合钨极冷却系统形成“匙孔”效应,最终实现大熔深的焊接工艺方法。K-TIG焊缝熔宽相对于等离子和激光焊接等焊接方法较宽,熔池体积较大。传统的热源模型不适合K-TIG焊热源分布特点,基于SYSWELD仿真平台和钛合金K-TIG焊接实验结果,开发钛合金K-TIG深熔焊数值仿真组合热源模型。结果表明,双椭球热源分配系数取0.75,作用深度取4 mm时,仿真熔池与实际接头横截面相符,正面熔宽为12 mm,且背部熔宽为5 mm。温度热循环曲线和残余应力有限元仿真结果与实验结果基本一致,验证了所建立的K-TIG热源模型的准确性。

关键词：钛合金 K-TIG 数值模拟热源开发组合热源

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深海起重机升沉补偿滑模预测控制

太原科技大学学报 2024年第1期45卷 13-18页

作者：陈志梅卢莹斌邵雪卷赵志诚太原科技大学电子信息工程学院太原030024

受海浪、风力等因素的干扰,深海起重机升沉补偿系统的响应速度缓慢,系统对于负载位移的控制精度较差。为了提高升沉补偿系统响应速度与系统对负载位移的控制精度,保证起重机在各种海况下正常作业,提出了基于CNN-LSTM深度学习网络的滑模... 详细信息

受海浪、风力等因素的干扰,深海起重机升沉补偿系统的响应速度缓慢,系统对于负载位移的控制精度较差。为了提高升沉补偿系统响应速度与系统对负载位移的控制精度,保证起重机在各种海况下正常作业,提出了基于CNN-LSTM深度学习网络的滑模预测控制方法。首先,将CNN网络与LSTM网络结合,建立CNN-LSTM深度学习网络控制系统预测模型。其次,通过参考位移与实际位移的误差建立滑模面,并根据幂次函数设计滑模面参考轨迹;采用粒子群算法(PSO)对性能指标进行寻优,得出控制律,根据控制律控制负载实际位移跟随参考位移。最后,进行了仿真研究。结果表明与传统模型预测控制相比,在该方法的控制作用下,系统的响应速度更快,系统对负载位移的控制精度更高,系统的鲁棒性能更强。

关键词：升沉补偿 CNN-LSTM 滑模预测控制粒子群算法

改进型LCL并网逆变器电容电流正反馈控制策略

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太原科技大学学报 2024年第3期45卷 278-284,291页

作者：董晓冬乔建华太原科技大学电子信息工程学院太原030024

弱电网下LCL滤波并网逆变器采用传统电容电流比例有源阻尼进行入网控制时,阻尼环等效为并联在电容两端的虚拟阻抗Z_(eq)(s),而Z_(eq)(s)的负阻特性易导致控制系统无法适应较宽范围内变化的电网阻抗,鲁棒性较差甚至失稳。鉴于此,提出一... 详细信息

弱电网下LCL滤波并网逆变器采用传统电容电流比例有源阻尼进行入网控制时,阻尼环等效为并联在电容两端的虚拟阻抗Z_(eq)(s),而Z_(eq)(s)的负阻特性易导致控制系统无法适应较宽范围内变化的电网阻抗,鲁棒性较差甚至失稳。鉴于此,提出一种改进型电容电流有源阻尼正反馈控制策略,通过在阻尼环路中引入二阶谐振环节,利用频域分析法给出了相关参数的设计过程,可有效扩大Z_(eq)(s)的正阻特性范围,并网逆变器在弱电网下的鲁棒性得到增强。最后,通过仿真验证了改进型方法的合理性和有效性。

关键词：电容电流比例有源阻尼数字控制延时虚拟电阻二阶谐振环节