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基于改进SECOND算法的点云三维目标检测

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激光与光电子学进展 2024年第8期61卷 126-135页

作者：张莹蒋亮亮张东波段万林孙月湘潭大学自动化与电子信息学院湖南湘潭411105

快速识别和精准定位周围目标是自动驾驶车辆安全、自主行驶的前提和基础。针对基于体素的点云三维目标检测方法识别与定位不准的问题,提出一种基于改进SECOND算法的点云三维目标检测算法。首先,在二维卷积骨干网络中引入自适应的空间特... 详细信息

快速识别和精准定位周围目标是自动驾驶车辆安全、自主行驶的前提和基础。针对基于体素的点云三维目标检测方法识别与定位不准的问题,提出一种基于改进SECOND算法的点云三维目标检测算法。首先,在二维卷积骨干网络中引入自适应的空间特征融合模块融合不同尺度的空间特征,提高模型的特征表达能力。其次,充分利用边界框参数之间的关联性,采用three-dimensional distance-intersection over union (3D DIoU)损失作为边界框的定位回归损失函数,使得回归任务更加高效。最后,同时考虑候选框的分类置信度和定位精度,通过一个新的候选框质量评价标准,获得更平滑的回归结果。在KITTI测试集的实验结果表明,所提算法的3D检测精度优于许多以往的算法,与基准算法SECOND相比,在简单难度下的car类和cyclist类分别提高2.86百分点和3.84百分点,中等难度下分别提高2.99百分点和3.89百分点,困难难度下分别提高7.06百分点和4.27个百分点。

关键词：自动驾驶三维目标检测特征融合损失函数

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不平衡电网下AC-DC矩阵变换器的新型模型预测控制

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系统仿真学报 2024年第9期36卷 2159-2170页

作者：邓文浪吴明海谢海鹏胡英杰湘潭大学自动化与电子信息学院湖南湘潭411105

为降低AC-DC矩阵变换器在输入不平衡条件下网侧有功功率波动,以及离散型模型预测控制中开关频率不固定的问题,提出一种新型模型预测控制方法。通过根据电网电流相位角选择有效矢量,避免了传统模型预测控制评估价值函数计算的负担。提出... 详细信息

为降低AC-DC矩阵变换器在输入不平衡条件下网侧有功功率波动,以及离散型模型预测控制中开关频率不固定的问题,提出一种新型模型预测控制方法。通过根据电网电流相位角选择有效矢量,避免了传统模型预测控制评估价值函数计算的负担。提出了一种二阶扩展复数卡尔曼滤波器,计算精度可以达到泰勒级数展开的二阶项,新型模型预测控制能够在不平衡电网系统中应用。仿真结果表明:所提控制策略在输入电压不平衡工况下,能够有效抑制网侧电流谐波,稳定系统输出的有功功率,并且表现出良好的性能。

关键词： AC-DC矩阵变换器模型预测控制卡尔曼滤波器不平衡电网对称分量

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自由区电磁炉锅具位置辨识及功率调节

电工技术学报 2024年

作者：王博谭平安谭广唐锐湘潭大学自动化与电子信息学院

锅具位置辨识是实现自由区电磁炉自适应加热和功率调节的关键因素。传统的锅具位置辨识方法易受外界因素波动的影响，或需要大量的样本数据，在锅具位置辨识的准确性及速度上存在明显不足，且未考虑锅具偏移对电磁炉功率输出的影响。为... 详细信息

锅具位置辨识是实现自由区电磁炉自适应加热和功率调节的关键因素。传统的锅具位置辨识方法易受外界因素波动的影响，或需要大量的样本数据，在锅具位置辨识的准确性及速度上存在明显不足，且未考虑锅具偏移对电磁炉功率输出的影响。为此，该文通过建立锅具和感应加热线圈之间的等效电路模型，分析锅具位置偏移影响系统阻抗和电流相位的机理，在此基础上提出利用电流相位实现锅具位置的辨识方法，以控制开关阵列实现锅具位置的定位加热。同时，引入可调电容电路实现偏移工况下电磁炉最大功率输出，借此提高了锅具的加热速度和温升。最后搭建自由区电磁炉实验样机，验证了锅具位置辨识方法和功率调节策略的有效性，位置辨识精度大于96%，位置辨识响应速度为0.8 ms，锅具位置辨识策略速度快精度高，偏移工况下经功率调节策略锅具温升显著提升。提升了电磁炉炉面的利用率和用户体验，有利于自由区电磁炉的推广及应用。

关键词：自由区电磁炉锅具位置辨识功率调节

基于高频方波注入的永磁同步电机转子初始位置辨识

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工程科学与技术 2024年

作者：谭广谭平安王博徐西宁吴炎明唐锐湘潭大学自动化与电子信息学院

永磁同步电机的初始位置辨识对电机的启动性能有着至关重要的作用。在各类转子位置辨识方法中，基于转子凸极特性的高频注入法是一种应用广泛且效果良好的辨识方法，其不依赖电机反电动势，在零低速下控制效果优越。高频脉振注入法是高... 详细信息

永磁同步电机的初始位置辨识对电机的启动性能有着至关重要的作用。在各类转子位置辨识方法中，基于转子凸极特性的高频注入法是一种应用广泛且效果良好的辨识方法，其不依赖电机反电动势，在零低速下控制效果优越。高频脉振注入法是高频注入法中应用较为广泛的一种算法，在传统的高频脉振注入法中需要使用滤波器来处理电机响应电流，但滤波器的存在会带来相位滞后进而影响转子位置辨识精度。对此，本文提出了一种基于高频方波注入的永磁同步电机转子初始位置辨识方法。首先，对高频激励下的系统数学模型进行了分析，得到了简化后的电机模型与响应电流表达式。在此基础上，向估计的转子d轴上注入高频方波信号，分离响应电流中不同成分，得到含有转子位置信息的高频响应电流。然后，设计了转子位置观测器，无需使用滤波器，利用正切函数处理高频响应电流并解耦出转子位置误差信息，再对该误差信息进行锁相进而辨识出转子位置。在转子极性辨识中，基于电机磁饱和效应，在参考d轴上施加方向不同、幅值相等的电流偏置，通过比较电流偏置作用时间内d轴高频响应电流幅值的平均值来判断转子极性。最后，搭建了永磁同步电机实验平台，实验结果表明该方法辨识的转子初始位置精度较高，且在电机低速运行工况下同样具备良好的适用性，控制效果良好，验证了算法的有效性与正确性。

关键词：永磁同步电机高频方波注入初始位置辨识正切函数磁饱和效应

基于状态空间平均法的Boost变换器显式模型预测控制

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计算机集成制造系统 2024年

作者：王昭鸿许可兰永红杨孝凡湘潭大学自动化与电子信息学院

针对开关频率与计算复杂度之间的问题，本研究利用Boost 电路数学模型，提出了一种新型显式模型预测控制策略。首先，为了把Boost 电路中的非线性化问题转换成双状态空间的线性化问题，采取状态平均法，以折线近似其中电容电压的变化，... 详细信息

针对开关频率与计算复杂度之间的问题，本研究利用Boost 电路数学模型，提出了一种新型显式模型预测控制策略。首先，为了把Boost 电路中的非线性化问题转换成双状态空间的线性化问题，采取状态平均法，以折线近似其中电容电压的变化，并把每一个周期内的电压状态平均值作为变量，构造了线性变参数模型。然后，利用泰勒级数设计了一种新的预测模型预测观测器，并用系统中预测输出和实际输出的偏差，构造出最小评价函数，实现对被控对象的持续跟踪控制。最后，利用改进型内点法进行求解和稳定性分析，对阶跃、矩形和正弦的三种不同电压信号的追踪进行数值仿真，验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：模型预测控制 Boost变换器线性变参数模型内点法

高阶补偿无线电能传输系统的通用调谐解耦控制策略

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电工技术学报 2024年

作者：谭平安周睿洋徐西宁唐锐王昭鸿湘潭大学自动化与电子信息学院

频率调谐方法可以有效解决因耦合机构参数漂移导致无线电能传输系统频率失谐问题，有利于提高系统的传输效率及运行稳定性。传统的双边频率调谐控制方法不统一，并且控制参数优化复杂。为此，该文提出一种适用于高阶补偿无线电能传输系... 详细信息

频率调谐方法可以有效解决因耦合机构参数漂移导致无线电能传输系统频率失谐问题，有利于提高系统的传输效率及运行稳定性。传统的双边频率调谐控制方法不统一，并且控制参数优化复杂。为此，该文提出一种适用于高阶补偿无线电能传输系统的通用调谐解耦控制策略。首先，基于电路理论构建高阶补偿无线电能传输系统的分析模型，揭示双边谐振条件及其特征。在此基础上，基于扰动观察法构建一种通用的双边调谐解耦控制策略，可实现原边和副边谐振参数的自适应调整。最后，搭建180 W LCC/LCC系统实验样机，验证了所提频率调谐解耦控制策略的有效性，在耦合机构偏移工况等下能够有效维持系统双边的谐振状态，提高了系统的传输效率和稳定性。

关键词：解耦控制频率调谐参数漂移无线电能传输

基于CRS-LMD和SVD的MMC-HVDC线路故障测距方法

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电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 121-132页

作者：贺宇阳马千里于飞刘喜梅青岛科技大学自动化与电子工程学院山东青岛266061

直流输电线路故障行波波速不确定、波头提取困难以及噪声干扰等因素制约了直流电网中故障测距技术的应用。为了降低上述因素对定位准确性的影响,提出一种基于局部特征有理样条插值均值分解(LMD based on characteristic rational spline... 详细信息

直流输电线路故障行波波速不确定、波头提取困难以及噪声干扰等因素制约了直流电网中故障测距技术的应用。为了降低上述因素对定位准确性的影响,提出一种基于局部特征有理样条插值均值分解(LMD based on characteristic rational spline,CRS-LMD)和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的故障测距方法。首先,利用特征尺度选取最优极点系数,结合有理样条插值调节拟合曲线的松紧程度,实现对故障电压行波的局部均值分解。其次,采用奇异值分解对故障行波波头进行准确提取。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了张北±500 kV柔性直流电网的仿真模型,模拟各种故障情况并输出故障数据,利用Matlab对故障数据进行处理并验证定位算法。最后,仿真结果表明,所提故障测距算法在不同故障距离和故障类型下均能实现故障测距,且在叠加噪声和过渡电阻的情况下也能保障较高的精确性。

关键词：串柔性直流电网有理样条插值局部均值分解奇异值分解行波提取故障测距

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基于博弈竞价的区域综合能源系统运营弹性增强策略

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控制理论与应用 2024年第7期41卷 1216-1224页

作者：陈翼邹媛媛李少远上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系上海200240

能源系统故障可能导致巨大的经济损失,因此,提升能源系统的运营弹性具有重要意义.为了提高区域综合能源系统在市场机制下的弹性,本文提出了一种基于博弈的能源竞标策略.首先,建立了区域综合能源系统模型,其中包括能源控制中心、能源枢... 详细信息

能源系统故障可能导致巨大的经济损失,因此,提升能源系统的运营弹性具有重要意义.为了提高区域综合能源系统在市场机制下的弹性,本文提出了一种基于博弈的能源竞标策略.首先,建立了区域综合能源系统模型,其中包括能源控制中心、能源枢纽、储能系统和用户聚合商.为了在市场环境下通过价格引导弹性增强,构建了基于Stackelberg博弈的能源竞标框架,通过调整能源零售价格和需求响应激励价格等策略,以减小能源缺口并降低价格波动.考虑到参与者间的隐私保护,设计了双层迭代定价算法.最后,通过仿真算例说明了所提策略在保证供需平衡的同时有效抑制价格波动,从而降低经济损失.

关键词：区域综合能源系统弹性增强 Stackelberg博弈

基于Kelvin-Helmholtz不稳定性和界面剪切作用的扰动波高预测模型

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化工进展 2024年第2期43卷 609-618页

作者：孙宏军李腾李金霞丁红兵天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

环雾状流广泛存在于天然气等工业环境中,深入探究扰动波特性对了解环雾状流的演化规律有着重要意义。本文在内径为15mm的垂直管路中进行了不同工况条件下的环雾状流实验,分别利用电导环传感器和液膜收集系统测量了液膜厚度和夹带率,并... 详细信息

环雾状流广泛存在于天然气等工业环境中,深入探究扰动波特性对了解环雾状流的演化规律有着重要意义。本文在内径为15mm的垂直管路中进行了不同工况条件下的环雾状流实验,分别利用电导环传感器和液膜收集系统测量了液膜厚度和夹带率,并通过双阈值方法从液膜时序信号中提取了扰动波高数据。探究了扰动波高和夹带率随气、液相流量和工况压力的变化规律,发现两者均随着液相流量的增大而增大,而随着气相流量和工况压力的增大,扰动波高呈下降趋势,夹带率呈上升趋势,验证了两者之间存在密切关联。然后分析了影响扰动波高的尺度参数,建立了基于Kelvin-Helmholtz不稳定性和界面剪切作用的扰动波高预测模型,相对均方根误差rRMSE为4.05%,且98.7%的数据点都在±10.0%的误差以内,预测效果良好。最后,将新模型与现有的扰动波高关系式进行比较,预测精度和可扩展性都有了较大提高。

关键词：气液两相流液膜 Kelvin-Helmholtz不稳定性界面剪切作用扰动波高

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