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有界扰动条件下PMSM的扰动观测-积分滑模控制

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自动化技术与应用 2024年

作者：陈猛山东服装职业学院信息工程系

为了提高永磁同步电机在有界扰动下的转速跟踪动态响应性能和鲁棒性，设计扰动观测-积分滑模控制器。建立PMSM数学模型，从理论上分析扰动对标称滑模控制器的影响;采用非线性扰动观测器对匹配扰动和不匹配扰动进行观测和估计;基于扰动... 详细信息

为了提高永磁同步电机在有界扰动下的转速跟踪动态响应性能和鲁棒性，设计扰动观测-积分滑模控制器。建立PMSM数学模型，从理论上分析扰动对标称滑模控制器的影响;采用非线性扰动观测器对匹配扰动和不匹配扰动进行观测和估计;基于扰动估计结果设计积分滑模控制器，并证明控制器的Lyapunov稳定性。在阶跃响应实验中，扰动观测-积分滑模控制器的超调量远小于PID控制和矢量控制方法，调节时间比PID控制减小了一半，比矢量控制约减小了21%～22%;在负载突变工况下，PID控制的转速波动是扰动观测-积分滑模控制器的2倍多，调节时间远大于积分滑模控制。实验结果表明，扰动观测-积分滑模控制在电机转速的有界扰动控制中具有较好的动态性能和鲁棒性。

关键词：电机转速控制有界扰动非线性扰动观测器积分滑模控制系统鲁棒性

噪声鉴别C均值聚类的滁菊花茶品质等级鉴别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2202-2207页

作者：武斌谢晨傲陈勇武小红贾红雯滁州职业技术学院信息工程学院安徽滁州239000 江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

近红外光谱检测技术可以通过探测近红外区域的光谱特征,反映所测样品内部有机物化学成分和结构信息。在分析物质成分时,近红外光谱通常会涉及到大量的波长数据,因此其维数往往比较高。同时,光谱会出现重叠和冗余等现象,会影响模型的性... 详细信息

近红外光谱检测技术可以通过探测近红外区域的光谱特征,反映所测样品内部有机物化学成分和结构信息。在分析物质成分时,近红外光谱通常会涉及到大量的波长数据,因此其维数往往比较高。同时,光谱会出现重叠和冗余等现象,会影响模型的性能。提出一种噪声鉴别C均值聚类(NDCM)算法。NDCM将一种快速广义噪声聚类(FGNC)和模糊线性判别分析(FLDA)相结合,可实现模糊聚类过程中进行数据鉴别信息的提取和数据空间维度的压缩,以达到更高的聚类准确率。对滁菊花茶近红外光谱数据进行模糊C均值聚类(FCM)得到的模糊隶属度和聚类中心作为噪声鉴别C均值聚类(NDCM)的初始模糊隶属度和初始聚类中心,使NDCM具有聚类速度快,准确率高等优点。FCM算法对光谱噪声数据敏感,而NDCM算法在处理含噪声的光谱数据时能够表现出较好的性能。该研究选取特级滁菊、一级滁菊、二级滁菊三种品质等级的滁菊花茶作为实验样本,共计240个样本。实验使用便携式近红外光谱仪(NIR-M-F1-C)采集滁菊花茶的近红外光谱数据。用Savitzky-Golay滤波和多元散射校正(MSC)对滁菊花茶近红外光谱进行预处理,以减少光谱中掺杂的噪声和重叠信息。通过主成分分析(PCA)对采集到的400维光谱数据进行维度压缩降至6维。该研究使用线性判别分析(LDA)提取滁菊花茶光谱数据中的鉴别信息,并将数据空间维度进一步转换为2维。分别用FCM,FGNC和NDCM三种算法对处理后的数据进行聚类分析,以实现对滁菊花茶的准确分类。实验结果显示:当权重指数m=2.5时,FCM,FGNC,NDCM的聚类准确率分别为92.42%,98.48%,100%。NDCM聚类时间略长于FGNC。FCM算法需要进行27次迭代才能收敛,而FGNC算法和NDCM算法分别只需要13次和10次迭代就能达到收敛。采用近红外光谱技术结合MSC、Savitzky-Golay滤波、PCA、LDA和NDCM算法,建立了一种精准鉴别滁菊花茶品质等级的聚类模型。

关键词：噪声鉴别C均值聚类近红外光谱无损检测线性判别分析

可“临-永”转换抢修钢墩设计及应急使用稳定性

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铁道学报 2024年第8期46卷 152-160页

作者：刘子玉陈士通支墨墨张红涛张凯石家庄铁道大学大型基础设施性能与安全省部共建协同创新中心河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省交通应急保障工程技术创新中心河北石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁路职业技术学院铁道工程系河北石家庄050041

为解决既有桥墩抢修器材仅适用于临时抢修、不能与永久恢复有效结合的问题,提出一种可“临-永”转换抢修钢墩,并介绍其结构组成和结构特点。针对应急使用阶段,基于Abaqus建立空间模型开展结构稳定分析,考虑列车活载、横向风载、制动力... 详细信息

为解决既有桥墩抢修器材仅适用于临时抢修、不能与永久恢复有效结合的问题,提出一种可“临-永”转换抢修钢墩,并介绍其结构组成和结构特点。针对应急使用阶段,基于Abaqus建立空间模型开展结构稳定分析,考虑列车活载、横向风载、制动力、平面扭转、初始缺陷等影响因素,分别从线弹性和非线性两个层面系统研究应急使用状态结构稳定性能。研究表明:线弹性分析时,随着横向风压增大,钢墩临界荷载呈减小趋势,下降速率与列车荷载强度及活载加载图式相关;钢墩临界荷载随着平面扭角增大呈减小趋势,具体使用时宜将扭转角度控制在0.5°以内,此外,平面扭转发生位置越低,对结构稳定影响越明显;钢墩临界荷载随几何初始缺陷增大呈下降趋势,不同类型缺陷对钢墩稳定的影响程度由大到小为双向缺陷、横向缺陷、纵向缺陷;考虑非线性影响时,双重非线性影响最大,材料非线性次之,几何非线性最小。

关键词：桥梁工程抢修钢墩稳定性 “临-永”转换应急使用线弹性非线性

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毫米波引信的锥旋运动建模及目标检测

现代雷达 2024年

作者：魏英珍李琦韩壮志刘光霞陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系河北工业大学电子信息工程学院

在炮弹攻击目标的过程中，由于存在锥旋运动导致毫米波引信回波出现距离走动问题，无法准确测距。为解决该问题，首先结合实际情况构建了弹头的锥旋运动模型并进行理论推导，得到影响距离走动的主要参数及由锥旋引起的回波延时，然后通... 详细信息

在炮弹攻击目标的过程中，由于存在锥旋运动导致毫米波引信回波出现距离走动问题，无法准确测距。为解决该问题，首先结合实际情况构建了弹头的锥旋运动模型并进行理论推导，得到影响距离走动的主要参数及由锥旋引起的回波延时，然后通过近似为匀加速运动实现相参积累，并采用Keystone变换进行运动补偿，最终利用二维FFT实现测距分析。仿真结果表明，俯仰角、方位角及锥旋角对锥旋引起的距离走动均存在影响，采用Keystone变换可以进行有效补偿。

关键词：毫米波引信锥旋运动 Keystone变换

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附加距离约束的导航相机快速标定方法

遥感信息 2024年第2期39卷 70-78页

作者：赵洪涛白金国左金凤辽宁地质工程职业学院测绘工程系辽宁丹东118303

针对在轨条件下因观测条件匮乏导致巡视器导航相机标定精度受限的问题,提出了一种基于直线特征的导航相机快速在轨自标定方法。首先,利用SAM(segment anything model)对导航影像太阳能板区域进行图像分割,并对太阳能板OCR(optical contr... 详细信息

针对在轨条件下因观测条件匮乏导致巡视器导航相机标定精度受限的问题,提出了一种基于直线特征的导航相机快速在轨自标定方法。首先,利用SAM(segment anything model)对导航影像太阳能板区域进行图像分割,并对太阳能板OCR(optical control room)直线特征进行提取;然后,构建附加距离约束的导航相机自检校模型;最后,利用Levenberg-Marquardt方法对标定模型进行求解。开展了模拟实验及在轨实验。分析结果表明,相比光束法自标定、CAHVOR及Vanishing Points等标定方法,所提出方法标定参数重建的坐标精度平均值分别提升了20.60%、30.82%和35.92%,对太阳能板OCR距离恢复距离偏差范围在-1.4~1.5 mm之间。该方法可为巡视器导航相机在轨标定技术提供一定的价值参考。

关键词： SAM 在轨标定光束法 LM算法距离约束

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基于摄站点云的巡视器相对定位方法

遥感信息 2024年第4期39卷 106-114页

作者：赵洪涛辽宁地质工程职业学院测绘工程系辽宁丹东118303

针对传统特征点法巡视器相对定位受摄站间距离及影像视角变化影响,导致相对定位失效的情况,结合着陆器降落序列影像及巡视器导航影像提出了一种基于点云配准的巡视器相对定位方法。首先,依托降落序列影像恢复着陆区三维点云作为基准底图... 详细信息

针对传统特征点法巡视器相对定位受摄站间距离及影像视角变化影响,导致相对定位失效的情况,结合着陆器降落序列影像及巡视器导航影像提出了一种基于点云配准的巡视器相对定位方法。首先,依托降落序列影像恢复着陆区三维点云作为基准底图,并获取着陆点初始位置;其次,利用附加残差模块的多尺度代价聚合立体匹配方法对巡视器摄站区域进行精密三维重建;最后,结合着陆区三维点云与摄站点云利用SAC-IA+ICP方法进行点云配准,并通过RANSAC获取可靠的巡视器相对定位参数。开展了嫦娥四号巡视器相对定位实验。实验表明,所提出的方法较传统光束法平差定位结果在x方向和y方向平均误差优于0.56 m和0.52 m,最大误差优于0.11 m,表明该方法可为巡视器智能感知与长距离导航定位提供一定的参考。

关键词：玉兔二号相对定位多尺度代价聚合 SFM 点云配准

基于改进K-means的局部离群点检测方法

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 66-77页

作者：周玉夏浩岳学震王培崇华北水利水电大学电气工程学院河南郑州450045 河北地质大学信息工程学院河北石家庄050031

离群点检测任务是指检测与正常数据在特征属性上存在显著差异的异常数据。大多数基于聚类的离群点检测方法主要从全局角度对数据集中的离群点进行检测,而对局部离群点的检测性能较弱。基于此,本文通过引入快速搜索和发现密度峰值方法改... 详细信息

离群点检测任务是指检测与正常数据在特征属性上存在显著差异的异常数据。大多数基于聚类的离群点检测方法主要从全局角度对数据集中的离群点进行检测,而对局部离群点的检测性能较弱。基于此,本文通过引入快速搜索和发现密度峰值方法改进K-means聚类算法,提出了一种名为KLOD(local outlier detection based on improved K-means and least-squares methods)的局部离群点检测方法,以实现对局部离群点的精确检测。首先,利用快速搜索和发现密度峰值方法计算数据点的局部密度和相对距离,并将二者相乘得到γ值。其次,将γ值降序排序,利用肘部法则选择γ值最大的k个数据点作为K-means聚类算法的初始聚类中心。然后,通过K-means聚类算法将数据集聚类成k个簇,计算数据点在每个维度上的目标函数值并进行升序排列。接着,确定数据点的每个维度的离散程度并选择适当的拟合函数和拟合点,通过最小二乘法对升序排列的每个簇的每1维目标函数值进行函数拟合并求导,以获取变化率。最后,结合信息熵,将每个数据点的每个维度目标函数值乘以相应的变化率进行加权,得到最终的异常得分,并将异常值得分较高的top-n个数据点视为离群点。通过人工数据集和UCI数据集,对KLOD、LOF和KNN方法在准确度上进行仿真实验对比。结果表明KLOD方法相较于KNN和LOF方法具有更高的准确度。本文提出的KLOD方法能够有效改善K-means聚类算法的聚类效果,并且在局部离群点检测方面具有较好的精度和性能。

关键词：离群点检测 K均值聚类最小二乘法密度峰值目标函数值

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高比能二次锂电池电极材料的储能系统配电网运行建模与仿真研究

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储能科学与技术 2024年第1期13卷 342-344页

作者：刘红李俊霞河南农业职业学院信息工程学院河南郑州451450

对于包含储能系统的配电网运行建模与仿真,传统方法由于缺少对储能系统变量增补约束,导致建模后储能系统的电热转换效率较低。为此,提出高比能二次锂电池电极材料的储能系统配电网运行建模与仿真研究。依据储能系统在配电网中的运行特性... 详细信息

对于包含储能系统的配电网运行建模与仿真,传统方法由于缺少对储能系统变量增补约束,导致建模后储能系统的电热转换效率较低。为此,提出高比能二次锂电池电极材料的储能系统配电网运行建模与仿真研究。依据储能系统在配电网中的运行特性,建立储能系统等效电路,并以高比能二次锂电池电极材料的储能系统的经济性指标构建电网运行模型,同时对其加以变量增补约束,以动态描述配电网的运行过程。实例应用结果显示,所提方法能够有效提高储能系统的电热转换效率,建模结果更加可靠。

关键词：高比能二次锂电池电极材料储能系统配电网运行建模仿真

基于SPR的液晶填充双D型PCF双参量传感器设计

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光学学报 2024年第9期44卷 247-257页

作者：范振凯孟俊皓褚世超河北科技大学信息科学与工程学院河北石家庄050018

提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)原理的液晶填充的双D型光子晶体光纤(PCF)传感器,用于温度和折射率(RI)的双重检测。选用金作为金属对PCF中的两个大开环以及第二包层的4个气孔进行镀膜以激发SPR现象,实现了外部传感与内部传感的结... 详细信息

提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)原理的液晶填充的双D型光子晶体光纤(PCF)传感器,用于温度和折射率(RI)的双重检测。选用金作为金属对PCF中的两个大开环以及第二包层的4个气孔进行镀膜以激发SPR现象,实现了外部传感与内部传感的结合,并进一步增强了SPR效应。为了实现温度与RI的双重检测,将温敏材料液晶E7填入中央大气孔形成纤芯,进而提升温度传感性能,通过上下两侧的大开环与待测分析液的接触实现折射率传感。使用全矢量有限元法,在完美匹配层条件下对传感性能进行了分析,并研究了中央液晶孔、小气孔及普通气孔的大小对传感性能的影响。仿真结果表明,所设计的传感器在温度为15~50℃、折射率为1.48~1.55的检测范围内具有良好的温度和RI传感性能。

关键词：传感器光子晶体光纤表面等离子体共振双重检测传感器双D型液晶