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基于数字麦克风阵列的声源定位系统研究

计算机测量与控制 2024年

作者：段雯张永超张安莉赵录怀李浩堉西安交通大学城市学院西安交通大学电气学院

针对当前多麦克风定位阵列需要较大体积、信号采集流程较繁琐、效率较低、实时定位效果差的问题，设计了一个使用3个数字麦克风组成阵列进行声源定位系统；该系统利用3个麦克风的时域信息，采用广义互相关算法对达到时间延迟进行计算，... 详细信息

针对当前多麦克风定位阵列需要较大体积、信号采集流程较繁琐、效率较低、实时定位效果差的问题，设计了一个使用3个数字麦克风组成阵列进行声源定位系统；该系统利用3个麦克风的时域信息，采用广义互相关算法对达到时间延迟进行计算，通过阵元几何关系并利用阵元信号的时延，获得了在室内环境下较好的声源定位效果；系统硬件以MAXI-Bit为主控芯片，选用数字麦克风组成三元线阵采集声音数据，MCU采集麦克风信号并进行数据处理实现声源定位；最后，在LCD屏上实时显示声源的方位和距离；此外，为了更加直观地反映声源定位的准确度，还设计了舵机控制模块，舵机模块上固定激光灯指示声源，舵机转动角度随声源位置改变而实时改变；经测试，该系统最大误差为4.68%，且舵机上的激光灯可以随声源位置改变而实时指向声源；该系统可以应用在机械设备故障诊断、鸣笛抓拍等领域，从而提高生产效率。

关键词：麦克风阵列声源定位广义互相关 MAXI-Bit

含换流器型分布式电源配电网的不对称短路电流计算方法

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电力系统保护与控制 2024年第10期52卷 44-53页

作者：杨杉喻希罗朝旭张晓彤湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412007 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

为了满足配电网不对称短路计算的通用性要求,针对换流器型分布式电源(inverter based distributed generation,IBDG)不对称短路特征的多样性,研究含IBDG配电网的不对称短路电流计算方法。该方法从通用计算模型出发,根据IBDG不对称短路... 详细信息

为了满足配电网不对称短路计算的通用性要求,针对换流器型分布式电源(inverter based distributed generation,IBDG)不对称短路特征的多样性,研究含IBDG配电网的不对称短路电流计算方法。该方法从通用计算模型出发,根据IBDG不对称短路的正负序电流控制原理及在不同控制目标下的短路电流输出特性,结合低电压穿越和限流控制对IBDG输出不对称短路电流的具体要求,建立一种通用的、适用于多种控制目标的IBDG不对称短路正负序等效模型。基于该模型建立含IBDG配电网通用的不对称短路等效电路和计算方程,得到一种适用于多种IBDG控制目标的、配电网任意节点发生任意不对称短路的短路电流通用计算流程。最后,在一个配电网算例中对所提计算方法进行验证,结果表明了所提方法的正确性和有效性。

关键词：配电网不对称短路电流计算换流器型分布式电源控制原理通用计算

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一种用于旋转机械故障特征提取的簇紧凑自编码器

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控制与决策 2024年第7期39卷 2251-2258页

作者：张志强储昭碧陈立平杨清宇合肥工业大学电气与自动化工程学院西安交通大学自动化科学与工程学院

针对传统自编码器以无监督方式学习特征、缺乏监督信息的指导造成特征判别性弱的问题,提出一种簇紧凑自编码器(cluster compact auto-encoder, CCAE).首先,利用模糊C均值算法对样本进行聚类得到伪标签,并通过PBMF指标确定最佳聚类数;然... 详细信息

针对传统自编码器以无监督方式学习特征、缺乏监督信息的指导造成特征判别性弱的问题,提出一种簇紧凑自编码器(cluster compact auto-encoder, CCAE).首先,利用模糊C均值算法对样本进行聚类得到伪标签,并通过PBMF指标确定最佳聚类数;然后,利用伪标签构建簇紧凑正则项,嵌入样本所属类别的判别性信息;最后,将簇紧凑正则项与标准自编码器的损失函数相结合作为CCAE的损失函数,所提出的CCAE通过伪标签的方式嵌入区分类别的判别性信息,可增强特征的判别性,从而显著提升诊断性能;最后,在旋转机械齿轮和轴承数据集上验证所提出方法的有效性,结果表明, CCAE可广泛用于旋转机械故障诊断的特征提取阶段,为工程人员实现判别性特征的自动提取提供一种解决方案.

关键词：旋转机械故障诊断特征提取自编码器模糊C均值伪标签

基于气候特征分析及改进XGBoost算法的中长期光伏电站发电量预测方法

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 84-92页

作者：李永飞张耀林帆赵英杰陈宇轩赵寒亭霍巍陕西省智能电网重点实验室(西安交通大学电气工程学院) 陕西西安710049

光伏发电在能源结构中的重要性不断凸显,而提高光伏发电量预测的准确性成为当前研究的关键问题。针对中长期光伏发电量预测问题,提出一个综合利用气候预测数据的中长期光伏发电量预测方法。首先,在基于气候预测数据的发电量预测框架中,... 详细信息

光伏发电在能源结构中的重要性不断凸显,而提高光伏发电量预测的准确性成为当前研究的关键问题。针对中长期光伏发电量预测问题,提出一个综合利用气候预测数据的中长期光伏发电量预测方法。首先,在基于气候预测数据的发电量预测框架中,根据气候预测数据特点和预测周期划分多重子模型以充分利用气候预测数据信息。其次,在进行数据预处理后,通过对气候特征衍生与交叉、特征筛选和选择,充分挖掘气候特征的高价值信息。然后,采取一种两重多阶段超参数寻优策略,对极端梯度增强(extreme gradient boosting, XGBoost)超参数进行调整以优化预测模型。最后,在真实光伏发电量数据上,以MAPE为标准评估预测水平,验证所提中长期光伏发电量预测方法的有效性。相关实验结果表明该方法可以有效提高光伏发电量预测精度。

关键词：气候预测数据 XGBoost 中长期预测光伏发电量预测特征工程

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基于曲线拟合误差估计的阻抗优化识别方法

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 1-9页

作者：彭阳王跃刘永慧郜凯杰西安交通大学电气工程学院电气绝缘与电力设备国家重点实验室陕西西安710049

在雷达系统、舰船系统、数据中心等大型复杂系统中,供配电系统变流器端口阻抗信息的完整、快速、准确获取,是研判系统可靠性的重要基础。现有研究大都使用分段线性拟合值方法进行阻抗识别,不仅需要大量阻抗测量才能获得完整的阻抗特性,... 详细信息

在雷达系统、舰船系统、数据中心等大型复杂系统中,供配电系统变流器端口阻抗信息的完整、快速、准确获取,是研判系统可靠性的重要基础。现有研究大都使用分段线性拟合值方法进行阻抗识别,不仅需要大量阻抗测量才能获得完整的阻抗特性,并且可能因过度测量而对系统的正常运行造成干扰。针对这些问题,从阻抗特性曲线的非线性拟合入手,提出一种“非线性曲线拟合、全局误差估计、优选测量点频率”的阻抗识别方法,实现基于曲线拟合误差估计的测量点优化选择,以较少阻抗测量代价获取宽频带阻抗特性。与现有的方法相比,所提方法更有助于测量点的合理选择、阻抗谐振峰的准确识别,从而更高效地实现宽频带阻抗的识别,为复杂供配电系统运行状况的研判提供可靠依据。算例仿真证实了所提方法的有效性。

关键词：非线性曲线拟合在线阻抗识别误差估计广义加性模型

扩展目标跟踪Student’s t逆Wishart平滑算法

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电子与信息学报 2024年

作者：陈辉张丁丁连峰韩崇昭西安交通大学自动化科学与工程学院兰州理工大学电气工程与信息工程学院

脉冲干扰和离群量测信息等因素通常会导致异常的厚尾噪声，这使得以高斯假设为前提的扩展目标跟踪(ETT)估计器的性能急剧降低，针对该问题该文提出一种基于扩展目标随机矩阵模型(RMM)的Student’s t逆Wishart平滑(StIWS)算法。首先，将... 详细信息

脉冲干扰和离群量测信息等因素通常会导致异常的厚尾噪声，这使得以高斯假设为前提的扩展目标跟踪(ETT)估计器的性能急剧降低，针对该问题该文提出一种基于扩展目标随机矩阵模型(RMM)的Student’s t逆Wishart平滑(StIWS)算法。首先，将目标的运动状态以及过程噪声和量测噪声建模为Student’s t分布以表征异常噪声对扩展目标概率分布的影响，将目标扩展状态建模为服从逆Wishart分布的随机矩阵。然后，在Student’s t贝叶斯平滑框架下，详细推导了能在扩展目标的多重特征动态演变的过程中有效估计目标状态的StIWS算法。最后，通过扩展目标跟踪的仿真实验结果和真实场景实验结果验证了所提算法的有效性。

关键词：扩展目标跟踪 Student’s t平滑逆Wishart分布厚尾噪声

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基于SDN的配电网信息-物理协同恢复策略

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4193-4209,I0003页

作者：钟剑陈晨别朝红电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学电气工程学院) 陕西省西安市710049

随着智能电网的快速发展,配电网中信息物理耦合关系日益紧密。这种耦合性使得配电网更容易被多方面极端事件所影响,在通信网络发生故障时会降低系统的态势感知和控制能力,从而制约配电网的灾后负荷恢复能力,因此通信网络恢复对灾后配电... 详细信息

随着智能电网的快速发展,配电网中信息物理耦合关系日益紧密。这种耦合性使得配电网更容易被多方面极端事件所影响,在通信网络发生故障时会降低系统的态势感知和控制能力,从而制约配电网的灾后负荷恢复能力,因此通信网络恢复对灾后配电网负荷恢复至关重要。该文提出一种通信网络恢复和负荷恢复的协同优化决策方案,该方案将环网通信网络与软件定义网络(software defined networking,SDN)技术相结合,灵活恢复灾后的配电网通信网络,进而控制配电网拓扑重构形成以分布式电源为中心的微电网以恢复负荷电力供应,并进一步使用一种信息物理协同的启发式计算方法实现恢复方案的快速计算。最后,使用IEEE 33节点和IEEE 123节点测试系统验证所提出方法的优点和有效性。

关键词：信息物理电力系统配电网灾后恢复软件定义网络信息物理耦合微网重构

锂离子电池储能电站的热失控状态检测与安全防控技术研究进展

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高电压技术 2024年

作者：孟国栋李雨珮唐佳顾颐金阳陈欣成永红西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室郑州大学电气与信息工程学院

锂离子电池具有能量密度大、使用寿命长、工作温度范围宽、自放电小等优点，是我国电化学储能电站的主流电池技术。然而，在加热、过充等恶劣工况下，锂离子电池易发生热失控引发火灾甚至爆炸，因此其安全问题已逐渐成为锂离子电池储能... 详细信息

锂离子电池具有能量密度大、使用寿命长、工作温度范围宽、自放电小等优点，是我国电化学储能电站的主流电池技术。然而，在加热、过充等恶劣工况下，锂离子电池易发生热失控引发火灾甚至爆炸，因此其安全问题已逐渐成为锂离子电池储能电站建设及大规模应用的首要问题。本文系统分析了锂离子储能电池热失控的诱因、电池内部反应过程及外部特征参量的变化规律，重点总结了当前主要的电池热失控状态检测技术、智能诊断算法及储能电站安全防控技术，最后对储能电站热失控状态检测及安全防控技术进行了总结和展望。

关键词：锂离子电池储能电站热失控状态检测安全防控

基于Transformer复杂运动辨识的机动星凸形扩展目标跟踪方法

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雷达学报（中英文） 2024年第3期13卷 629-645页

作者：陈辉边斌超连峰韩崇昭兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050 西安交通大学自动化科学与工程学院西安710049

针对复杂的机动扩展目标跟踪问题,利用Transformer网络设计了一种有效的星凸不规则形状机动扩展目标跟踪方法。首先,该文研究利用alpha-shape算法建立了星凸形状的变化模型,实现了静态场景下的星凸形扩展目标的形状估计。然后,通过对目... 详细信息

针对复杂的机动扩展目标跟踪问题,利用Transformer网络设计了一种有效的星凸不规则形状机动扩展目标跟踪方法。首先,该文研究利用alpha-shape算法建立了星凸形状的变化模型,实现了静态场景下的星凸形扩展目标的形状估计。然后,通过对目标状态转移矩阵进行重新设计,结合Transformer网络对机动扩展目标运动状态转移矩阵进行实时估计,实现了对复杂机动目标运动过程的精准跟踪。进一步地,将估计得到的形状轮廓与运动状态进行融合,最终实现了对星凸形机动扩展目标的实时跟踪。最后,通过构造复杂的机动扩展目标跟踪场景,利用多重性能指标测试算法对形状和运动状态的综合估计性能,验证了算法的有效性。

关键词：扩展目标跟踪机动目标 Transformer 星凸形弗雷歇距离-面积误差