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板带轧机主传动系统的鲁棒故障检测与重构

振动．测试与诊断 2023年第1期43卷 96-102,200页

作者：张瑞成李志文梁卫征华北理工大学电气工程学院唐山063210

考虑模型的非线性摩擦阻尼和主传动系统在轧制过程中受到外部干扰的情况,建立了板带轧机主传动系统的数学模型。针对该系统,设计了一种非线性未知输入观测器(unknown input observer,简称UIO)并用于轧机主传动系统的故障检测和故障重构... 详细信息

考虑模型的非线性摩擦阻尼和主传动系统在轧制过程中受到外部干扰的情况,建立了板带轧机主传动系统的数学模型。针对该系统,设计了一种非线性未知输入观测器(unknown input observer,简称UIO)并用于轧机主传动系统的故障检测和故障重构。为了增强残差对故障信号的灵敏度,提高观测器故障检测精度,构建未知输入观测器,将外部干扰从残差中解耦。利用H∞性能指标提高观测器对故障重构的鲁棒性,采用Lyapunov稳定性理论进行误差动态系统的收敛性分析。为了改进观测器的设计过程,把增益矩阵求解问题转化为受线性矩阵不等式(linear matrix inequality,简称LMI)约束的优化问题。将产生的残差与设定的阈值进行对比,实现故障的检测并完成故障重构。通过对2 030 mm冷连轧机F4号机架主传动系统的仿真研究,验证了该观测器可以准确地对系统状态进行跟踪,并能够检测和估计出主传动系统的故障。

关键词：故障诊断轧机主传动故障重构未知输入观测器 H∞性能指标线性矩阵不等式

运动晶界与调幅分解相互作用过程的相场法研究

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物理学报 2022年第7期71卷 323-329页

作者：郭灿赵玉平邓英远张忠明徐春杰西安理工大学材料科学与工程学院西安710048

晶界控制的调幅分解对材料微观组织及性能有着十分重要的影响,然而,限于研究手段,我们对晶界与调幅分解间相互作用过程及机制的认识仍存在不足.本文采用相场法模拟了实际多晶体系的调幅分解过程,研究了晶界曲率及晶界处原子扩散速率对... 详细信息

晶界控制的调幅分解对材料微观组织及性能有着十分重要的影响,然而,限于研究手段,我们对晶界与调幅分解间相互作用过程及机制的认识仍存在不足.本文采用相场法模拟了实际多晶体系的调幅分解过程,研究了晶界曲率及晶界处原子扩散速率对调幅组织形貌的影响,并讨论了调幅分解与晶界迁移的相互作用关系.结果表明,晶界能够促进并调制调幅组织形貌,晶界附近为各向异性调幅组织,晶粒内部为各向同性双连通调幅组织;随着晶界曲率增大,调幅组织由垂直晶界转变为平行晶界;调幅分解速度随着晶界原子扩散系数的增大而增大,而调幅分解过程中的晶界迁移速度则随着晶界原子扩散系数的增大表现为先减小后增大;三维模拟结果与二维模拟结果相一致.

关键词：调幅分解晶界曲率晶界迁移

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有源调谐型混合滤波器的重复控制策略研究

电力电子技术 2022年第9期56卷 38-40,45页

作者：邓亚平同向前贾颢西安理工大学电气工程学院陕西西安710048 西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

以有源调谐型混合滤波器(ATHPF)作为研究对象,其特征在于有源电力滤波器(APF)直接并联于无源滤波支路中滤波电抗器的两端。其中,APF补偿电流的跟踪效果直接影响着滤波器的滤波效果。因此,这里结合重复控制原理,实现对APF补偿电流的高精... 详细信息

以有源调谐型混合滤波器(ATHPF)作为研究对象,其特征在于有源电力滤波器(APF)直接并联于无源滤波支路中滤波电抗器的两端。其中,APF补偿电流的跟踪效果直接影响着滤波器的滤波效果。因此,这里结合重复控制原理,实现对APF补偿电流的高精度、无静差跟踪控制,从而提升滤波器的滤波效果。在此基础上进一步搭建了实验平台,通过对重复控制和三角波比较控制方式的对比,验证了所提理论分析的正确性和可行性。

关键词：混合滤波器补偿电流重复控制

考虑天然气动态特性的电-气综合能源系统经济优化调度

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电网技术 2021年第4期45卷 1304-1310页

作者：张惠智程志韬贾嵘周承文李梦阳西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710048

针对综合能源系统经济优化调度中,天然气模型大多采用理想假设条件,建模分析结果不够精确的问题,提出了一种考虑天然气流动特性的天然气动态模型。首先,采用特征线法对天然气数学模型进行线性化处理,得到天然气动态模型,依据该模型可计... 详细信息

针对综合能源系统经济优化调度中,天然气模型大多采用理想假设条件,建模分析结果不够精确的问题,提出了一种考虑天然气流动特性的天然气动态模型。首先,采用特征线法对天然气数学模型进行线性化处理,得到天然气动态模型,依据该模型可计算得出天然气流量和压强。其次在电-气综合能源系统模型的基础上,建立以运行成本最低为目标函数的电-气综合能源系统经济优化调度模型,根据已计算得出的天然气流量和压强进行经济优化调度分析。通过仿真算例分析验证得出,所提出的天然气动态模型比天然气稳态模型更能真实反映天然气流动过程,依据该模型可得到更准确的电-气综合能源系统经济优化调度方案,有效提高了可再生能源的消纳率和能源利用效率。

关键词：综合能源系统天然气动态过程特征线法粒子群算法经济优化

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基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流互感器设计

仪器仪表学报 2023年第4期44卷 228-237页

作者：邸志刚陈佳旗贾春荣丁笑旺卓越华北理工大学电气工程学院唐山063210

电流互感器作为一次侧电流的常用计量设备之一,它在电力系统的交流电测量、继电保护、电力设备检修控制等相关领域均具有十分重要的地位。针对传统电流互感器存在的线性度低、抗干扰能力差及精度低等问题,尤其在工频小电流精确测量这一... 详细信息

电流互感器作为一次侧电流的常用计量设备之一,它在电力系统的交流电测量、继电保护、电力设备检修控制等相关领域均具有十分重要的地位。针对传统电流互感器存在的线性度低、抗干扰能力差及精度低等问题,尤其在工频小电流精确测量这一难题方面更是捉襟见肘。鉴于此,本文提出一种基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流互感器。该互感器利用电流经过电阻所产生的焦耳热改变光纤中的光信号特征,从而引起马赫-曾德干涉仪的输出信号变化,然后通过光电探测器完成对干涉仪的光信号捕捉,并将其转换为电信号输出,完成工频小电流检测。结构上通过采用PCB型罗氏线圈作为感应取电装置,并利用MATLAB完成其动态响应分析。另外针对信号采集、传输、处理过程中所出现的噪声信号,设计了基于FPGA技术的信号处理系统,以提高信噪比。最后通过实验对工频小电流进行测量,线性度为0.9961,检测精度可达到0.14%。实验结果表明提出的光纤电流互感器相较于传统光学电流互感器相比,具有更高的线性度和测量精度,为基于热效应的电流互感器发展提供了新的思路,也为工频小电流的测量提供了一种新的方法。

关键词：光纤电流互感器马赫-曾德干涉仪 FPGA 工频电流热效应

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柔性中压直流配电网线路加速纵联保护

电力系统自动化 2021年第9期45卷 80-88页

作者：李再男段建东路文超杜晓通西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710048

分布式能源蓬勃发展和城市直流负荷快速增长,进一步夯实柔性直流配电网在城市的重要地位。文中以四端柔性中压直流配电网为研究对象,针对架空线频发的瞬时故障,提出具有速动性工程需求的加速纵联保护方案。该保护方案由启动方案、重合... 详细信息

分布式能源蓬勃发展和城市直流负荷快速增长,进一步夯实柔性直流配电网在城市的重要地位。文中以四端柔性中压直流配电网为研究对象,针对架空线频发的瞬时故障,提出具有速动性工程需求的加速纵联保护方案。该保护方案由启动方案、重合闸后瞬时性故障判别、永久性故障类型和故障区域识别组成。为降低加速保护第1次动作造成的误动,设计启动方案用于避免干扰、断线和功率翻转等情况。直流断路器在故障后1~2 ms内启动跳闸,确保换流器中电力电子器件不受破坏且故障后不闭锁。重合直流断路器后识别为永久性故障时,利用重合后的电压电流故障信息,准确识别出故障类型和故障区域。在PSCAD上搭建四端直流配电网进行大量仿真测试,仿真结果表明所提加速保护方案可靠有效。

关键词：柔性直流配电网加速保护双端量保护直流断路器

基于相似日聚类和QR-CNN-BiLSTM模型的光伏功率短期区间概率预测

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高电压技术 2022年第11期48卷 4372-4384页

作者：王开艳杜浩东贾嵘刘恒梁岩王雪妍西安理工大学电气工程学院西安710048

精确的短期光伏功率区间概率预测可以有效量化光伏功率预测的不确定性,对于新型电力系统运行调度避险至关重要。为了提高模型预测性能,基于气象变量的数据特征提出模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类方法,将历史数据集聚类为晴天、晴转... 详细信息

精确的短期光伏功率区间概率预测可以有效量化光伏功率预测的不确定性,对于新型电力系统运行调度避险至关重要。为了提高模型预测性能,基于气象变量的数据特征提出模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类方法,将历史数据集聚类为晴天、晴转多云和阴雨天,采用与测试集具有相似天气类型的历史数据作为训练样本训练模型;集合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)模型出色的特征提取优势,双向长短期记忆(bidirectional long short term memory,BiLSTM)神经网络模型擅长双向捕捉长时间序列中长期依赖关系的优势,以及可生成区间预测结果的分位数回归(quantile regression,QR)模型,提出QR-CNN-Bi LSTM深度学习融合模型,计及筛选得到的多种气象因素,对光伏功率进行以5min为间隔的精细时间粒度分类区间预测,最后采用交叉验证和网格搜索方法的核密度估计给出概率密度预测结果。选取多种评价指标对提出的模型进行评价,并与QR-LSTM、QR-BiLSTM模型预测结果做对比分析,结果表明:1)FCM算法能有效实现光伏历史数据集的聚类;2)QR-CNN-BiLSTM融合模型能够生成以5min为间隔的高质量区间预测结果,95%置信预测区间综合评价指标平均值由QR-LSTM、QR-BiLSTM的0.1371、0.1288减小到0.0971;3)基于交叉验证和网格搜索方法的核密度估计能够实现可靠的光伏功率概率密度预测结果生成。

关键词：概率区间预测深度学习分位数回归核密度估计卷积神经网络双向长短期记忆神经网络

出菇次数调控菌糠基碳孔隙结构与载硫电极储锂性能分析

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农业工程学报 2022年第23期38卷 195-202页

作者：燕映霖杨媛媛谢易桂韦卓含赵颖娟邹一鸣冯祖飞杨蓉西安理工大学理学院西安710048 西安理工大学材料科学与工程学院西安710048

针对食用菌培养基废弃物(菌糠)的资源浪费与环境污染问题,该研究提出以不同出菇次数菌糠为原材料,高温碳化制备系列菌糠基多孔碳,并应用于锂硫电池正极中作为碳骨架材料,探究出菇次数对孔隙结构和电化学储锂性能的影响。结果表明,出菇1... 详细信息

针对食用菌培养基废弃物(菌糠)的资源浪费与环境污染问题,该研究提出以不同出菇次数菌糠为原材料,高温碳化制备系列菌糠基多孔碳,并应用于锂硫电池正极中作为碳骨架材料,探究出菇次数对孔隙结构和电化学储锂性能的影响。结果表明,出菇1次菌糠基多孔碳为蜂窝状网络结构,出菇3次菌糠基多孔碳为小颗粒状;出菇0、1、3次菌糠基多孔碳比表面积分别为147.54、270.88和258.39 m^(2)/g;出菇1次菌糠基多孔碳具有完整导电网络,载硫后相对于出菇0、3次菌糠基,表现出最高的可逆比容量(916.81 mAh/g)和较好的动力学性能。出菇1次菌糠基多孔碳经KOH活化后,获得具有发达三维孔道的海绵状多孔碳(AMRC-Ⅰ),比表面积增大为1591.06 m^(2)/g,孔径2~5 nm的介孔比例为88.03%,初始放电比容量为1111.31 mAh/g,100次循环后保持355.99 mAh/g的可逆比容量,循环更加稳定。该研究表明出菇次数可以调控菌糠基多孔碳的微观结构,进而影响载硫正极的电化学储锂性能,可为菌糠废弃物的高价值利用提供新思路。

关键词：碳化生物质比表面积出菇次数菌糠高介孔率锂硫电池

基于指标和自适应边界选择的高维多目标优化算法

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控制与决策 2022年第5期37卷 1183-1194页

作者：李二超魏立森兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050

多目标优化算法的主要目标是实现好的多样性和收敛性.传统的高维多目标优化算法,当目标维数增加时,选择方式难以平衡种群的收敛性与多样性.对此,提出一个基于指标和自适应边界选择的高维多目标优化算法.在环境选择中,首先计算种群中两... 详细信息

多目标优化算法的主要目标是实现好的多样性和收敛性.传统的高维多目标优化算法,当目标维数增加时,选择方式难以平衡种群的收敛性与多样性.对此,提出一个基于指标和自适应边界选择的高维多目标优化算法.在环境选择中,首先计算种群中两两个体的指标I;(x,y)作为第一选择标准;其次,提出一种自适应边界选择策略,利用种群进化信息对超平面系数进行模糊预测;再次,近似计算待选个体到超平面的范式距离作为第二选择标准;最后,将所提出算法与5种代表性的高维多目标算法进行比较,实验结果表明,所提出算法在处理复杂Pareto前沿高维多目标优化问题时,能在平衡收敛性与多样性的同时,更好地维护多样性.

关键词：指标模糊预测超平面自适应边界选择收敛性多样性