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不确定电液伺服系统的时变输出约束自适应滤波控制

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北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1819-1828页

作者：潘昌忠何广李智靖周兰熊培银湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411100

针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具... 详细信息

针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具有较好的瞬态和稳态性能;设计径向基函数(RBF)神经网络及权重自适应学习律,在线逼近由模型不确定性和未知干扰组成的复合干扰,并将逼近值用于反馈控制;采用二阶指令滤波反步法设计状态反馈控制律和误差补偿机制,避免反步设计中“计算爆炸”的问题,同时消除滤波误差,提高系统位置跟踪精度;依据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统中所有误差信号的收敛性。仿真结果表明:系统的稳态误差在所提方法下约为3.48×10^(-8)m,相比于其他控制方法,跟踪误差始终约束在时变的约束边界内,跟踪精度和控制性能均得到提升。

关键词：电液伺服系统时变障碍Lyapunov函数径向基函数神经网络指令滤波误差补偿反步法

邻域自适应粒子群算法求解地源热泵区域能源系统鲁棒优化调度问题

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控制理论与应用 2024年第6期41卷 1089-1100页

作者：吴亮红王维张红强贾睿湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201

针对地源热泵区域能源系统中冷热负荷和机组效能的不确定性,本文提出了一种考虑双重不确定性的鲁棒优化调度方法.首先,基于多面体不确定模型描述调度模型中的鲁棒变量.然后,针对建筑冷热负荷不确定性,采用对偶原理将双层优化模型等价为... 详细信息

针对地源热泵区域能源系统中冷热负荷和机组效能的不确定性,本文提出了一种考虑双重不确定性的鲁棒优化调度方法.首先,基于多面体不确定模型描述调度模型中的鲁棒变量.然后,针对建筑冷热负荷不确定性,采用对偶原理将双层优化模型等价为单层优化模型;对于机组效能不确定性,采用场景法进行分析.最后,采用多目标优化约束处理方法处理鲁棒优化调度模型中的约束条件.同时,为更加高效、准确求解所构建的优化调度模型,提出了一种邻域自适应粒子群优化算法(NAPSO).实验结果表明,在制冷和制热工况下,与经验运行策略相比,本文所提方法可分别减少7.22%和5.55%的系统运行成本,是一种解决地源热泵区域能源系统鲁棒优化调度的有效方法.

关键词：地源热泵鲁棒优化调度邻域自适应粒子群优化不确定性

适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3746-3760页

作者：潘俊良王明渝重庆大学电气工程学院重庆400044

随着海上风电发电容量的增大与离岸距离的增加,全直流型海上风电系统的优势越发明显。高压DC-DC变换器是该系统的核心部件,承担直流升压与输电的关键功能。对此,该文提出一种适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器,不... 详细信息

随着海上风电发电容量的增大与离岸距离的增加,全直流型海上风电系统的优势越发明显。高压DC-DC变换器是该系统的核心部件,承担直流升压与输电的关键功能。对此,该文提出一种适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器,不受大功率中频高压变压器制造工艺的限制,无变压器结构使其能工作在更高频率,减少内部无源器件,实现轻量化。在高升压比应用场景中,变换器内部大部分功率器件为二极管,可节省控制单元,并降低成本。与电流连续模式相比,当内部二极管半桥工作在电流断续模式时,该变换器能在仅增加少量通态损耗的前提下实现内部功率器件的软开关。此外,该变换器采用准方波调制时,电流断续模式能避免内部串联二极管承受高dv/dt。最后,通过样机实验验证了该变换器拓扑的可行性与参数设计方法的正确性。

关键词：海上风电高压直流输电 DC-DC变换器模块化飞跨电容

快速刀具伺服系统位置域重复控制设计及其数字实现

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自动化学报 2024年第7期50卷 1432-1444页

作者：周兰杨秦潘昌忠肖文彬李美柳湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411201

在非圆零件车削过程中,快速刀具伺服(Fast tool servo,FTS)的运动精度直接影响零件的加工质量.主轴变速加工使得FTS的参考目标信号周期时变而不确定,这对实现其渐近跟踪提出了极大的挑战.本文利用FTS的位置域周期特性,提出一种基于位置... 详细信息

在非圆零件车削过程中,快速刀具伺服(Fast tool servo,FTS)的运动精度直接影响零件的加工质量.主轴变速加工使得FTS的参考目标信号周期时变而不确定,这对实现其渐近跟踪提出了极大的挑战.本文利用FTS的位置域周期特性,提出一种基于位置域重复控制和时域速度反馈镇定的FTS系统复合控制设计方法,并给出位置域改进型重复控制器(Spatial modified repetitive controller,SMRC)的数字实现算法,实现对时变周期参考目标信号的高精度跟踪.首先,建立包含位置相关时变周期参考目标信号内模的SMRC,并引入位置域相位超前装置对镇定补偿器引起的相位滞后进行补偿,在此基础上构建复合控制律.然后应用小增益定理和算子理论,推导出控制系统的稳定性条件,在保持系统采样频率不变的条件下,应用插值法建立SMRC的数字实现算法,确保位置域重复控制和时域镇定控制器的同步执行.最后,通过仿真验证所设计的FTS控制系统具有满意的时变周期跟踪性能和鲁棒性,并通过与其他位置域重复控制方法的比较,说明所提方法同时具有更好的暂态和稳态性能.

关键词：快速刀具伺服时变周期信号重复控制位置域数字实现

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基于改进YOLOv5s轻量化带钢表面缺陷检测方法

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光电子．激光 2024年第7期35卷 723-730页

作者：苏盈盈何亚平邓圆圆刘兴华阎垒斯洪云重庆科技大学电气工程学院重庆401331

针对YOLOv5s模型参数量大、难以在嵌入式设备上部署的问题,设计了一种轻量化的YOLOv5s带钢表面缺陷检测方法。首先将主干网络中的部分卷积层替换为多分枝结构的RepGhost,增强了主干对特征信息的提取能力,推理时可以转化为单分支结构,保... 详细信息

针对YOLOv5s模型参数量大、难以在嵌入式设备上部署的问题,设计了一种轻量化的YOLOv5s带钢表面缺陷检测方法。首先将主干网络中的部分卷积层替换为多分枝结构的RepGhost,增强了主干对特征信息的提取能力,推理时可以转化为单分支结构,保证了检测速度。其次提出了一种轻量级的FPN网络(GG-FPN),其中的G-Ghost用于削减C3模块中的冗余参数,而GSConv则利用大卷积核的深度可分离卷积和分支结构,保证精度和速度的双提升。实验表明,在NEU-DET数据集上,GG-FPN模型参数量较原FPN减少了24.7%,GFLOPs降低了20.6%。对于整个模型,改进的算法mAP仅损失1.9%,参数量较YOLOv5s减少了37.5%,GFLOPs降低了33.1%,检测速度达到187 frame/s,更好地均衡了检测的速度与精度。

关键词： YOLOv5s G-Ghostnet 缺陷检测 RepGhost GSConv 轻量化模型

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填装材料CT图像中脱粘缺陷识别与深度测量

电子测量与仪器学报 2024年第1期38卷 178-186页

作者：钟翼龙张晓凤刘祎斌王小荣重庆科技大学电气工程学院重庆401331 重庆科技大学建筑工程学院重庆401331

脱粘缺陷是影响填装材料物理安全性能的重要指标,计算机层析成像(CT)是进行脱粘缺陷检测的有效方法。但填装材料脱粘缺陷紧贴外轮廓、面积小,对比度低,分割时易受其他信息干扰,传统活动轮廓模型难以适用。本研究提出了一种基于SoftMax... 详细信息

脱粘缺陷是影响填装材料物理安全性能的重要指标,计算机层析成像(CT)是进行脱粘缺陷检测的有效方法。但填装材料脱粘缺陷紧贴外轮廓、面积小,对比度低,分割时易受其他信息干扰,传统活动轮廓模型难以适用。本研究提出了一种基于SoftMax和正则项的Chan-Vese (SRCV)模型用于填装材料脱粘缺陷分割,系统比较了SRCV模型与多种活动轮廓模型对脱粘缺陷分割效果的差异,利用不同图片分割效果揭示了SRCV模型的抗干扰能力和兼顾全局与局部信息的能力,利用分割曲线的欧氏距离实现脱粘深度测量。研究结果表明,SRCV模型对填装材料脱粘缺陷分割更贴近脱粘边缘,分割曲线更光滑,准确度达99.56%,Dice系数为99.82%,脱粘深度误差不超过6%,特别适用于有大量干扰信息的微小脱粘缺陷的分割,较其他活动轮廓模型具有明显的优势。

关键词： SoftMax 活动轮廓模型脱粘缺陷识别与分割脱粘深度测量填装材料

电网故障下含直驱风电机组的电力系统频率动态响应分析

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 111-121页

作者：欧阳金鑫余建峰张澳归皇甫百香姚骏重庆大学电气工程学院重庆市400044

电网受扰后基于模型解析的频率响应分析对电力系统安全评估与紧急控制具有重要意义。电网发生故障时,直驱风电机组(DDWT)并网点电压幅值跌落引发控制器暂态响应,同时电压相位突变引发锁相暂态响应,锁相暂态响应又通过变流器控制传导产... 详细信息

电网受扰后基于模型解析的频率响应分析对电力系统安全评估与紧急控制具有重要意义。电网发生故障时,直驱风电机组(DDWT)并网点电压幅值跌落引发控制器暂态响应,同时电压相位突变引发锁相暂态响应,锁相暂态响应又通过变流器控制传导产生功率控制误差,可能导致现有以负荷突变场景为对象的频率特性分析产生较大偏差。为此,提出了电网故障下DDWT锁相偏差的量化方法;解析了锁相偏差经DDWT变流器控制的传导路径,提出了锁相暂态响应导致DDWT功率控制误差的机理及其计算方法;建立了电网故障下含DDWT的电力系统频率响应模型,提出了锁相暂态响应影响下系统频率变化率和最大频率偏差的计算方法,解析了电网故障下考虑DDWT功率控制误差的电力系统频率动态响应特性,并通过算例分析验证了所提方法的有效性。

关键词：直驱风电机组(DDWT) 频率动态响应电网故障锁相环暂态响应功率控制

改进MADDPG算法的非凸环境下多智能体自组织协同围捕

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计算机科学与探索 2024年第8期18卷 2080-2090页

作者：张红强石佳航吴亮红王汐左词立陈祖国刘朝华陈磊湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201

针对多智能体在非凸环境下的围捕效率问题,提出基于改进经验回放的多智能体强化学习算法。利用残差网络(ResNet)来改善网络退化问题,并与多智能体深度确定性策略梯度算法(MADDPG)相结合,提出了RW-MADDPG算法。为解决多智能体在训练过程... 详细信息

针对多智能体在非凸环境下的围捕效率问题,提出基于改进经验回放的多智能体强化学习算法。利用残差网络(ResNet)来改善网络退化问题,并与多智能体深度确定性策略梯度算法(MADDPG)相结合,提出了RW-MADDPG算法。为解决多智能体在训练过程中,经验池数据利用率低的问题,提出两种改善经验池数据利用率的方法;为解决多智能体在非凸障碍环境下陷入障碍物内部的情况(如陷入目标不可达等),通过设计合理的围捕奖励函数使得智能体在非凸障碍物环境下完成围捕任务。基于此算法设计仿真实验,实验结果表明,该算法在训练阶段奖励增加得更快,能更快地完成围捕任务,相比MADDPG算法静态围捕环境下训练时间缩短18.5%,动态环境下训练时间缩短49.5%,而且在非凸障碍环境下该算法训练的围捕智能体的全局平均奖励更高。

关键词：深度强化学习 RW-MADDPG 残差网络经验池围捕奖励函数

一种基于Dirac半金属的可调控极化偏转器件的仿真分析

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电子学报 2024年第5期52卷 1488-1495页

作者：邓嘉豪熊汉李媛张淮清重庆大学微电子与通信工程学院重庆401331 重庆大学电气工程学院重庆400044

本文提出了一种基于体Dirac半金属(Bulk Dirac Semimetal,BDS)的动态超材料结构极化偏转器.与传统的极化偏转器不同,该偏转器可以通过改变费米能级来动态控制偏振转换率和不对称传输.模拟结果表明,当BDS的费米能级调整为90 meV时,偏转... 详细信息

本文提出了一种基于体Dirac半金属(Bulk Dirac Semimetal,BDS)的动态超材料结构极化偏转器.与传统的极化偏转器不同,该偏转器可以通过改变费米能级来动态控制偏振转换率和不对称传输.模拟结果表明,当BDS的费米能级调整为90 meV时,偏转器的偏振转换率在1.085~1.872 THz频率范围内都保持在90%以上(带宽为0.787 THz),在1.159 THz处偏振转换率达到峰值98%.该偏振转换器的不对称传输参数在1.229~1.831 THz大带宽范围内大于60%.本文还研究了偏振旋转角、椭圆度角、表面电流和电场分布情况以阐明该器件的极化转换特性和物理机制;通过施加栅极电压控制BDS费米能级,实现了对该极化偏转器的偏振转换率以及不对称传输的动态调谐.该极化偏转器的可调谐不对称传输特性,为基于动态不对称传输所设计的多路复用器、太赫兹二极管等设备的制造提供了新的思路.

关键词：极化偏转不对称传输 Dirac半金属可调性超材料太赫兹