具有动态调节机制的多粒子群改进算法及应用

针对标准粒子群算法(standard particle swarm optimization,SPSO)的稳定性较差及易陷入局部收敛等缺陷,将粒子群体划分为多组粒子群,提出了一种子群粒子和其产生的精英粒子分两步协同进化的方案,采用混沌、高斯动态扰动粒子位置及云正态模型自适应动态调整惯性权重等动态调节机制优化粒子飞行轨迹,促进粒子又快又好的向群体最优目标飞行,以改善SPSO算法的全局寻优性能并提高多目标优化问题的多样性.采用新颖的误差适应度函数设计了FIR高通数字滤波器,并与基于RGA、PSO、CRPSO及典型Parks-McClellan算法的滤波器进行了对比与分析.仿真实验表明:基于具有动态调节机制的多粒子群改进算法及目标函数设计的滤波器,具有通带波动小,阻带衰减大的优势.     

Micro GC的低功耗数据采集电路设计

分析了micro GC的功能需求,在理论计算结果指导的基础上,从选用低功耗、低噪声的24 b Δ-Σ模数转换器ADS1255入手,设计了低功耗、低噪声的高共模电压容限全差分放大电路及其他应用外围电路,并对新设计的数据采集电路的热分布和系统性能进行了理论计算和实际测量.结果表明:新设计低功耗数据采集电路的消耗功耗降低了3.7 W,屏蔽盒内环境温度降低了11.7 ℃,所有重要芯片全部在其额定工作温度范围内,并且全部具有10 ℃以上的温度裕量,同时数据采集电路获得较低的噪声性能,ASTM值为1.24 μV,RMS值为0.85 μV,可以满足micro GC的功能需求.     

基于Kriging模型的改进协同优化算法

为了提高协同优化算法的求解效率,利用Kriging模型,构造系统级近似优化模型,提出了基于Kriging模型的改进协同优化算法.该算法采用置信域与均匀设计相结合的方法,完成近似模型的更新;采用序列二次规划算法,完成优化问题的求解.以经典函数和减速器设计为例,验证了改进协同优化算法.结果表明:该算法能提高计算效率,在减速器设计中,迭代次数减少50%左右.     

基于弹复力调整的高速列车群动态运行轨迹优化方法

为提高列车控制过程的自主性和智能性,研究了列车群动态运行过程,采用多智能体和图论方法构建了列车群分布式信息交互模型;以节能和准点为优化目标,以安全和乘客舒适度为约束条件,建立了列车群运行轨迹多目标优化模型,利用基于模拟退火思想改进的差分进化算法获取了列车群静态最优运行轨迹;在此基础上,为避免或消解列车运行过程中随机干扰导致的延误传播问题,针对移动闭塞系统,基于弹复力构建了信息交互支撑的列车群动态间隔调整机制,设计了列车群在线协同优化算法,实现了列车群运行轨迹的动态调整,最后采用武广高速铁路实际数据进行了仿真验证。研究结果表明:提出的在线协同优化算法可以有效提升最优解搜索能力,避免Pareto最优解集的频繁更新,在不同干扰场景下算法触发频率平均降低36.7%;在试验设计的一般干扰场景中,优化后的动态调整策略在保证列车群安全平稳运行的同时,将受扰列车的延误度由6.2%降至0,与立即恢复延误策略相比,节能率达4.8%;在试验设计的较大干扰场景中,受扰列车的延误度由13.1%降至1.4%,全局时间偏差恢复为0,节能率达1.8%。可见,提出的方法能够解决运行轨迹静态规划方式无法完全适应外部动态环境变化的问题,有效保障干扰情况下列车运行复合紊态的及时恢复。      

考虑频率波动的改进瞬时电压d-q分解算法

电压有效值的准确检测是分析电压暂降、波动和偏差的基础,是电压质量评估与抑制干扰首先要解决的重要问题.以单相电源为参考电压,采用60°延时方法构造虚拟的三相系统,借助d-q坐标变换可以对电压瞬时有效值进行计算.本文在该方法基本原理的基础上,分析了检测信号的频率波动对计算结果的影响,推导了频率波动误差公式,并在Matlab/Simulink平台下对推导结论进行了仿真验证,同时提出了基于u2d＋u2q项滤波和局部均值计算的改进算法.通过仿真对比改进算法与传统算法,结果表明,改进算法对频率波动信号电压有效值的计算更准确.     

基于云模型的改进粒子群PMSM参数辨识算法

针对永磁同步电机传统参数辨识方法存在的缺陷,提出了一种基于云模型的改进粒子群参数辨识算法.该算法首先采用高频电压注入法建立高频电压方程,通过滤波处理获取高低频信号构建四阶满秩实时电机辨识模型;将云模型理论与粒子群算法相结合,采用正态云发生器对粒子进化变异操作建模,实现了自适应动态调节粒子的搜索范围,有效克服早熟收敛,保证了辨识参数为全局最优解.实验表明该辨识方法寻优能力强,搜索精度高,稳定性好,具有良好的动态性能.     

基于MSP430的倒计时交通信号控制器设计

太阳能供电的交通信号控制器对光照的依赖性较大,基于MSP430超低功耗微控制芯片,设计了一种低成本、低功耗的倒计时交通信号控制器,并通过RS—232串口实现和上位机的联网通讯.实验结果表明：本系统控制信号灯稳定可靠,功耗超低,可用于太阳能供电的环境.     

一种极低功耗运算放大器的设计与仿真

为了满足低电压低功耗的应用需求,本文利用MOSFET在亚阈区的超低功耗特性,实现了一种带共模反馈的亚阈运算放大器.该亚阈运算放大器结构简单,采用TSMC 0.18μm工艺实现,且工作于1.2 V电源电压下.通过Synopsys Hspice仿真,结果表明,该电路在输出负载为0.5pF时直流增益为70.97 dB、单位增益带宽6.346 MHz、相位裕度85.76°、正负压摆率分别为3.58V/μs和-3.58 V/μs,功耗仅为4.80μW.     

一种带有分段曲线校正带隙基准源的设计探讨

设计了一种无外加启动电路的带隙基准电压源,采用交叉耦合增益级带隙基准源,将无需外加启动电路便可实现其功能,减小了整个电路的面积和功耗;在该带隙基准源后级联一级分段曲线校正电路,有效降低了输出电压的温度系数,得到不随温度变化的稳定输出电压.与传统带隙基准电路相比,得到较小的功耗和温度系数.最终实现一个电源电压为1.8 V,在-75℃～125℃温度范围内温度系数为8.8×10~(-6)℃~(-1)、功耗为100 nW的带隙基准电路.该电路可承受1.6 V到3.0 V的电源电压的变化.基于0.18μm CMOS工艺进行电路设计,利用Cadence工具进行电路仿真验证.     

基于MPC算法的电力系统负荷频率控制

针对在大规模电力系统互联情况下如何准确、快速控制系统负荷频率的问题,本文结合模型预测控制算法（MPC）,提出了一种多区域电力系统负荷频率控制方法.该方法实现了超前预测、多约束条件滚动优化和反馈校正,克服了传统PI调节方法对系统参数的敏感性,提高了负荷频率控制系统的稳定性和鲁棒性.文中对三区域电力系统进行建模,并在每个系统中设置了MPC控制器和PI控制器.仿真表明,在多区域系统、多约束条件下MPC算法在频率控制的稳定性和快速性方面远优于PI算法;当系统参数偏移10%时,MPC算法仍能保证控制性能.     

低成本高精度小型智能测温仪设计与实现

基于模块化设计思想,采用Atmegal6单片机,实现了高精度测量、高可靠性、低功耗的小型智能测温仪的设计．该系统运用软件编程的方法,将Atmegal6单片机自带的10位A／D转换器分辨精度提高到了11位,使系统的输出显示精度提高了一倍．该系统能方便的与计算机终端相连,从而能建立大型的温度监测系统．     

Decomposing and Cluster Refinement Design Method for Application-Specific Network-on-Chips

Along with higher and higher integration of intellectual properties (IPs) on a single chip, traditional bus-based system-on-chips (SoC) meets several design difficulties (such as low scalability, high power consumption, packet latency and clock tree problem). As a promising solution, network-on-chips (NoC) has been proposed and widely studied. In this work, a novel algorithm for NoC topology synthesis, which is decomposing and cluster refinement (DCR) algorithm, has been proposed to minimize the total power consumption of application-specific NoC. This algorithm is composed of two stages: decomposing with cluster generation, and cluster refinement. For partitioning and cluster generation, an initial low-power solution for NoC topology is generated. For cluster refinement, the clustering is optimized by performing floorplan to further reduce power consumption. Meanwhile, a good tradeoff between power consumption and CPU time can be achieved. Experimental results show that the proposed method outperforms the existing work.     

北京地铁电能与水量消耗分析

由于北京地铁大运量的特点,使总能耗量相当巨大,因而节能降耗十分必要.本文针对北京地铁每条线路的实际能量消耗、列车的牵引用电消耗和其他所有动力用电消耗进行了分析,对于地铁各线路的水量消耗作了调查,所得结论可为节能型地铁的设计和运营提供依据.     

城市污水处理厂运行能耗影响因素分析

采用描述统计、聚类分析、非参数检验等方法,对我国1 441座城市污水处理厂2011年的能耗状况及影响因素进行了统计分析和定量规律识别.目前我国城市污水处理厂平均电耗为0.292 kW· h/m3,有87％以上的污水处理厂电耗不超过0.480 kW· h/m3.对污水厂处理工艺、设计规模、实际排放标准等对能耗影响规律的分析结果表明：相同工艺、相同出水标准、不同规模的污水处理厂,其规模越大,能耗越小;相同工艺和规模的污水处理厂,单位水量电耗和单位耗氧污染物削减电耗都随排放级别的提高而增加.     

插电式四驱混合动力汽车控制策略设计及优化

为有效识别驾驶员的驾驶意图,在保障插电式四驱混合动力汽车动力性的基础上,提高其燃油经济性,提出了一种转矩识别系数计算方法,设计了基于发动机输出转矩最优能量管理控制策略,讨论了每种工作模式的判别条件以及转矩分配方法.为避免单一优化算法运算时间长、容易陷入局部最优的固有缺陷,使用优拉丁超立方的方法进行试验设计,利用径向基函数神经网络(radial basis function, RBF)建立近似模型,使用多岛遗传算法对近似模型进行了优化.研究结果表明:对优化后的控制策略进行离线仿真得出,混合动力汽车在满足动力性能的前提下,百公里油耗降低了16.4%;将优化后的控制策略在dSPACE上进行硬件在环试验表明,所制定的控制策略,可以实现基本的能量管理,且加入转矩识别之后平均车速误差降低了39.9%,百公里油耗降低了8.5%.      

串联半桥式场效应管弧焊逆变器可靠性分析

在建立了串联半桥式场效应晶体管弧焊逆变器主回路工作过程数学模型的基础上，讨论了电路主要参数对逆变器工作过程及其可靠性的影响，指出了弧焊逆变器设计中应注意的问题。     

Experimental study on frictional and sealing performances of packing rings in an oil-free gas compressor

To enhance the reliability and to extend service life of packing rings, tribological and sealing performances are investigated based on the experimental results. Friction force, leakage rate and power consumption of three materials of pressure packing seals are measured in a refitted vertical gas compressor. The rings are made of common filled polytetrafluroethylene (Filled PTFE), PTFE reinforced with 30% mass fraction carbon fiber (30%CF+PTFE), and carbon-carbon composites infiltrated with PTFE (C/C+PTFE), respectively. It is found that packing rings will periodically vibrate with the periodic vibration of pressure packing after the travel direction of motion abruptly turns to the reverse direction. Furthermore, the amplitude of vibration slows down with the increasing crank angle. Approximate value of friction force is available by multiple-point fast Fourier transformation (FFT) employed to process the experimental results by reducing the impact of vibration to a great extent. Of three materials of rings employed in experiments, Filled PTFE presents minimal leakage rate accompanied with maximum power consumption. And 30%CF+PTFE exhibits minimum friction power and moderate leakage rate. As for C/C+PTFE, its high mechanical and thermal properties are favorable factors to enhance the ability of operating under high pressure and velocity and to improve the wear resistance. Unfortunately, this also leads to a large leakage rate. Comprehensive consideration should be taken into to evaluate the availability, reliability and service life for a type of packing ring under dry running conditions.     

三相永磁同步无感无刷直流电机控制系统设计

三相永磁同步无感无刷直流电机具有快速性、可靠性、可控性、体积小、重量轻、节能、耐受环境和经济性等方面明显的优势。利用无刷电机绕组中的反电动势过零点法检测电机转子的位置,从而实现无位置传感器的无刷电机的控制。硬件设计中,采用MC9S08DZ60微控制器作为智能单元,对反电动势过零检测电路、功率驱动电路进行了设计。软件设计中,根据电机反电动势过零信号控制驱动电路准确换相,结合PID调速控制使电机转速稳定。本系统具有可靠性高、价格低廉等特点,对于实车电机控制具有一定的现实意义。     

磁浮列车非接触式供电技术

针对高速磁浮列车在狭窄空间内高经济性、高可靠性车载供电需求，在耦合磁路、电气性能仿真、设计优化基础上，提出一种发射端多匝线圈且无磁芯、拾取端类似双U型耦合磁路结构的非接触供电系统（inductive power supply，IPS），该系统采用了理论设计、仿真分析以及试验验证相结合的研究方法. 首先，根据高速磁浮列车供电需求，通过理论计算确定各设备主要参数，完成IPS系统设计方案；然后，进行耦合磁路设计及仿真分析:利用Maxwell软件对多种耦合磁路进行3D仿真分析，确定耦合磁路最优设计方案，开展三维电磁仿真得到拾取装置与地面发射线圈间互感；紧接着，进行电气性能仿真分析:利用Matlab软件建立IPS系统电气仿真模型，仿真IPS系统传输功率及效率，根据供电需求确定补偿装置、地面逆变电源及DC/DC参数；最后，研制完成供电功率150 kW磁场耦合非接触供电系统，并部署于磁浮样车试验线，完成了现场EMC （electromagnetic magnetic compatibility）性能、电气性能测试验证. 验证结果表明:传输功率超过150 kW，效率92%，达到项目预期目标.      

基于无线传感网络的CO的体积分数监测系统

将ZigBee无线传感网络技术应用到CO的体积分数监测系统,以满足恶劣环境下长时间、无人值守、多点监测、多级报警的需求。运用ZigBee技术构建自组织网络,搭建以拓扑结构为网状网的无线传感网络。采用VB编写用户界面,实现用户操作、数据信息显示等功能。详细阐述系统的总体架构、硬件设计、工作流程及试验数据分析。结果表明,该系统可靠性好、测量精度高、功耗低,可实现较大区域范围内的多点自动监测。