基于单电极激励模式的颅脑电阻抗图像重建方法研究

作为一种新兴的可视化技术,电阻抗层析成像(EIT)能够根据人体组织病理变化对其电导率分布进行图像重建,为疾病检测提供了一种选择.在基于EIT的脑部疾病检测中,为了改善被测区域的灵敏度分布并解决电阻抗成像中典型的不适定问题,在单电极激励数据采集模式下,提出了k阶有限差分L₁正则化目标函数,并采用增广拉格朗日和交替方向算法对目标函数进行求解,实现电导率分布的重构.研究了单电极激励模式下,外接电阻对敏感场的影响;针对脑出血和脑缺血两种病情,对比了Landweber方法、Newton-Raphson方法、Tikhonov方法、广义总变分方法(TGV)和本文方法的图像重建性能.结果表明,在脑出血和脑缺血的图像重建中,采用单电极激励模式的ALAD-LR方法可有效提高图像重建质量,并具有较强的鲁棒性.     

MDEIT中电流密度成像替代电导率成像的可行性分析

针对新型磁探测电阻抗成像技术的正问题,利用有限元方法求解得到目标体内部的电压和电流密度分布,然后根据Biot-Savart定律获得目标体外部的磁感应强度数据,并且分析了有限元方法计算正问题的精度.结果表明,其足以用于磁探测电阻抗成像的电导率图像重建.在此基础上,通过仿真实验发现环形电极模式避免了电流的扩散效应,远离电极部分的z方向电流密度图像与电导率图像一致,以电流密度成像替代电导率成像,使得磁探测电阻抗成像简化为磁探测电流密度成像,缩短了数据测量时间和图像重建时间,为快速成像奠定了基础.     

基于三维模型的改进正则化ERT成像算法

电阻层析成像（ERT）通过对被测场边界注入电流,测量被测场电压变化,重建物场内电导率．针对ERT成像分辨率低,提出一种基于三维模型的改进Tikhonov迭代电阻成像算法．针对Tikhonov正则化参数选择问题,提出基于同伦映射的方法,并利用非线性函数Sigmoid调节正则化参数,以获得的图像灰度值作为Tikhonov迭代法的初始值进行迭代,重建敏感场图像．仿真及实验结果表明,该方法有效地改进了ERT图像质量．     

基于Walsh函数的电阻抗成像激励信号分析

电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT)技术是一种利用生物组织与器官的电特性,提取与人体生理和病理状况相关信息的医学检测技术。研究了一种基于Walsh函数的同时多频激励信号,分析了该激励信号的数学原理、优势和合成方法。通过能量分析验证了该信号用于EIT系统的可行性。采用Verilog HDL硬件描述语言,在Quartus II平台对以f(5,t)和f(7,t)为例的两个不同信号进行了仿真,结果和理论计算值一致。经过理论计算和实验仿真得出结论:基于Walsh函数的同时多频信号主谐波分量能量占信号总能量的大部分,符合EIT频率要求,是一种可以用于EIT系统的有效激励信号。     

一种新的电磁层析成像激励系统

针对局部线圈激励模式和空间线圈激励模式存在的不足,根据理论分析和仿真研究提出了一种新的电磁层析成像激励系统,能方便地构成了不同的激励电流分布,在此系统上实现的似乎平行场激励方案,可以产生较多的独立投影方法,并能获得比较均匀的灵敏度分布,改善了系统图像重建的质量。     

永磁同步电机的高带宽鲁棒容错电流预测控制

为提高永磁同步电机交流伺服系统的电流环带宽和动态响应性能,提出了一种基于预测评价函数与滑模观测器的两步电流预测控制方法。首先设计了以获得最优电压矢量为控制目标的预测评价函数,解决了现有两步电流预测控制中系统噪声引起较大电流波动的问题;然后基于包含参数摄动项的定子电压方程和新型开关函数设计了一种滑模观测器,当观测器选取合适的增益矩阵时所观测的等效电流误差收敛于因电气参数失配导致的电流预测误差,并可根据等效电流误差进行相应电压的补偿修正。在电机控制性能测试平台上对所提出的方法进行了幅值为3A的q相电流阶跃响应实验,电流环带宽测试实验以及控制器鲁棒性实验,结果表明:该方法不仅能够有效提高伺服系统电流环的带宽水平和动态响应性能,还具有较高的鲁棒性。     

融合边界条件的电阻抗图像重建仿真研究

结合成像目标的边界结构信息,提出一种新的改善电阻抗图像重建质量的方法.在生物医学电阻抗断层成像中,将传统采用圆形场域的重建模型改进为与人体胸腔边界近似的八边形场域,建立正问题数学模型,求解得到灵敏度系数矩阵,经等位线滤波反投影算法获得感兴趣区域的仿真分布图像.针对成像目标在场域中的不同分布情况,采用面积占空比对两种重建模型下的成像效果进行评价.图像及数据分析结果表明,改进方法重建图像伪影明显减少,面积占空比也更接近真实分布,提高了图像空间分辨率,达到了改善电阻抗重建图像质量的目的.     

补偿电网增量函数法接地选线原理及应用

深入分析了补偿电网单相经电阻接地的现象，利用消弧线圈支路阻抗变化前后的系统零序电压、第j支路零序电流及常态下不平衡电流，定义了零序电流增量函数的概念．建立了增量函数与消弧线圈支路阻抗变化前零序电压百分数和该支路电流变化量之间的关系．构建了零序电流增量函数法接地选线判据，该判据既可用于随动式补偿系统，又可用于预调式补偿系统．研制出基于上述原理的接地选线装置，给出了装置的硬件结构图及软件流程．经1年多的样机现场运行表明，该装置选线准确、可靠．     

基于偶极子瞬态辐射场的应用

通过对沃尔什电流激励偶极子瞬态辐射场的研究,用Walsh函数系统的测量距离的方法,推导得出了准确的求距函数,此原理可应用到运动目标防撞预警核心技术中.     

Gaussian窗函数在电容成像图像重建中的应用

为降低敏感场矩阵的小奇异值给电容成像(electri-cal capacitance tomography,ECT)问题带来的不稳定性,以提高图像重建质量,该文从正则化方法的谱滤波形式出发,提出了一种基于Gaussian窗函数的ECT图像重建正则化方法。该方法利用Gaussian窗函数的滤波特性,通过选择合适的Gaussian窗函数幂次,来达到降低敏感场矩阵的小奇异值对重建结果造成不稳定的效果,从而获得较好的图像重建结果。对5种典型介电常数分布进行了数值仿真,结果表明:该算法对于两相流不同介质分布均具有良好的适应性,可获得较好的成像结果,部分分布的重建图像轮廓较Tikhonov正则化方法更为清晰。     

基于模糊理论的主动配电网资源集群控制系统设计

现有系统进行主动配电网资源集群控制时,受脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)波频率的影响而无法进行有效调压,存在主动配电网响应偏差较大的问题,因此设计基于模糊理论的主动配电网资源集群控制系统.系统硬件配置包括集群管理模块、调压模块,集群管理模块由集群管理主站、集群管控装置、高级应用子系统以及数据采集与监视控制(su-pervisory control and data acquisition,SCADA)系统构成,调压模块由调压装置构成.在硬件设计的基础上,通过集群划分实现配电网分区、主导节点选择以及集群资源划分,并通过多目标优化方法对电网资源进行多目标优化,根据优化结果通过主动配电网资源集群控制策略实现主动配电网资源集群控制.实验结果证明,在输出功率为3 000～6000 W范围内,所设计系统的响应偏差较小,且运行效率较高,实现了性能提升.     

磁悬浮系统的电流控制方法

为了提高磁悬浮系统的响应速度与响应精度,综合时间最优控制、变结构控制及系统辨识理论,设计了三步电流控制法,即采用时间最优控制来获得电流最快速响应.根据跟踪误差,采用变结构控制来精确地跟踪理想电流,最后在线辨识得到线圈参数并计算出维持理想电流的最终控制电压.同时,推导了电流响应速度与控制系统硬件的约束关系.磁悬浮小球电流跟踪、阶跃响应以及幅频特性的实验表明,该算法能使系统在最短时间内精确地响应输入电流,不仅增加了系统带宽,改善了系统性能,而且还可以应用到其他电流控制场合.     

基于PWM控制的发电机励磁系统

为提高发电机和电力系统的技术指标，将PWM整流技术应用于同步发电机励磁系统，实现了励磁电流低谐玻和励磁功率单元高功率因数转换，提高了发电机供电质量，利用MATLAB平台对系统进行仿真验证。通过与传统可控硅励磁系统对比，采用IGBT实现的PWM励磁系统性能明显提高．结果表明，本设计改善了发电机机端电压波形，功率因数超过0．99，提高了励磁功率单元利用率，减小了励磁电流超调量，同时对抑制输入电流谐波起到良好的作用。     

CDMA通讯系统中正交码组的特性研究与优化选取

为解决码分多址 (CDMA )移动通讯系统正交码组优化选取的问题 ,论文对此类系统前向信道的信号特点进行了研究 ,并提出了 CDMA前向信道的 Walsh码组的一种优化选取方法。通过对不同 Walsh码组组合所构建的前向信道信号积累分布函数 (CDF)的计算 ,首次归纳总结出了Walsh码组组合对 CDF曲线影响的周期性规律 ;并在这一规律基础上首次提出了优化选取 Walsh码组组合的实用方法 ;同时给出了若干典型 Walsh码组叠加后的数字基带信号形式 ,从而直观地揭示了 Walsh码组组合与 CDF曲线的定性相关关系。     

新型交流接触器动态特性测试系统研究

介绍了基于虚拟仪器技术的交流接触器动态特性测试系统的软、硬件结构,功能、特点以及测试效果。该系统采用激光位移传感器来获得铁芯和动触头支架位移,应用压电薄膜压力传感器进行触头接触压力的动态测试。该测试系统不但能对交流接触器进行全面的动态特性测试,系统还增加了触头接触压力动态测试功能,以往的交流接触器动态特性测试系统是没有这个功能的。应用该测试系统在实验室对CJ20—25型交流接触器进行了全面的动态特性测试,并获得大量数据用于深入分析。结果表明,该测试方法能够清晰、准确地获得交流接触器各项的动态信号,为进一步完善电器现代设计理论与应用奠定了一定的基础。     

求解双线性单自由度复合随机系统

在单自由度线性复合随机系统研究及Monte Carlo法模拟的基础上,引入求解随机问题的非线性改进随机摄动法,将双线性单自由度随机结构看成是均值结构及其变分,假定反应的概率分布类型为正态分布或均匀分布,从而将双线性复合随机微分方程展开为线性摄动随机微分方程,然后与虚拟激励法结合,迭代求解随机反应.算例的计算结果表明,将非线性改进随机摄动法与虚拟激励法结合,所得的非线性复合随机振动系统的随机反应还是较为准确的.为取得更精确的计算结果,反应的概率分布类型的正确选择很重要.     

一种新型智能开关的研究与设计

为了提高重要负荷的用电连续性、可靠性和稳定性,提出了一种以TMS320F2812作为核心、以断路器为控制对象的智能开关的硬件和软件设计方案.该系统充分利用DSP丰富的硬件资源和强大的数据处理能力,实现了电源电压、电流监测,断路器监控,键盘和显示,RS485通讯等功能.针对风力发电系统出现的电压跌落现象,分析了利用基于有...     

智能接触器高频激磁动态特性采集系统的设计

设计一种智能接触器高频激磁动态特性数据采集系统.该系统不仅可以满足传统工频交流或直流激磁下的数据采集,同时也可以满足智能控制时高频激磁动态数据的采集.在此基础上结合电磁机构驱动电路,提出根据驱动电平信号及前端滤波电容的低频电压来合成线圈高频电压的方法.通过实验验证了这一合成方法的有效性,并分析了影响合成精度的因素.该方法不仅大幅降低了采集系统的硬件成本,更重要的是便于实现智能接触器高频激磁下磁链计算方法的嵌入式应用,为接触器动态特性在线监测及探索新的智能控制方案打下基础.     

气体放电斑图演变过程中的电子激发温度

为了探讨介质阻挡放电中斑图演变与等离子参量之间的内在联系,采用比较谱线相对强度法测量了介质阻挡放电斑图演变过程中电子激发温度的变化.结果显示:随着电压的升高,斑图类型由点状斑图逐渐演变为点线混合状斑图及线状斑图,在此过程中,电子激发温度逐渐升高.但当系统呈现点状斑图时,电子激发温度随电压增长缓慢,只有当系统呈现点线混合状斑图后,电子激发温度才随着外加电压显著升高.实验还测量了点线螺旋波斑图的电子激发温度随放电气体中空气含量的变化关系.结果表明:空气含量越大,则点线螺旋波斑图的电子激发温度越高.     

一种改善PWM电流源变频器中暂态响应特性的有效方法

研究了一种改善脉宽调制式(PWM)电流源变频器暂态电流响应特性的有效方法。在变频器PWM开关切换的阶跃变化时,低通滤波器产生的谐波电流能够被开关信号的一个脉冲控制有效抑制。该方法不需设置电流或电压反馈回路,且不会出现器件的开关应力。控制开关的时延可在设计电路常数时预先计算确定。给出了单相和三相变频器的实验结果,与采用其他方法的变频器相比,该方法的变频器电源电流的暂态响应得到了有效改善。