立铣动力学系统模态参数辨识及实验

设计完整的铣削加工模态分析实验和动力学实验,完成铣削力和振动信号的采集和分析,并以刀具振动系统为例提出模态参数辨识计算方法.对比动力学实验测量和计算机仿真信号的时域幅值、功率谱特性可知:基于实验模态分析实现系统模态参数辨识技术路线可行,预测精度较高,可较好地应用于铣削力-振动等信号及其时域和频域特性的动态仿真.     

浮选过程在线辨识及控制

本文结合凤凰山选矿厂的工艺流程和计算机控制系统,在混合浮选作业段进行了模型参数在线辨识和自适应最优化控制试验。内容包括:研制浮选效率的目标函数和数学模型,参数在线辨识,以及设计在线搜索最优控制应用程序等。试验表明,在原矿品位变化的情况下,铜精矿和尾矿的计算预报值与实际测量值拟合较好。     

交流伺服控制系统电机参数闭环辨识方法研究

通过分析永磁同步电机d-q坐标轴数学模型,提出一种交流伺服控制系统闭环辨识电机交直轴电感、定子电阻、转子磁链的方法,分析了非正弦磁通造成的电机模型误差、功率器件的开关死区和编码器的电机转子位置反馈延时等对参数辨识精度的影响,并给出了相应的补偿方法。实验结果表明,补偿后闭环辨识得到的电感随电流的变化曲线与有限元分析结果基本吻合,辨识出的电阻和磁链与实际测量和计算值偏差很小,证明了该文参数辨识及补偿方法的有效性。由于所辨识到的参数是控制电机运行时的等效参数,因此该文方法对控制器及电机的设计改进提供了依据。     

基于双无迹卡尔曼滤波算法的永磁同步电机转子磁链辨识

转子磁链的准确辨识是实现永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)转子磁场监控,确保其驱动系统可靠运行并实现高性能控制的有效方法。为解决测量噪声、电机参数变化及辨识模型欠秩对转子磁链辨识精度影响的问题,提出了基于双无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的PMSM转子磁链辨识方法,可在确保满秩辨识的前提下,减小测量噪声与电机参数变化对转子磁链辨识精度的影响,实现PMSM转子磁链的准确辨识,并在参数敏感性分析的基础上,降低了算法计算量,合理兼顾了辨识精度与辨识速度。对所提方法进行了仿真研究和实验验证,研究结果证实了所提方法的有效性。     

Multitone信号及其在测量中的应用

为了测量系统或网络的频率特性或进行参数辨识,往往需要有一个宽频带的信号作为激励。该文建议可选用multitone信号达到这个目的。与过去常用的扫谱信号Chirp或白噪声信号相比,它更易准确掌控。文中分析和讨论了multitone信号的特性、发生方式及应用中的某些实际问题,给出了频域和时域测量中的2个电路应用示例,并指出用适当带宽的multitone信号作为线性系统的激励,通过它与系统响应做互相关运算就可求得系统的冲激响应。该过程无须进行反卷积运算,属于时域内的直接求解方法。对于线性系统,multitone信号在其频率特性测量和参数辨识方面,应具有较好的应用前景。     

测试系统动态参数的时域辨识

该文讨论了采用非线性迭代法在时域中辨识测量系统的动态参数，将计算方法归结为一个求最小值的问题，并列举了用该方法实际计算的例子。结果表明，对于低阶测量系统，它比常用的方法求得的动态参数更加准确，该方法同样适合于求解高阶测量系统的动态参数。     

一种适于同步相量测量的新算法

供电网络中各监测点电压、电流相量的频率、幅值和相角都是电力系统实时监控中最基本的测量参数,这些基本参数的实时在线估计对于算法的精度和速度有着双重要求.针对实际在线测得的采样信号的特征,分析了采样频率对被测信号参数测量精度的影响,提出一种改进的测量方法,它易于实现,计算量小,实时性好,精度相对较高.通过数值仿真,证明该方法具有实用价值.     

离散傅里叶变换在异步电机参数辨识中的应用

矢量控制系统中需要用到的参数较多,能否获得良好的调速性能往往取决于电机参数的准确性。由此,对一种采用离散傅里叶变换的参数辨识方法进行了研究。通过空间电压矢量算法实现相应的电压激励的产生,并注入电机,根据电机等效特性辨识出电机参数。为了提高定子电阻的辨识精度,利用最小二乘法对传统的直流实验进行优化。针对单相交流实验和空载实验中,检测电压和电流信号可能出现的干扰信号,利用离散傅里叶变换的方法以减少误差,实现对电机的电流幅值、电压幅值及其功率因数的测量,进而准确辨识电机定转子电阻、定转子漏感和互感。为了对辨识参数的准确性进行验证,将所辨识参数在异步电机矢量控制系统进行应用。实验结果表明:所辨识的参数具有较高的准确性。本辨识方法模型简单,易于实现,具有广阔的应用前景。     

射程修正引信弹道辨识算法精度分析

研究用于射程修正引信的基于弹道上升段速度时间序列的弹道辨识算法精度.分析引起射弹散布的原因,选取初速和射角作为建立随机概率模型的初始参数.根据蒙特卡洛计算机模拟理论和方法,利用初始参数的随机值和弹道方程生成随机弹道作为实际弹道.利用弹道辨识算法对实际弹道进行辨识,比较辨识射程与实际射程得到弹道辨识算法误差.仿真结果表明,弹道辨识算法计算误差不大于0.1%.     

非线性频谱分析在故障诊断中的应用

提出了一种基于非线性频谱分析的故障诊断方法。针对测量信号不可避免的噪声干扰,采用总体最小二乘法辨识系统的频域传递特性,利用人工神经网络完成故障模式分类,构造了一种合理的特征提取方法,并给出了基于非线性频谱分析的故障诊断的完整方案。试验结果表明,该故障诊断方法准确率高,计算量小,可以应用于实际工程。     

基于新型改进矩阵束的便携式电网同步相量测量装置

针对传统同步相量算法受电网间谐波影响较大的问题,本文提出了一种基于新型改进矩阵束的电网同步相量测量算法.将电网信号构建成Hankel矩阵,对其进行奇异值分解并使用自适应定阶方法滤除其中的噪声干扰分量,通过矩阵运算得到准确的电压幅值、频率及相角.经过仿真验证,本算法对含有间谐波分量的电网信号测量结果优于流行的傅里叶变换测量算法.并根据此算法设计了一款便携式电网同步相量测量装置,可解决传统同步相量测量设备体积庞大、成本较高的问题,利用高精度卫星同步信号监测晶振实际频率,动态调整采样控制参数降低采样时间误差,将同步采样的电网波形参数与时间标签等无线传输至移动终端,完成电网信号幅值、频率及相角计算.实际测试表明,本装置具有较高的测量精度,其中电压幅值、频率和相角测量误差分别为0.038 5%、0.000 51 Hz和0.053 7°,满足《电力系统同步相量测量装置检测规范》（GB/T 26862—2011）,具有较强的实际应用价值.     

基于Multitone信号的快速频率特性测试方法

研究了Multitone信号的产生方式并针对应用中的实际问题,提出了一种基于最小二乘参数辨识的新型频率特性数据处理方法. 仿真分析和试验结果表明,该方法与传统的正弦逐点扫描作为激励方法相比,能显著提高测试精度,同时能够有效抑制输出信号中噪声对测量结果的影响,实现了频率特性的高效准确测量.     

基于BLT方程的埋地管道电磁脉冲响应规律

高空核爆电磁脉冲(HEMP)会在埋地油气管道上产生感应电流和感应电压,可能对油气管道的测量监控装置及阴极保护系统产生影响。为研究HEMP对埋地金属管道的电磁影响,利用合成电压波的思想,推导了可用于分析不均匀传输线响应的BLT超矩阵方程;通过与链参数方法的计算结果进行比较,验证了该方法的正确性和有效性。建立了埋地管道的分段串联传输线模型,应用BLT超矩阵方程计算了管道特性阻抗连续时管道参数和管道折角对管道上电流、电压的影响;将入射仰角、入射方位角和场源方位角作为随机变量,计算了入射波状态对响应电流影响的统计信息。针对大地电导率横向差异引起的特性阻抗不连续情况,计算分析了管道电流电压的响应情况。研究结果可为油气管道的电磁脉冲防护提供相关参考。     

基于BLT方程的埋地管道电磁脉冲响应规律研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)会在埋地油气管道上产生感应电流和感应电压,可能对油气管道的测量监控装置及阴极保护系统产生影响。为研究HEMP对埋地金属管道的电磁影响,本文利用合成电压波的思想推导了可用于分析不均匀传输线响应的BLT超矩阵方程,通过与链参数方法的计算结果进行比较,验证了该方法的正确性和有效性。建立了埋地管道的分段串联传输线模型,应用BLT超矩阵方程计算了管道特性阻抗连续时管道参数和管道折角对管道上电流、电压的影响,将入射仰角、入射方位角和场源方位角作为随机变量,计算了入射波状态对响应电流影响的统计信息;针对大地电导率横向差异引起的特性阻抗不连续情况,计算分析了管道电流电压的响应情况;研究结果可为油气管道的电磁脉冲防护提供相关参考。     

电力系统低频振荡在线辨识的改进Prony算法

研究在线的振荡特征辨识算法是实现电力系统低频振荡在线监视以及广域阻尼控制的重要理论基础。广域测量系统的发展和应用使得低频振荡的在线辨识成为可能。该文提出了一种用于在线分析电力系统低频振荡的改进Prony算法,该算法针对输入信号的实际阶数和线性预测参数的估计进行了综合改进。经过算法时间复杂度的分析,证明改进算法提高了计算速度。计算机仿真和动模实验结果表明,改进算法能够得到更符合系统实际阶数的降阶模型,分析计算占空比小于4%,满足在线低频振荡辨识和系统振荡特性分析的需要。     

管道系统泄漏检测的瞬变水击压力波法

管道系统的泄漏影响着瞬变水击波波形的畸变和衰减特性,比较研究了两种阀门关闭激励速度对管道泄漏瞬变检测精度的影响.在此基础上,基于阀门部分快速关闭,提出管道系统泄漏检测的瞬变水击压力波法,即利用第一个瞬变压力波波形上的间断点时刻定位泄漏位置,间断点衰减幅值辨识泄漏量,并通过不计算管道内部计算断面的特征线法理论推导出了泄漏量参数与该衰减幅值之间的关系式.给出了该方法的检测步骤,并对该法进行了数值验证.仿真结果表明该方法简单、有效.     

有色噪声条件下野值的辨识与处理

在动态测量数据处理过程中,为了解决有色噪声条件下野值的辨识与处理问题,采用了将有色观测噪声的模型进行级数展开并求解模型方差的方法,该方差的确定修正了正交模型参数变化判别法满足的条件,并在此基础上构造出野值辨识函数以及合理的剔除法。仿真计算表明:该函数能有效地辨识出野值,降低误判率,提高数据处理的精度。在动态测量数据处理中具有一定的理论价值。     

流体管道压力信号的高精度实时滤波方法

针对流体管道压力数据的特征,设计了管道泄漏实时高精度检测与定位的压力信号采集方法;在此基础上基于对压力信号的分析,设计了一种压力数据高精度实时组合滤波方法,分别应用低通滤波、陷波滤波和小波滤波对压力信号进行实时滤波处理,并给出了滤波方法中每个步骤的选择依据,以及参数选择方法.该滤波方法在滤掉压力信号中噪声的同时,较好地保留了压力变化的幅值和相位信息,从而有效提高泄漏定位精度.通过流体管道试验仿真系统和实际管道数据的仿真验证和试验,证明了该滤波方法的有效性.     

非饱和黄土埋地管道渗流潜蚀水毁及其辨识

管周土作为埋地管道系统的重要组成部分,渗流机械侵蚀对其破坏是埋地管道系统地下水毁灾害的主要形式之一.在非饱和黄土潜蚀特征及分类基础上,分析了非饱和黄土渗流侵蚀特征及其水动力条件,给出了非饱和土渗透系数计算参数的工程求值方法;依据渗流侵蚀临界启动流速理论及计算公式,给出了非饱和土渗流侵蚀发生的临界判据和计算参数的求值方法.分析了非饱和黄土埋地管道渗流水毁的致灾机理以及其地面辨识标志;结合上述讨论,提出了符合现场实际的非饱和黄土埋地管道渗流水毁灾害风险工程缓解措施.     

基于改进微分进化和分散辨识算法的炼钢模型研究

在炼钢过程模型辨识中,被控对象的动态特性往往表现出非线性、慢时变、大迟延和不确定性等特点,使得难以对其建立比较精确的模型。为实现精确建模,提出了一种基于微分进化和分散辨识算法的辨识方法。该方法通过改进的微分进化算法,对系统进行参数优化,接着采用分散辨识在设定点输入阶跃信号,待系统进入稳态后再采样,使得到的稳态输出值能够更快、更精确地逼近实际系统的输出,达到精确建模的目的。仿真结果表明,通过微分进化算法可进一步确定炼钢过程的最佳参数,在采用分散辨识方法对炼钢复杂对象进行辨识后,可以建立更好的数学模型。