In order to solve the problem of frequent disconnection of carbon fiber conductors for large-capacity and long-distance transmission due to undetectable hidden defects,a detection method for hidden defects in multi-strand carbon fiber composite core conductors based on optical fiber sensing technology was proposed.The operating environment of the wire was established and the operating conditions were simulated.The time-domain reflection technology based on distributed fiber Brillouin scattering was adopted to detect the temperature and strain distribution of carbon fiber wires,and the optical time-domain reflection technology was combined to detect the loss of optical fibers in carbon fiber wires.Comprehensive comparative analysis was conducted to obtain signal feature quantities such as fiber temperature,strain and loss that could characterize hidden defects in multi-strand carbon fibers,and a neural network model was constructed with each signal feature quantity as input to the model.Through model training,the various weight coefficients within the model were determined,enabling it to effectively detect hidden defects in multi-strand carbon fiber composite core wires.The experimental results show that this method can effectively obtain signal feature quantities of various types of fiber optic and can accurately detect various hidden defects in wires,which has important practical application values.
Based on the phase delay estimation of narrowband signals, a signal localization method is proposed in this paper by using a non-uniform linear array, which solves the phase wrapping problem caused by the increase of array element spacing and improves the accuracy of localization. This paper proposes an estimation algorithm for correcting the amount of wrapping and calculating the time delay in the case of nonuniform linear array approach, and gives the conditions that need to be satisfied for non-uniform array element spacing. The signal localization method improves the available array aperture for positioning and greatly reduces the number of array elements required for the same aperture compared to a general uniform linear array, thus reducing the need for subsequent signal processing equipment. A localization system is also constructed and tested. The experiments show that the method effectively improves the accuracy of localization of narrowband sound sources in open space.
Short-circuit faults occurring on overhead lines in the DC distribution network can be divided into permanent short-circuit faults and transient short-circuit faults. When dealing with short-circuit faults, the existing hybrid DC circuit breaker must first cut off the fault current and then reclose, which will cause a brief power interruption. In this regard. This paper proposes a hybrid DC circuit breaker topology with selective interruption, which is suitable for medium voltage DC situations. The circuit breaker can choose operation mode according to different fault types. The circuit breaker can be operated according to different fault types: permanent short-circuit faults can be eliminated within 9 ms; when dealing with transient faults, it allows the system to resume normal operation without interrupting the current and releases the energy generated during the fault. In addition, the working process analysis and theoretical derivation of the proposed topology are carried out in this paper, and the simulation verification is carried out in the single-ended DC equivalent system. The simulation results verify the feasibility of the topology.
为解决传统几何测量方法中人工手动计算费时费力和效率低下等问题,设计了一套针对介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器电气参数的实时在线测量系统,大大提高了DBD型臭氧发生器电气参数测量的准确性和快速性.首先,从控制器单元回路、信号检测回路等硬件电路系统、数据处理单元和结果输出等软件系统出发,详细分析了实时在线测量系统的设计思想.其次,通过搭建实时在线测量系统实验平台,实时采集了DBD型臭氧发生器负载端在不同时刻的电压、电流值的关键点,快速而准确地在线实时计算出DBD型臭氧发生器的介质阻挡电容值、气隙电容值和放电功率值.然后,研究了外加电压幅值和频率变化对介质阻挡放电参数的影响,数据表明,增大外加电压幅值和工作频率,电荷的传输能力增强,放电管的介质等效电容变大,放电间隙等效电容减小,最终趋于稳定.最后,对本文所提出的在线测量系统进行了简要的总结.
数字基带移相电路是数字波束赋形电路的重要组成部分.分析了数字波束赋形电路中基带信号的相位控制方法,基于FPGA平台设计了一种数字基带移相电路,该电路通过AHB接口获取相位控制字,根据相位控制字的大小调节FIFO存储器中信号的缓存时间来达到相位调节的目的.AHB接口的高速能力使得移相参数的调节具有实时性,结合FPGA并行运算的优势,可以同时对多通道数字基带信号进行相位调节.在集成设计环境Vivado平台上使用Verilog语言对移相电路进行设计,通过在线逻辑分析仪测试验证了设计的可行性.
为了充分挖掘不同尺度影响因子对短期电力负荷的影响,以及解决预测精度受数据非平稳特性影响的问题,提出了一种基于多尺度模型融合和VMD-TCN-RF混合网络的短期电力负荷预测方法.该方法先采用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)将历史负荷分解为若干平稳性好的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,再把VMD分解得到的各个历史负荷的IMF分量和气象数据分别送入时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)进行特征提取;将所有TCN网络提取的特征融合为一个新的特征向量;最后将融合得到的特征向量与经过One-Hot编码的日期因素特征向量拼接,把拼接得到的向量送入随机森林网络进行预测.通过公开的电力负荷数据集对本方法进行验证,结果表明所提方法与现有模型相比具有更高的预测精度.
针对在实验室内场条件下,对自动驾驶控制器(ADCU)进行视频场景构造的传统技术手段无法满足硬件在环(HIL)仿真要求的问题,设计了一套基于FPGA的自动驾驶HIL视频注入系统.该系统利用FPGA内丰富的可编程资源和外围高速接口,将计算机显卡输出的Displayport视频接口转换为车载摄像头低电压差分信号(LVDS)视频接口,从而实现了对ADCU控制器的原位视频注入,满足HIL仿真测试的要求.同时,为了增强视频注入的灵活性,在原始视频中叠加马赛克、泥点、水滴、噪点等特效.根据使用和实测结果,视频注入系统能够实现满足自动驾驶HIL仿真要求的视频注入功能,各类特效叠加效果满足用户要求,为实验室内场条件下的ADCU测试、调试及演示提供了重要的技术手段.
针对电动汽车充电电源额外热量产生影响电池使用寿命的问题,提出一种无电解电容隔离式单级双向AC/DC变换器.该变换器能有效阻止低频功率纹波注入电池单元,减少了额外热量的产生;同时电解电容的消除也大大提高了系统的可靠性.控制策略方面,提出的一种四相控制器,不仅能使所有开关管实现零电压开关(Zero Voltage Switch,ZVS),并在导通损耗进行了性能优化.最后,通过PSIM仿真软件和实验样机,验证了理论分析的正确性和可行性.
设计了基于卷积神经网络模型的加速器,实现并行化的卷积运算.研究中,完成可卷积神经网络重构硬件加速器搭建,并对加速器架构进行优化,实现在运算过程中对特征图尺寸的动态配置.实验结果表明,该设计在工作时钟频率为250 MHz,推理时间为50 ms,吞吐量峰值运算速度达到142.12 GOPS.发现该系统可以充分地发挥FPGA的低时延和高密度优势.
机载采集的红外激光云数据,作为重要的遥感大数据,其存储方法决定后期的应用方向.由于海量化机载激光点云数据存储对高效率的要求越来越高,提出了一种海量机载激光点云数据分布式分片存储方法.对激光点云信息特征的加权模糊C均值化,去除激光点云数据的噪声干扰.依据Sharding分片功能,设计云数据库的数据分片算法.设计改进哈希数据分布算法,完成最终的海量机载激光点云数据分布式存储.实验结果表明:所提方法的激光点云数据存储能力更高,效率更好,实际应用效果更好.
为研究新能源汽车CAN总线异常状态下的复杂特性,提出了基于数字化模型研究方法.利用MULITISIM软件建立了CAN总线物理模型,该模型数据与理论误差为2.8％.设计了一种CAN总线异常检测模型,研究了CAN总线在不同异常状态下的特性.以新能源汽车吉利EV300为基础搭建了CAN总线试验平台,对该试验平台进行了试验,对比实验数据结果和软件模型数据结果,误差在合理范围内.研究表明仿真模型可用于新能源汽车系统方案设计,为产品开发提供一种周期短、成本低的新方法.
电动汽车与电网端的能量传递过程得到广泛研究.鉴于此,提出了一种适用于电动汽车电池充电器的双向交错无桥变换器.该变换器通过单元整合,取消了桥式结构.详言之,该变换器前级可等效为双向交错无桥Boost电路,以满足电网和直流母线的交互;后级可等效为双向Buck-Boost电路,以满足直流母线和汽车电池的交互.对新型双向变换器的正向和反向工作过程进行分析,同时阐述新型变换器的功率控制和电流控制策略,推出相关的控制算法.最后,通过PISM软件对该变换器进行了仿真验证.结果表明,该变换器不但具有G2V和V2G两种工作模式,并拥有较高的功率因数.
为了提高激光雷达点云去噪效果,提出了改进DBSCAN和双边滤波算法.首先通过点云数据空间欧氏距离划分栅格,从而删除无效点云;接着基于距离-密度方法在密度较大的段内找到DBSCAN的eps值,避免错误值出现,使用自适应方法获得DBSCAN的min pts值;然后利用点云邻域的曲率以及法向夹角优化双边滤波权值因子,便于保持点云的细节特征;最后给出了算法流程.实验结果显示所提算法能够去除接近点云模型的噪声以及混杂在点云模型中的噪声,评价指标较优.
接入配电自动化系统的智能终端在数据接口及通讯方式上存下一定的差异性,这改变了传统配电系统的通信方式及功能结构,对智能配电终端的相互兼容性提出了挑战.以智能配电终端互操作性为主要目标,提出了验证智能终端互操作能力的一致性测试系统以及智能终端集成系统自动化功能的互操作性测试系统.重点设计了智能配电终端的测试环境、测试内容、测试操作流程及测试结果,并以配电网变压器终端为例进行了一致性测试分析,最后给出了一致性测试质量评估手段及具体实现过程.
针对运输系统中运动目标在运动垂直方向上边缘信息缺失的问题及运动目标检测实时性差的缺点,提出了一种改进的融合边缘检测算法的四帧差分法,结合现场可编程门阵列(FPGA)芯片的并行工作特性,满足了运动目标检测的实时性要求.改进的四帧差分算法是采用间隔帧间差分的方式,将运动目标区域提取出来与边缘检测相融合,同时利用FPGA中多端口SDRAM图像缓存技术对实时图像进行缓存和输出.系统实现了对运输带上运动目标的检测,结果表明,该算法能够较好地解决在传统帧间差分法中运动目标在运动垂直方向上边缘缺失的问题,同时也能准确且实时地检测出待测运动目标.
针对传统桥墩病害检测过程中的局限性,通过对桥墩病害的采集机制进行研究,提出了一种基于环形攀爬机器人的桥墩病害检测方法.设计了一种能够适配环形攀爬机器人的环视多通道桥墩病害图像采集系统.采集时先驱动机器人爬行至目标区域,之后通过上位机对核心板进行寻址并发送相应的指令,控制指定的摄像头进行图像的采集工作.为了实现传输过程中的速度匹配,采集到的数据会先暂时存放到SDRAM中,之后按以太网的传输格式对数据进行打包处理,通过捕捉摄像头输出的帧同步信号来判断每一帧图像的开始,并为其添加相应的对齐帧头,由此建立严格的时序电路,来确保采集过程中图像数据的有序传输.该系统可以快速实现对桥墩表面病害信息的采集,病害的检测精度可以达到0.3 mm～0.4 mm,能够满足大部分病害的检测要求.
无线电能传输(WPT)被广泛用于飞机、电动汽车、手机等领域,磁耦合谐振技术(Magnetic Coupling Resonance,MCR)是实现WPT的技术手段之一,具有效率高、传输距离远等优势.针对传统MCR技术的单线圈传输系统输出功率有限的缺点,采用一种前级双线圈传输系统,前级利用两个线圈进行并联,同时进行双磁场耦合谐振式电能传输,共同给负载供电,以期输出功率放大.同时,采用模型预测控制方法对逆变器进行控制,利用模型预测控制的高抗扰性去优化WPT系统的稳定性.仿真和实验验证了所提系统的有效性.
针对传统面部识别方法中网络模型重要通道特征关注度欠缺、参数过多、准确率低等问题,提出一种基于改进VGG19网络(Visual Geometry Group,VGG19)的表情识别方法.该方法在VGG19网络的每组卷积层之间都加入一个新模块,新模块由三方面组成:SE注意力机制模块、BN批量归一化层、PReLU激活函数,SE模块中的原激活函数ReLU替换为Mish激活函数,加速收敛,提升网络对面部细节关注度;对全连接层参数量进行修改,去除第一层全连接层和第二层全连接层,最大池化层替换为全局混合池化,达到卷积层加全局混合池化、一层全连接层的组合.原网络中全连接层节点数由[4096,4096,1000]改进为[512,7],改善了VGG网络庞大参数量的特征,增加抗过拟合效果.在CK+和FER-2013表情数据集上准确率分别达到98.990％和73.112％,证明所提方法具有较好的泛化性和准确率.
激光雷达扫描得到的点云数据以欧氏距离和交并比作为阈值对异常情况监测.但是,视场交迭异常对这两个二维参数的阈值突破不敏感,因此设计激光雷达云数据视场交迭异常监测系统.运用监测模块分析激光雷达点云数据,获取数据视场交迭系数.利用回声信号采集模块对数据进行高速计数累积和缓存.增加激光雷达云数据视场交迭区域可见光谱的范围,将拷贝的数据传送给数据监控模块.设置激光雷达点云数据监控节点,按照顺序取值划分异常阈值,利用其能够迅速精准捕捉视场交迭异常,实现异常监测.实验结果表明,所设计系统监测精准度高,虚警率与漏警率低,在激光雷达云数据处理领域具有较好的应用前景.
为提高高校图书馆学生学习状态监测的智能化水平,研究了基于人工智能的学生学习状态监测技术.研究通过基于级联回归的算法对学生人脸面部特征点提取,识别眨眼、打哈欠等状态,并通过对头部姿态信息的估计,分析学生的学习状态.通过摄像头采集图像信息,对算法进行实验测试,结果表明:研究的方法能够对学生眨眼、打哈欠和瞌睡点头等状态进行智能监测,根据监测结果通过提醒等方式可服务于学生学习效率提升.该系统为提高图书馆自习室、研修室共享资源的利用率提供了有效解决方法,对提高高校图书馆智能化管理水平有一定的应用意义.
