摘要：以气液同轴离心式喷嘴为研究对象,采用了一种优化后的代理模型和多目标优化算法对该喷嘴关键几何结构参数进行优化设计,得到了一个在低压状态下雾化性能更佳的新结构喷嘴。采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)对喷嘴进行流场分析,并用试验验证了CFD数值模拟的准确性。基于改进鲸鱼算法(Levy-WOA)优化的Kriging模型建立了雾化锥角、液膜厚度、质量流率的代理模型,研究了4个关键几何参数对雾化性能的影响规律。基于代理模型采用MOGWO算法进行多目标求解,得到了一个几何参数最优组合的喷嘴。研究结果表明:Levy-WOA优化的Kriging代理模型具有更高的拟合精度和更低的预测误差,并能有效的预测4个关键几何参数对雾化性能的影响;优化设计的新喷嘴较原始喷嘴,雾化锥角增大了4.829 2%,液膜厚度减小了39.696 0%,质量流率提高了13.084 3%;试验验证新喷嘴较原始喷嘴雾化锥角提高了4%,为其他喷嘴的设计提供了一种新的可行性方法。

摘要：传统三相电流源型逆变器在空间矢量调制过程中,直流侧储能电感电流在一个载波周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先对传统三相电流源型逆变器直流侧拓扑做出改进,深入分析调制过程中电流源型逆变器的三种工作模式,提出任意工作条件下储能电感电流最优给定值的计算方法,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。然后,建立两相旋转坐标系下三相电流源型逆变器的交流侧数学模型,据此设计电压内环与电流外环闭环控制系统。仿真和实验结果表明,直流储能电感的最优给定电流能够满足交流侧的电流需求且电流可以维持在限定值附近,同时逆变器负载电流能够精确跟随给定,系统具有良好的稳态和动态性能,证明了所提调制及控制策略的可行性与正确性。

摘要：虚拟同步发电机(VSG)是近年来并网逆变器控制策略研究中的热点.但关于其无功电压环节参数设计的研究目前并不多见。首先,以具有鲁棒特性的VSG为例,建立端电压设定值与其输出电压和无功功率之间的小信号模型。然后,利用增益对比分析实现无功电压环节和有功环节的解耦.得到了2阶形式的VSG无功电压环节数学模型,并借鉴IEEE和IEC推荐的同步发电机励磁系统参数设计依据,实现VSG无功电压环节参数的设计。最后,利用仿真和实验验证了所提方法的正确性与有效性。

摘要：基于同相贯通牵引供电系统原理,以系统的全寿命周期成本(Life Cycle Cost,LCC)最小为优化目标,分别以牵引变电所设置数目和位置为优化变量,将牵引供电方案主要设计原则设置为约束条件,建立基于LCC的同相贯通牵引供电系统规划模型;采用粒子群算法对模型进行求解时,为提高算法的全局收敛性,提出非线性进化策略用以改进学习因子并采用高斯函数递减策略动态调整惯性权重系数,采用种群适应度方差值体现种群中个体的汇聚程度。以青藏铁路格拉段为算例,采用自主开发的牵引供电负荷过程仿真平台和改进粒子群算法,对基于LCC的同相贯通牵引供电方案进行优化配置和经济性评估。结果表明:与既有AT牵引供电方案相比,基于LCC的同相贯通牵引供电方案在满足技术要求的同时体现了良好的经济性。

摘要：为解决多直流集中外送电网在单回直流故障期间交流电网出现的过电压问题,提出了一种基于高压直流输电无功控制的过电压最优抑制策略。对直流输电系统外送功率受阻时交流系统过电压的机理进行了研究。研究表明,在直流输电系统换相失败或线路故障重启期间,换流器消耗无功明显减少,在交流侧滤波器切除之前,交流系统无功严重过剩,导致换流站交流母线出现较为明显的电压抬升,甚至出现过电压。基于该机理提出了过电压抑制策略,该策略在单回直流故障期间,短时提升近区健全直流逆变侧关断角γ及直流电流指令,在保持健全直流外送功率不变的基础上,增加整流侧换流器的无功消耗,从而抑制过电压的策略。基于最优控制器的设计方法,给出了过电压抑制环节的设计过程及实施方法。中国西南某双直流馈出电网实际仿真算例验证了该抑制环节的有效性。

摘要：由于受主观意识和经验等因素的影响,医学图像可视化中传递函数的选择和设置会直接影响医学图像可视化效果.为此,提出一种基于视觉优化的医学图像可视化方法.针对三维医学图像绘制,采用基于GPU加速的光线投射体绘制半自动化传递函数,解决了三维图像全局和焦点上下文的优化显示问题;针对二维图像呈现,借助直方图均衡化、图像融合和全变分模型3种图像增强算法,解决了二维医学图像噪声干扰、对比度模糊和边缘丢失等问题.通过与传统方法的实验对比,三维医学图像在绘制时间和绘制效果方面均有改善;引入图像质量评估指标峰值信噪比和平均结构相似性,验证了全变分模型在二维医学图像增强中的有效性.结合视觉优化方法设计开发了医学图像可视化交互系统,包含对医学数据的三维可视化和交互分析功能,有效地拓展算法的应用性.

摘要：为探究水泵水轮机组因频繁改动活动导叶开度而引起的机组不稳定运行机理,基于熵产理论与涡量理论,采用数值模拟与试验相结合的方法,针对水泵水轮机小流量、高效率和大流量这3种工况开展能量损失特性分析.结果表明:随着活动导叶开度的增加,转轮区域总涡量值增大,高涡量值分布区域及主流区熵产率先减小后增大,壁面熵产率增大;能量损失与流态紊乱程度呈正相关,转轮区域的旋涡流、冲击、摩擦等现象是引起能量损失的重要原因.对相同工况模型进行试验,其结果与数值模拟结果类似,此研究结果为水泵水轮机的设计与效率提升提供了重要依据.

摘要：由于低压微电网在孤岛运行时,往往存在功率耦合及线路阻抗差异等问题,应用传统的下垂控制将难以实现无功功率的精确分配。针对以上问题提出了一种改进下垂控制策略,以消除不匹配的线路阻抗引起的无功功率均分误差。首先,分析了无功功率均分机理,得出线路阻抗与无功功率之间存在的关系,并基于虚拟感抗将等效线路阻抗设计成感性,以实现功率解耦;其次,引入虚拟感抗的自适应环节,并采用无功功率调节其大小,从而达到在不检测线路阻抗参数的条件下,实现补偿线路阻抗差异造成的输出电压差的目的,进而提高无功功率均分精度。最后,在Matlab/Simulink仿真平台及搭建的逆变器并联系统实验平台下,通过对比传统下垂控制和改进下垂控制功率的均分情况,验证所提方法的有效性。仿真和实验结果表明:所提改进下垂控制策略能够基于一个起决定性作用的虚拟感抗以实现功率解耦,通过中央控制器与本地控制器的通信调节虚拟感抗以消除阻抗差异,从而实现无功功率均衡分配;并且该控制方法能够推广到不同容量及多台逆变器并联运行的情况。研究结果证明了该策略能够有效解决低压微网孤岛模式时的无功不均分问题。

摘要：针对SIFT描述子实时性差和传统二进制描述子对尺度、旋转和视角变化鲁棒性差的问题,本文通过优化采样模式和添加灰度差分不变量比较测试进行改进,提出了一种鲁棒性更高的二进制描述子。首先,设计了一种尺度关联、编号标记的采样模式;然后,旋转采样模式中各采样点到特定位置,确保描述子尺度、旋转不变性;接着,分析了采样点点对模式对描述子的影响,选择使用机器学习训练后的128对采样点对;最后,选择灰度值比较测试及梯度绝对值和比较测试构建二进制描述子。实验中采用DoG检测图像关键点,结果表明:本文提出的描述子在描述子构建和描述子匹配上比SIFT描述子分别快84%和67%;在有视角变化的图像匹配上,准确率比传统的二进制描述子高3%~5%,召回率平均要高30%以上。本文提出的特征点描述方法适用于时间要求高的图像匹配领域。

摘要：为方便传统汽车制动踏板的机械自动化,根据汽车制动踏板结构形式,设计一种带有圆弧形截面的自动制动踏板机构。运用机构运动学原理,建立自动制动踏板运动学模型,提出一种根据踏板结构几何约束确定最优圆弧形截面尺寸的方法。以某电动汽车制动踏板为例,计算获得该踏板最优圆弧形截面的设计尺寸,并与CATIA DMU模型和台架试验数据进行对比,验证所建立运动学模型的正确性。通过开展实车制动试验,说明所设计自动制动踏板机构的可行性。结果表明,建立的自动制动踏板机构运动学模型与CATIA DMU模型的计算结果完全一致,与台架试验数据亦十分接近;在最优圆弧形截面的制动仿真中,运动销与圆弧形截面的切点和运动销顶点的横向偏差不超过0.54 mm,该机构能平稳连续的传递制动推力;实车制动试验表明,所设计自动制动踏板能有效实现慢速、快速和人-机分离等自动驾驶车辆的制动过程。