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科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    基于改进LADRC的永磁同步电机转速控制

    宋保业王若愚王栋梁
    11686-11692页
    查看更多>>摘要：传统比例积分(proportional-integral,PI)控制器在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制中,存在转速超调和抗外部扰动能力差的问题.针对这一问题,设计了一种能提高自抗扰控制器对内外扰动观测精度的线性扩张状态观测器(linear extended state estimator,LESO),并在此基础上设计了用于PMSM转速控制的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)系统.通过仿真和实验,验证了基于改进LADRC的PMSM矢量控制系统能达到更高的观测精度,实现转速的快速无超调的高精度控制,且对负载扰动具有良好的鲁棒性.

    永磁同步电机线性自抗扰控制线性扩张状态观测器转速控制

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    基于端部漏磁场分析的集成式电机驱动系统在线匝间短路故障诊断

    柴琳周菁陈天宇刘毅...
    11693-11702页
    查看更多>>摘要：基于宽禁带器件的变频器具有高功率密度和耐高温工作的优势,通过小型化和轻薄化设计可以将变频器置于电机端盖与端绕组之间,构成结构紧凑的集成式电机驱动系统.该系统发生匝间短路故障时,短路绕组电流增大不仅会使电机内部温度升高导致电机绝缘性能降低,还将引起磁场变化影响变频器的正常工作.以一台1.5 kW的交流感应电机为例,搭建基于宽禁带器件的集成式电机驱动系统三维物理模型,利用数学解析法分析并计算匝间短路故障前后的端部漏磁场,并提取电机内端部印制电路板(printed circuit board,PCB)表面与轴心距离相等、机械角度相差45.的两点处磁感应强度在直角坐标系下椭圆曲线的离心率反映端部漏磁场的对称性,以此为特征指标判断电机是否出现匝间短路故障.仿真与实验结果验证了所提方法的正确性和有效性.

    集成式电机驱动系统匝间短路故障端部漏磁场有限元分析

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    基于观测器的脉冲发生器复合滑模控制

    张辉吴治国金博丕杨晟萱...
    11703-11711页
    查看更多>>摘要：针对表贴式永磁同步电机滑模控制系统中存在抖振、响应速度慢的问题,采用一种新型滑模控制器与改进型滑模观测器相结合的控制策略.提出一种新型趋近律,选用tanh函数作为开关函数,使得切换更加平滑.再引入终端吸引子,提高系统收敛速度,改善系统控制品质.设计改进型滑模观测器,将符号函数替换为连续函数,并对观测误差进行补偿,削弱抖振并且提高观测精度.建立基于新型滑模控制器和改进型滑模观测器的双闭环速度控制系统仿真模型,并与比例-积分(propor-tional-integral,PI)控制系统、基于指数趋近律的滑模控制系统做对比仿真实验.仿真结果表明:提出的控制策略可以有效地减弱抖振效应,增强系统的收敛性,并且能够更好地跟踪给定信号.

    永磁同步电机滑模控制滑模观测器新型趋近律复合控制

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    基于模糊控制的并网风储一体化系统多目标优化配置

    陈功张雷曹远征冯志远...
    11712-11719页
    查看更多>>摘要：在"双碳"背景下,含混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)的风电场对系统配置优化能力的要求不断提高.为提升系统配置优化协同性,实现风电波动平抑,综合考虑经济性、平抑效果和使用寿命,提出了一种基于模糊控制的并网风储一体化系统多目标优化配置方法.首先,为了使储能功率与风电场的性能特征相匹配,应用快速傅里叶变换(fast Fou-rier transform,FFT)作为分频方法,实现了自适应小波包平滑策略下的HESS功率分配.然后,基于经济性和平抑效果建立多目标优化模型,确定了最优的HESS配置方案.最后,设计优化储能使用寿命的模糊控制策略,改善了高功率存储(high power storage,HPS)的充放电水平,有效优化了 HPS的荷电状态(state of charge,SOC).

    风储一体化系统多目标优化自适应小波包模糊控制

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    基于改进量子粒子群算法的新能源汽车换电站优化布局

    韩顺杰于渲铎李东奇董吉哲...
    11720-11725页
    查看更多>>摘要：为了针对在新能源换电汽车发展普及过程中的换电站建设相关问题,通过建立以换电站运营目标年限年均综合费用最小为目标,综合考虑土地价格、建站成本、运营成本、维护成本、道路流量、服务能力等因素的优化目标数学模型,以换电能力、换电距离为约束条件.同时利用改进的量子粒子群算法对模型求解,算法引入自适应调整的惯性权重,提高粒子的整体搜索能力,利用Logistic混沌映射初始化种群信息,提升种群的遍历性,通过Levy飞行策略与Cauchy变异策略,提升种群的多样性并扩大算法在迭代过程中的搜索空间,进一步提升算法的全局搜索能力并快速跳出局部最优区域.利用该算法对长春市宽城区进行实际规划,将该区域相关数据引入建立的数学模型,确定了该区域内建设四座换电站时符合预期建设目标,同时确定各电站建设位置及容量,证明研究结果的可行性与实用性.

    新能源汽车改进量子粒子群算法换电站选址定容

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    改进FBCSP和CNN的运动想象脑电信号分类

    马金旭陶庆刘景轩赵暮超...
    11726-11732页
    查看更多>>摘要：为提高运动想象脑机接口识别准确率,结合共空间模式(common spatial pattern,CSP)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)方法,提出一种改进滤波器组共空间模式(filter bank common spatial pattern,FBCSP)和CNN的算法,用于多分类运动想象脑电信号识别任务.信号预处理后,使用包含重叠频带的FBCSP计算空间投影矩阵,数据经过投影得到更有区分度的特征序列.然后将特征序列以二维排列方式输入搭建的CNN模型中进行分类.所提出方法在脑机接口竞赛数据集2a和Ⅲa上验证,并和其他文献方法对比.结果表明,本文方法一定程度上提高了运动想象脑电信号的分类准确率,为运动想象研究提供了一个有效办法.

    运动想象脑电信号脑机接口共空间模式卷积神经网络

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    基于多任务图神经网络的非定常流体预测

    周恒安成乐施克权欧洺余...
    11733-11740页
    查看更多>>摘要：在高维非线性流体模拟中,传统计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)求解器存在计算成本与难度较高的局限性.为提高计算效率,提出一种结合多任务学习与图神经网络的流体模拟方法,旨在高效、快速预测非定常流体动力过程.首先采用非结构化网格对流体计算域的空间分布建模,结合图神经网络提取其多维度空间特征,并通过消息传递机制的聚合更新特性来模拟流体的时空变化规律.考虑流体中不同物理场参数之间存在相关性,采用多任务学习策略对多个物理场参数并行学习和预测,以提高模型的准确性与泛化性.构建数据集并开展验证,对比了不同图神经网络的预测精度,结果表明,相较于图卷积神经网络,本文提出的模型表现出更好的预测性能.预测100步时,均方误差降低了 7.2％,预测200步时相对下降29.9％.本文方法在计算效率上也有显著提升,与常规CFD求解器相比,预测速度提升了一到两个数量级,为实时预测提供支撑.

    图神经网络多任务学习深度学习非定常流体流体模拟

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    基于面积差异等效建模的电液比例位置系统FMAPID控制

    康龙刘庆喜殷利建李志文...
    11741-11751页
    查看更多>>摘要：公路边坡护坡骨架施工车是聚焦于公路边坡土壤开槽和水泥混凝土滑模的工程机械装备.针对公路边坡护坡骨架施工车旋转臂在边坡环境的运动控制问题,设计一种基于模糊多参数自适应比例积分微分(proportional integral derivative,PID)的位置反馈控制策略.考虑到非对称液压缸两腔的差异,采用面积差异等效建模法建立阀控非对称液压缸的线性数学模型.通过定义模糊子集、选取隶属函数、建立模糊规则,使用模糊多参数自适应PID控制算法,实现旋转臂非对称液压缸位置控制.仿真和试验结果表明,基于面积差异等效数学模型的模糊多参数自适应PID能够有效地提高液压缸位置跟踪控制精度,验证了所提控制算法的有效性.

    公路边坡护坡骨架施工车旋转臂面积差异等效电液比例位置系统模糊控制多参数自适应

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    基于自适应中值预测和霍夫曼编码的密文域可逆信息隐藏算法

    蒋宗宝张敏情董炜娜孔咏骏...
    11752-11762页
    查看更多>>摘要：为提高密文域可逆信息隐藏的嵌入容量,提出了一种基于自适应中值预测(adaptive median edge detection,AMED)和霍夫曼编码的密文域可逆信息隐藏算法.所提算法首先对载体图像进行块级扩展.然后,预测阶段引入自适应参数提出中值预测(median edge detection,MED)优化方案,参数会随着图像纹理特征而变化,进而提高像素预测准确度.最后,对像素高有效位信息(most significant bit,MSB)进行标记,采用霍夫曼编码对标记结果进行压缩,从而腾出空间进行秘密信息的嵌入.实验结果表明,本文算法可以在保证可逆恢复的基础上实现秘密信息的正确提取.同时,与现有算法相比,嵌入容量有所提高,平均嵌入率高达2.632 0 bpp.

    自适应中值预测霍夫曼编码密文域可逆信息隐藏高嵌入容量

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    基于改进ECAPA-TDNN的法庭自动说话人识别

    万玫汐王华朋闫道申刘鹏展...
    11763-11773页
    查看更多>>摘要：为提高法庭说话人识别的可靠性和准确性,促进法庭语音检验方法和过程的科学评价范式转化,提出了一种基于改进通道注意力机制融合时延神经网络(emphasized channel attention propagation aggregation time delay neural network,ECAPA-TDNN)模型的法庭自动说话人识别方法.该方法为提高模型的准确率和泛化能力,融合空间注意力机制、通道注意力机制和多头注意力机制.首先,选择训练效果最佳的频谱图与伽马频率倒谱系数(gammatone frequency cepstral coefficients,GFCC)融合特征输入网络模型,把训练完成的神经网络作为深度特征提取器,然后,在法庭证据似然比量化评估体系中评估语音证据的强度.实验结果表明:在VoxCeleb1数据集上,Cllr值为0.156,优于之前发表文献中的法庭自动说话人识别系统结果;在中文zhaishell数据集上,误判率和漏判率均为零,并且支持同源假设的似然比最小值为1.72 × 106,支持非同源假设的似然比最大值为5.83 × 10-21.该方法进一步提高了识别系统的可靠性和准确性,可以为法庭语音证据评估结论提供强有力的支撑.

    说话人识别似然比ECAPA-TDNN注意力机制特征融合

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