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基于模糊熵双重判据的多分支配电线路故障区段定位方法 被引量:1
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作者 姜洪华 李晓晨 +4 位作者 刘晓军 尤金石 王小林 方雅民 盛晓星 《智慧电力》 北大核心 2025年第1期90-97,共8页
为提高复杂拓扑结构下多分支配电线路发生单相接地故障时故障区段定位的准确度,提出了一种基于暂态零序电流的模糊熵(FurryEn)双重判据故障区段定位方法。首先,对小电流接地系统故障区段的暂态零序电流进行分析,得到不同拓扑下故障区段... 为提高复杂拓扑结构下多分支配电线路发生单相接地故障时故障区段定位的准确度,提出了一种基于暂态零序电流的模糊熵(FurryEn)双重判据故障区段定位方法。首先,对小电流接地系统故障区段的暂态零序电流进行分析,得到不同拓扑下故障区段暂态零序电流特征与分支线路增加的关系。其次,利用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)对暂态零序电流信号进行预处理,提取其高频部分。最后引入模糊熵来刻画暂态零序电流信号特征,构建模糊熵比值判据,作为故障区段定位的主判据;同时引入模糊熵波形的初始极性判据,作为辅助判据。通过PSCAD搭建的仿真模型验证表明该方法受分支线路增加、噪声的影响小,具有较强的适用性。 展开更多
关键词 多分支配电线路 故障区段定位 暂态零序电流 CEEMDAN 模糊熵 双重判据
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基于神经网络预测的双重优化车载定位算法
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作者 李志伟 宋博文 +2 位作者 张树德 张秀宇 李昊林 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第5期462-471,共10页
针对全球定位系统(GPS)信号中断引发的GPS/惯性导航系统(INS)组合导航定位性能下降问题,提出一种基于神经网络预测的双重优化车载定位算法。首先,构建卷积门循环神经网络(CNN-GRU)预测模型,通过CNN提取惯导数据特征,并利用GRU预测GPS中... 针对全球定位系统(GPS)信号中断引发的GPS/惯性导航系统(INS)组合导航定位性能下降问题,提出一种基于神经网络预测的双重优化车载定位算法。首先,构建卷积门循环神经网络(CNN-GRU)预测模型,通过CNN提取惯导数据特征,并利用GRU预测GPS中断期间的伪信号。其次,为提升神经网络预测性能,采用经验模态分解阈值滤波预处理惯性测量单元数据,通过白鲨算法优化网络超参数。然后,基于扩展卡尔曼滤波(EKF)内部参数与系统最优估计误差的关系,构建GRU误差补偿模型以进一步提升GPS中断期间的定位精度。结果表明,相较于CNN-GRU+EKF、CNN-LSTM+KF和GRU+AKF,所提算法在GPS中断30 s和150 s情况下,定位距离的均方根误差平均值分别降低了62.00%、68.31%、74.80%,验证了算法在GPS中断场景下的有效性。 展开更多
关键词 GPS/INS组合导航 神经网络 扩展卡尔曼滤波 GPS中断 车载定位
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巡线机器人无动力下坡速度控制方法 被引量:3
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作者 胡健 吴功平 +5 位作者 王伟 杨守东 刘明 杨智勇 何缘 郭磊 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1878-1884,共7页
为了提高高压输电线路巡线机器人续航能力以及降低能量消耗,结合能耗制动与脉宽调制方法,提出巡线机器人无动力下坡控速方法.该方法通过调节能耗电路通断占空比来定量调节能耗电阻消耗功率,实现下坡过程中的速度控制.设计基于线路模型... 为了提高高压输电线路巡线机器人续航能力以及降低能量消耗,结合能耗制动与脉宽调制方法,提出巡线机器人无动力下坡控速方法.该方法通过调节能耗电路通断占空比来定量调节能耗电阻消耗功率,实现下坡过程中的速度控制.设计基于线路模型的无动力下坡条件判断策略,采用变论域模糊控制方法实现速度的准确控制,使得机器人在巡检过程中全自主运行.在室外模拟线路和实际输电线路中进行试验验证.结果表明,采用该方法能够有效地控制机器人无动力下坡运行,可以节省12%的能量消耗. 展开更多
关键词 高压输电线路 巡线机器人 能耗控速 模糊控制
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输电线路带电作业机器人机械手RBF神经网络控制 被引量:7
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作者 江维 吴功平 +1 位作者 曹琪 杨松 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1388-1393,1410,共7页
针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路耐张跳线引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空高压危险设计了一种双臂、双机械手的螺栓紧固带电作业机器人.在整个作业过程中着重对螺栓拧紧的关键问题进行了理论分析,建立了螺栓拧紧过程控制... 针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路耐张跳线引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空高压危险设计了一种双臂、双机械手的螺栓紧固带电作业机器人.在整个作业过程中着重对螺栓拧紧的关键问题进行了理论分析,建立了螺栓拧紧过程控制的RBF神经网络模型.将机器人的螺栓拧紧过程抽象为神经网络的非线性逼近控制问题,提出了基于RBF神经网络的机器人螺栓拧紧状态监测控制方法.最后带电作业试验结果显示经过该控制方法机器人拧紧的螺栓联接可靠性增强,验证了所提出方法具有较强的工程实用性,同时进一步提高了作业效率、作业安全性及作业可操作性. 展开更多
关键词 引流板螺栓 RBF神经网络 带电作业机器人 机械手 拧紧控制
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巡检机器人行驶轨迹定位方法 被引量:11
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作者 胡鹏 吴功平 +1 位作者 曹琪 杨松 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第3期16-19,24,共5页
针对机器人在架空地线上的无人监控的自动巡检,提出了一种在杆塔档间测绘巡检机器人行驶路径轨迹并定位的方法,为自动巡检任务奠定了基础。依赖优化后的里程计及倾角传感器实时测量由重力或张力引起的具有悬链线附加弧垂的行走里程与倾... 针对机器人在架空地线上的无人监控的自动巡检,提出了一种在杆塔档间测绘巡检机器人行驶路径轨迹并定位的方法,为自动巡检任务奠定了基础。依赖优化后的里程计及倾角传感器实时测量由重力或张力引起的具有悬链线附加弧垂的行走里程与倾角数据并融合,得到机器人在悬链线上运行时不同时刻不同位置相对于杆塔基准点的位姿关系。为了提高定位精度,根据地线的悬链线特征对倾角数据进行平滑处理,降低外在因素对定位的影响程度。通过多次模拟实验以及现场实际运行结果发现该定位方法满足现场自动巡检的应用。 展开更多
关键词 信息融合 轨迹定位 巡检机器人 优化补偿 自动巡检
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面向提高风电接纳能力的智慧建筑能量管理策略 被引量:12
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作者 李泽宁 苏粟 +3 位作者 靳小龙 陈厚合 韦存昊 赵梓期 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期2288-2298,共11页
提出一种面向提高风电接纳能力的智慧建筑能量管理策略。首先,基于建筑热惯性,构建考虑建筑物内部不同制热区域的能耗预测模型;其次,基于支路潮流模型与二阶锥松弛方法,构建集成智慧建筑的主动配电网(active distribution network,ADN)... 提出一种面向提高风电接纳能力的智慧建筑能量管理策略。首先,基于建筑热惯性,构建考虑建筑物内部不同制热区域的能耗预测模型;其次,基于支路潮流模型与二阶锥松弛方法,构建集成智慧建筑的主动配电网(active distribution network,ADN)统一数学模型。随后,基于模型预测控制方法,在保证用户舒适性前提下,对ADN进行能量管理;最后,基于冬季制热场景,通过多种暖通空调(heating,ventilation and air conditioning,HVAC)调控方案对智慧建筑参与ADN优化调度进行分析验证。算例表明,与未考虑ADN与智慧建筑集成的模型及方法相比,所提方法基于集成智慧建筑的ADN统一模型,充分利用了HVAC设备运行模式灵活性和居民舒适温度区间,在保障居民温度舒适性的同时,进一步提高电网的风电接纳能力,并保证ADN的经济安全运行。 展开更多
关键词 主动配电网 智慧建筑 暖通空调系统 二阶锥松弛 模型预测控制
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巡检机器人自动上下线系统制动装置研究 被引量:12
7
作者 王满 吴功平 +3 位作者 熊一飞 樊飞 曹琪 杨松 《机床与液压》 北大核心 2020年第9期1-4,15,共5页
针对现有巡检机器人自动上下线系统作业风险高、无保护装置的特点,提出了一种巡检机器人自动上下线系统的制动装置,使自动上下线系统运行更加安全。设计了制动装置的三维模型,分析了制动装置的制动过程。建立制动装置的静力学模型,求解... 针对现有巡检机器人自动上下线系统作业风险高、无保护装置的特点,提出了一种巡检机器人自动上下线系统的制动装置,使自动上下线系统运行更加安全。设计了制动装置的三维模型,分析了制动装置的制动过程。建立制动装置的静力学模型,求解制动装置的制动稳定状态。使用ADAMS软件仿真制动装置制动过程中的动态特性,求解制动装置的制动时间与制动距离,证明了制动装置设计的合理性。通过现场实验,验证了该制动装置在机器人自动上下线过程中具有良好的可靠性与更高的安全性,具有工程应用和推广价值。 展开更多
关键词 制动装置 自动上下线 巡检机器人 动力学仿真 结构设计
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基于YOLOv3网络的输电线路防震锤和线夹检测迁移学习 被引量:22
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作者 张永翔 吴功平 +2 位作者 刘中云 杨松 徐玮泽 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第S02期188-194,共7页
防震锤和线夹是输电线路自动化设备巡检过程中的重要巡检对象。针对两类目标检测时的多角度需求与样本量较少的问题,提出基于迁移学习的改进训练方法训练YOLOv3模型,降低训练时模型对防震锤与线夹样本的需求,并提高模型最终的准确性与... 防震锤和线夹是输电线路自动化设备巡检过程中的重要巡检对象。针对两类目标检测时的多角度需求与样本量较少的问题,提出基于迁移学习的改进训练方法训练YOLOv3模型,降低训练时模型对防震锤与线夹样本的需求,并提高模型最终的准确性与泛化能力。首先,从不同时段、不同角度、不同季节、不同背景对防震锤和线夹线上目标开展了数据采集工作。其次,通过分析YOLOv3网络的卷积层结构,构建了多组迁移层数不同的训练模型,并在自主采集的防震锤、线夹小样本库上进行训练,之后通过比较分析,得到了最适合该小样本库的迁移学习模型。最后基于对模型实际检测图像的比较与分析,评估了通过迁移学习方法降低模型在防震锤、线夹小样本库上的训练成本的可行性。实验结果表明,通过迁移学习方法在该小样本库上训练YOLOv3网络,并在特征图等效输入层为31层时,模型的性能最好,此时模型的收敛速度比无迁移学习时提高了一倍,模型的平均精度均值(mAP)值提高了6.58%。其中防震锤单项AP值最高达到92.22%,比同类机器学习算法提高了近15%。 展开更多
关键词 输电线路巡检 小样本学习 深度学习 迁移学习 目标检测网络
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高压输电线路救援机器人结构设计与分析 被引量:10
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作者 闫寒 吴功平 +1 位作者 曹琪 杨松 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第1期20-23,28,共5页
针对现有高压输电线路巡检机器人技术尚不成熟,及当巡检机器人在地线上出现故障时需人工上线拖回所存在的弊端,提出一种单档段救援作业机器人。分析了高压输电线路单档段救援机器人的作业环境与救援任务,设计了救援机器人的总体结构形... 针对现有高压输电线路巡检机器人技术尚不成熟,及当巡检机器人在地线上出现故障时需人工上线拖回所存在的弊端,提出一种单档段救援作业机器人。分析了高压输电线路单档段救援机器人的作业环境与救援任务,设计了救援机器人的总体结构形式和各总成的具体结构,并对所设计的结构进行了三维建模仿真。对救援末端夹爪做了力学特性分析,得到夹爪应力云图,验证了设计的合理性。对救援夹爪做了模态分析计算,得到救援夹爪的单元密度分布云图,并在此基础上对夹爪做了拓扑优化,得到优化后的模型。开发出样机且在松长甲线上试验运行成功,验证了设计的实用型与合理性。 展开更多
关键词 高压输电线 救援机器人 末端夹爪 力学分析 拓扑优化 现场试验运行
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220kV带电线路树枝修剪机器人结构设计及实现 被引量:7
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作者 姜鹏 吴功平 +1 位作者 杨松 秦志军 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第8期152-156,共5页
针对高压输电线路走廊树枝与下相导线间距离过近可能导致短路跳闸等问题,研究设计了一款带电线路树枝修剪机器人,包括沿地线行走的移动机器人平台、绝缘绳卷扬升降及回转平台和末端作业平台。首先,根据作业空间分析提出了树枝修剪机器... 针对高压输电线路走廊树枝与下相导线间距离过近可能导致短路跳闸等问题,研究设计了一款带电线路树枝修剪机器人,包括沿地线行走的移动机器人平台、绝缘绳卷扬升降及回转平台和末端作业平台。首先,根据作业空间分析提出了树枝修剪机器人的构型原理,并建立了三维模型。其次,针对绝缘组合臂在保证强度和刚度条件以及实际应用条件下利用遗传算法求得了质量最小的最优解,并利用ABAQUS对其进行了有限元应力应变分析及模态分析。最后,试验样机在220kV带电线路上进行了多次树枝修剪试验,试验结果表明,该样机满足220kV带电线路树枝修剪要求,验证了设计的合理性与实用性。 展开更多
关键词 高压输电线路 树枝修剪机器人 绝缘组合臂 遗传算法 有限元分析
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基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制 被引量:4
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作者 王长江 李筱婧 +2 位作者 贾春贺 王茗萱 李国庆 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期124-132,共9页
针对交直流受端系统暂态电压调控能力不足的现状,提出一种基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制方法。构建以最优无功补偿容量和紧急控制成本最小为目标函数的两阶段暂态电压控制模型。借助摄动法求取暂态电压稳定裕度对... 针对交直流受端系统暂态电压调控能力不足的现状,提出一种基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制方法。构建以最优无功补偿容量和紧急控制成本最小为目标函数的两阶段暂态电压控制模型。借助摄动法求取暂态电压稳定裕度对控制量的轨迹灵敏度,将非线性暂态电压控制模型转化为二次规划模型来提高暂态电压控制效率。为避免故障期间交直流受端系统暂态电压的大幅跌落,实施静止同步补偿器和新一代调相机协同的预防控制,充分发挥无功补偿装置在暂态电压不同跌落程度下的动态无功支撑优势。针对实施暂态电压预防控制后恢复阶段的低电压延时恢复问题,实施包含基于电压源换流器的高压直流和传统调压措施的紧急控制来加快暂态电压恢复速度。修改后的IEEE 39节点系统和实际系统算例结果验证了所提暂态电压控制方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 暂态电压控制 基于电压源换流器的高压直流 预防控制 紧急控制 轨迹灵敏度
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带死区的PTZ摄像头模糊PID跟踪方法研究 被引量:5
12
作者 梅权杰 吴功平 +1 位作者 付博 殷庆斌 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第7期300-304,共5页
在移动机器人跟踪目标过程中,主动视觉是经常被采用的方法之一。针对以PTZ摄像机为主体的主动视觉跟踪问题中由于控制等级频繁变化造成视场不稳定和振荡的问题,提出了基于带死区的模糊PID控制方法。通过架空高压输电线巡检机器人搭建PT... 在移动机器人跟踪目标过程中,主动视觉是经常被采用的方法之一。针对以PTZ摄像机为主体的主动视觉跟踪问题中由于控制等级频繁变化造成视场不稳定和振荡的问题,提出了基于带死区的模糊PID控制方法。通过架空高压输电线巡检机器人搭建PTZ摄像头主动视觉跟踪平台,对选定的杆塔目标进行跟踪,并对比跟踪过程中带死区和不带死区的控制等级变化曲线。实验表明,该方法能较好的控制PTZ摄像头主动视觉跟踪过程中采集图像的稳定性,降低图像振荡。 展开更多
关键词 PTZ摄像机 主动视觉 死区 模糊PID 巡检机器人
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巡检机器人塔上自主充电控制方法研究 被引量:1
13
作者 周余 吴功平 +1 位作者 杨松 徐玮泽 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第3期271-276,共6页
为实现巡检机器人与太阳能充电基站充电座的准确可靠对接,提出了一套压紧轮碰检C型线夹粗定位以及基于模糊PID的精确定位、霍尔传感器及充电电流反馈对接状态的自主充电对接控制方法。粗定位确定充电座的位置及未安装充电头机械臂的位置... 为实现巡检机器人与太阳能充电基站充电座的准确可靠对接,提出了一套压紧轮碰检C型线夹粗定位以及基于模糊PID的精确定位、霍尔传感器及充电电流反馈对接状态的自主充电对接控制方法。粗定位确定充电座的位置及未安装充电头机械臂的位置;基于模糊PID的精确定位通过分析两机械臂之间距离与充电座与未安装充电头机械臂之间距离的关系,得到精确定位目标。为提高定位精度,首先采用卡尔曼滤波算法对倾角值进行平滑处理;其次,为了实现平稳运动,提出了sin速度曲线作为展臂电机速度控制的目标曲线;以实际位移与理论位移的偏差作为模糊PID系统的输入,控制展臂电机运动速度的输出,实现精确定位。实验表明,该自主充电对接方法高效、可靠、准确,能够满足自主充电对接的任务需求。 展开更多
关键词 自主充电 巡检机器人 卡尔曼滤波 Sin速度曲线 模糊PID
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巡检机器人无动力下坡系统参数匹配研究 被引量:1
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作者 万义强 吴功平 +1 位作者 杨智勇 付博 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第8期57-61,65,共6页
为提高无动力下坡能量回收效率,优化巡检机器人的性能指标,提出了一种能量回收最优原则的无动力下坡系统参数匹配方法。在建立无动力下坡系统理论模型的基础上,分析了系统重要参数对能量回收效率的影响。以满足最大速度、爬坡性能、回... 为提高无动力下坡能量回收效率,优化巡检机器人的性能指标,提出了一种能量回收最优原则的无动力下坡系统参数匹配方法。在建立无动力下坡系统理论模型的基础上,分析了系统重要参数对能量回收效率的影响。以满足最大速度、爬坡性能、回收总能量要求为前提,分别确定了电机的有效功率、减速器的减速比以及超级电容器容量的取值范围;以提高能量回收效率为目标对各个参数进行了优化选取。通过ADVISOR软件建立巡检机器人仿真模型,并对参数匹配结果进行了仿真分析。结果表明,在给定的下坡档段循环工况下,无动力下坡能量回收效率提高了7%。 展开更多
关键词 巡检机器人 无动力下坡 参数匹配 ADVISOR 二次开发
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