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考虑物理约束的振荡浮子式波浪能转换装置优化获能控制
被引量：
1
1
作者
包鑫宇
黎明
+1 位作者
陈震
宋承林
《中国海洋大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第5期157-166,共10页
针对振荡浮子式波浪能转换装置(Oscillating buoy wave energy converter,OBWEC)的安全运行和高效获能问题,本文在考虑OBWEC的浮子运动位移和控制力物理约束的基础上,设计了一种包含浮子运动轨迹规划层和轨迹跟踪层的双层协同控制方案...
针对振荡浮子式波浪能转换装置(Oscillating buoy wave energy converter,OBWEC)的安全运行和高效获能问题,本文在考虑OBWEC的浮子运动位移和控制力物理约束的基础上,设计了一种包含浮子运动轨迹规划层和轨迹跟踪层的双层协同控制方案。在轨迹规划层,利用傅里叶拟谱方法分析波浪频谱特征,在线生成满足位移和控制力物理约束且兼顾最大获能的浮子运动参考轨迹;在轨迹跟踪层,采用滑模控制(Sliding mode control,SMC)实现浮子运动的轨迹跟踪,并基于李雅普诺夫稳定性理论,证明了浮子运动轨迹跟踪误差渐近收敛于0。双层协同控制方案的核心在于,在保证浮子运动满足物理约束的前提下,尽可能获取最大能量,进而确保OBWEC的安全高效运行。仿真实验结果充分验证了所提方法的可行性与有效性,为OBWEC的实际应用提供了有力的理论支撑和技术参考。
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关键词
振荡浮子式波浪能转换装置
优化获能控制
傅里叶拟谱方法
轨迹跟踪控制
滑模控制
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职称材料
海洋电磁信号超低噪声同步采集系统设计
被引量：
4
2
作者
刘兰军
周亚涛
+3 位作者
陈家林
黎明
强嘉晨
谢鹏
《现代电子技术》
2022年第14期17-22,共6页
针对海洋电磁采集系统的低频超低噪声信号采集和高精度时钟同步,文中设计一种基于“ARM+FPGA”的海洋电磁信号低噪声同步采集系统(LNS-MEM)。针对低频微弱电场信号的采集需求,设计“低噪声斩波放大+低噪声A/D转换”的信号采集电路;针对...
针对海洋电磁采集系统的低频超低噪声信号采集和高精度时钟同步,文中设计一种基于“ARM+FPGA”的海洋电磁信号低噪声同步采集系统(LNS-MEM)。针对低频微弱电场信号的采集需求,设计“低噪声斩波放大+低噪声A/D转换”的信号采集电路;针对电磁采集系统的高精度分布式同步需求,设计“GPS授时+高精度温度补偿时钟”的时钟同步方法。系统主控采用“低功耗ARM+FPGA”方案,低功耗ARM负责系统任务管理,FPGA实现多通道信号同步采集。最后,开展实验室和海洋环境测试。测试结果表明,电场前置放大通道为一个低通滤波通道,通带增益为61 dB,-3 dB上限截止频率约为100 Hz,电场通道本底噪声为3nV√Hz@1Hz,时钟同步误差小于1.5 ms/d,海洋CSEM勘探的有效探测范围可达7.5 km,可以满足海洋电磁探测的需求。
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关键词
海洋电磁信号
噪声信号采集
系统设计
时钟同步
低噪声斩波放大
系统测试
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职称材料
海洋实时电磁探测采集系统设计
3
作者
刘兰军
陈俊
+1 位作者
陈家林
黎明
《现代电子技术》
2023年第15期1-8,共8页
海洋电磁探测是水下目标非声探测的研究热点。针对水下目标电磁探测的实时计算和高速传输需求,提出一种基于SoC FPGA的海洋实时电磁探测采集系统(ROEM/SoC FPGA)。系统主控采用内嵌ARM Cortex⁃A9处理器的SoC FPGA,包括HPS端和FPGA端。HP...
海洋电磁探测是水下目标非声探测的研究热点。针对水下目标电磁探测的实时计算和高速传输需求,提出一种基于SoC FPGA的海洋实时电磁探测采集系统(ROEM/SoC FPGA)。系统主控采用内嵌ARM Cortex⁃A9处理器的SoC FPGA,包括HPS端和FPGA端。HPS端搭建基于嵌入式Linux操作系统的系统软件,实现多通道电磁数据的时频分析和实时传输,时频分析采用短时傅里叶变换方法,实时传输采用基于MQTT和TCP/IP的网络传输;FPGA端搭建数字逻辑实现多通道电磁数据同步采集;FPGA端与HPS端通过AXI总线互联。与传统的“低功耗MCU+FPGA”电磁探测采集系统相比,具有较强的数据实时计算和传输能力,测试结果表明,设计的ROEM/SoC FPGA系统能够有效完成多通道电磁数据的时频分析和网络传输,对采样率为125 Hz的10 min单通道电磁场数据的时频分析计算耗时约为2634 ms,网络传输速率可达14.5 MB/s,可以满足水下目标电磁探测的应用需求。
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关键词
海洋电磁探测
水下目标探测
SoC
FPGA
LINUX操作系统
时频分析
短时傅里叶变换
网络传输
实时计算
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职称材料
题名
考虑物理约束的振荡浮子式波浪能转换装置优化获能控制
被引量：
1
1
作者
包鑫宇
黎明
陈震
宋承林
机构
中国
海洋
大学
工程
学院
山东省海洋智能装备技术工程研究中心
青岛中加特电气股份有限公司
出处
《中国海洋大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第5期157-166,共10页
基金
山东省重点研究发展计划项目(2019JZZY010902)
国家重点研究发展计划项目(2018YFB1501904)资助。
文摘
针对振荡浮子式波浪能转换装置(Oscillating buoy wave energy converter,OBWEC)的安全运行和高效获能问题,本文在考虑OBWEC的浮子运动位移和控制力物理约束的基础上,设计了一种包含浮子运动轨迹规划层和轨迹跟踪层的双层协同控制方案。在轨迹规划层,利用傅里叶拟谱方法分析波浪频谱特征,在线生成满足位移和控制力物理约束且兼顾最大获能的浮子运动参考轨迹;在轨迹跟踪层,采用滑模控制(Sliding mode control,SMC)实现浮子运动的轨迹跟踪,并基于李雅普诺夫稳定性理论,证明了浮子运动轨迹跟踪误差渐近收敛于0。双层协同控制方案的核心在于,在保证浮子运动满足物理约束的前提下,尽可能获取最大能量,进而确保OBWEC的安全高效运行。仿真实验结果充分验证了所提方法的可行性与有效性,为OBWEC的实际应用提供了有力的理论支撑和技术参考。
关键词
振荡浮子式波浪能转换装置
优化获能控制
傅里叶拟谱方法
轨迹跟踪控制
滑模控制
Keywords
oscillating buoy wave energy converters
energy optimization control
Fourier pseudo-spectral method
trajectory tracking control
sliding mode control
分类号
P743.2 [天文地球—海洋科学]
TP29 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
海洋电磁信号超低噪声同步采集系统设计
被引量：
4
2
作者
刘兰军
周亚涛
陈家林
黎明
强嘉晨
谢鹏
机构
中国
海洋
大学
工程
学院
山东省海洋智能装备技术工程研究中心
出处
《现代电子技术》
2022年第14期17-22,共6页
基金
国家重点研发计划资助项目(2019YFC1408101)
青岛海洋科学与技术试点国家实验室开放基金资助项目(QNLM2016ORP0414)
国家高技术发展计划资助项目(2012AA09A201)。
文摘
针对海洋电磁采集系统的低频超低噪声信号采集和高精度时钟同步,文中设计一种基于“ARM+FPGA”的海洋电磁信号低噪声同步采集系统(LNS-MEM)。针对低频微弱电场信号的采集需求,设计“低噪声斩波放大+低噪声A/D转换”的信号采集电路;针对电磁采集系统的高精度分布式同步需求,设计“GPS授时+高精度温度补偿时钟”的时钟同步方法。系统主控采用“低功耗ARM+FPGA”方案,低功耗ARM负责系统任务管理,FPGA实现多通道信号同步采集。最后,开展实验室和海洋环境测试。测试结果表明,电场前置放大通道为一个低通滤波通道,通带增益为61 dB,-3 dB上限截止频率约为100 Hz,电场通道本底噪声为3nV√Hz@1Hz,时钟同步误差小于1.5 ms/d,海洋CSEM勘探的有效探测范围可达7.5 km,可以满足海洋电磁探测的需求。
关键词
海洋电磁信号
噪声信号采集
系统设计
时钟同步
低噪声斩波放大
系统测试
Keywords
marine electromagnetic signal
noise signal acquisition
system design
clock synchronization
low-noise chopper amplification
system testing
分类号
TN911.23-34 [电子电信—通信与信息系统]
P631.3 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
海洋实时电磁探测采集系统设计
3
作者
刘兰军
陈俊
陈家林
黎明
机构
中国
海洋
大学
工程
学院
山东省海洋智能装备技术工程研究中心
出处
《现代电子技术》
2023年第15期1-8,共8页
基金
国家重点研发计划资助项目(2019YFC1408101)。
文摘
海洋电磁探测是水下目标非声探测的研究热点。针对水下目标电磁探测的实时计算和高速传输需求,提出一种基于SoC FPGA的海洋实时电磁探测采集系统(ROEM/SoC FPGA)。系统主控采用内嵌ARM Cortex⁃A9处理器的SoC FPGA,包括HPS端和FPGA端。HPS端搭建基于嵌入式Linux操作系统的系统软件,实现多通道电磁数据的时频分析和实时传输,时频分析采用短时傅里叶变换方法,实时传输采用基于MQTT和TCP/IP的网络传输;FPGA端搭建数字逻辑实现多通道电磁数据同步采集;FPGA端与HPS端通过AXI总线互联。与传统的“低功耗MCU+FPGA”电磁探测采集系统相比,具有较强的数据实时计算和传输能力,测试结果表明,设计的ROEM/SoC FPGA系统能够有效完成多通道电磁数据的时频分析和网络传输,对采样率为125 Hz的10 min单通道电磁场数据的时频分析计算耗时约为2634 ms,网络传输速率可达14.5 MB/s,可以满足水下目标电磁探测的应用需求。
关键词
海洋电磁探测
水下目标探测
SoC
FPGA
LINUX操作系统
时频分析
短时傅里叶变换
网络传输
实时计算
Keywords
marine electromagnetic detection
underwater target detection
SoC FPGA
Linux operating system
time⁃frequency analysis
short⁃time Fourier transform
network transmission
real⁃time calculation
分类号
TN03-34 [电子电信—物理电子学]
P631.3 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑物理约束的振荡浮子式波浪能转换装置优化获能控制
包鑫宇
黎明
陈震
宋承林
《中国海洋大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
1
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职称材料
2
海洋电磁信号超低噪声同步采集系统设计
刘兰军
周亚涛
陈家林
黎明
强嘉晨
谢鹏
《现代电子技术》
2022
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
海洋实时电磁探测采集系统设计
刘兰军
陈俊
陈家林
黎明
《现代电子技术》
2023
0
在线阅读
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职称材料
已选择
0
条
导出题录
引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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