船舶混合动力系统能量管理策略研究
这是一篇关于混合动力系统,建模与仿真,小波包分解,模糊逻辑控制,遗传算法的论文, 主要内容为随着我国提出“2030年达到碳峰值,争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标,降低船舶能耗和排放,提高船舶节能减排水平,是航运业实现“碳中和”的必经之路。传统柴油机船舶难以满足零排放或低排放的要求,而随着清洁能源、燃料电池、复合储能等能源技术的快速发展,基于清洁能源的混合动力船舶成为航运业实现碳中和目标的重要途径。因此开展船舶混合动力系统能量管理策略的研究,对提高船舶的经济性和节能减排水平具有重要意义。本文以某型燃料电池渡轮为研究对象,针对其动力系统动态响应性能不足、燃料电池性能衰减较快以及船舶母线电压波动较大等问题,引入复合储能系统替代母型船单一的储能系统,完成了从储能装置间的能量分配到混合动力系统能量管理策略的整体设计。本文主要完成的研究工作如下:(1)混合动力系统的设计与选型。母型船的动力系统只有蓄电池作为储能装置,难以承担负载高频波动、不能及时响应系统的动态变化等问题,以母型船的动力需求出发,从设备成本、构型复杂度、控制性能等方面进行了复合储能系统的拓扑结构设计和主要储能设备的选型,并进行了容量的配置计算与论证,(2)混合动力系统的建模与仿真。能够实时而准确地体现船舶状态参数变化和能量流动的仿真模型是开展能量管理策略研究的基础。本文基于模块化建模的思想,在Matlab/Simulink中搭建了燃料电池、磷酸铁锂电池、超级电容和双向DC/DC变换器的仿真模型并进行了验证实验。结果表明所搭建的混合动力系统仿真模型的有效性,为后文的能量管理策略研究奠定了良好的基础。(3)基于小波包分解的能量管理策略设计。针对船舶混合动力系统需要制定能量管理策略来发挥每种动力源工作特点的问题,提出一种基于小波包分解和限值保护的能量管理策略来实现动力系统间功率的优化分配。首先采用小波包分解算法对母型船的典型工况下的负载功率曲线进行频段分解,并结合幅频特性分析进行各频段的功率分配,然后根据SOC限值实时调整锂电池和超级电容的工作状态。仿真结果表明所制定的能量管理策略能够实现负载功率的合理分配,有效抑制燃料电池的功率波动,提高船舶混合动力系统的稳定性和经济性。(4)基于遗传算法的能量管理策略优化。针对前文设计的能量管理策略存在锂电池输出功率峰值过大、超级电容工作特性没得到充分发挥等问题,设计了模糊控制器对复合储能系统的功率进行再分配,并以能量效率和电池耐久性作为优化指标,使用遗传算法(GA)对能量管理策略进行优化。仿真结果表明优化后的能量管理策略能够最大限度延长锂电池的使用寿命,更加充分发挥超级电容大功率充放电的工作特性,实现更为合理的复合储能系统的功率分配,具有更好的经济性能和控制效果。
机载雷达射频脉冲掩护技术研究
这是一篇关于低截获概率雷达,射频掩护,聚类分选,电子对抗,建模与仿真的论文, 主要内容为现代电子侦察系统的广泛应用,对探测雷达平台构成了严重的威胁。为了对抗这种威胁,探测雷达需要针对电子侦察系统的工作原理设计更加复杂的低截获信号,破坏电子侦察系统对雷达信号的截获分选。本文针对现阶段雷达电子对抗的技术原理,以机载雷达为研究对象,利用理论分析与仿真实验的方法,对机载雷达射频脉冲掩护技术进行了研究。研究内容如下:1、对现阶段机载雷达电子对抗技术特点进行了分析。首先分析了通用的脉冲压缩体制雷达系统和电子侦察机系统的组成及各分模块的功能。然后重点分析了对抗电子侦察机的波形设计、功率管理、天线选择、射频掩护等低截获方法。2、对脉冲压缩体制雷达探测系统及电子侦察机系统进行了高颗粒度的建模。首先根据雷达探测系统各模块工作原理,基于Systemvue软件平台建立了雷达探测接收机中的匹配滤波器模块、MTD模块、CFAR模块以及参数计算模块并进行了仿真验证。然后基于Systemvue软件平台仿真验证了雷达侦察接收机的数字信道化接收机模块、测频模块、测角模块、脉冲聚类及分选模块、参数误差测量模块。最后将雷达探测接收机和电子侦察接收机模块进行了整合并在基于STK软件所构建的动态场景中进行了联合仿真,搭建了一套动态场景下的电子对抗仿真数据生成平台。3、对射频脉冲掩护技术进行了研究。首先针对电子侦察机系统的各模块功能对射频脉冲掩护技术进行了时域、频域的抗分选准则研究,基于掩护脉冲与工作脉冲的时频分布研究给出了射频掩护脉冲的设计准则。然后在电子对抗场景下从掩护脉冲PRI、PW、Fc三个维度研究掩护信号的最佳掩护方式,分别对掩护脉冲PRI、PW、Fc三个参数的取值范围进行遍历仿真。最后利用分选正确率对射频掩护性能进行了全面的评估。实验表明,本文研究的射频脉冲掩护计技术在不影响雷达探测性能的基础上可以有效提升雷达信号抗分选识别性能。
船舶混合动力系统能量管理策略研究
这是一篇关于混合动力系统,建模与仿真,小波包分解,模糊逻辑控制,遗传算法的论文, 主要内容为随着我国提出“2030年达到碳峰值,争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标,降低船舶能耗和排放,提高船舶节能减排水平,是航运业实现“碳中和”的必经之路。传统柴油机船舶难以满足零排放或低排放的要求,而随着清洁能源、燃料电池、复合储能等能源技术的快速发展,基于清洁能源的混合动力船舶成为航运业实现碳中和目标的重要途径。因此开展船舶混合动力系统能量管理策略的研究,对提高船舶的经济性和节能减排水平具有重要意义。本文以某型燃料电池渡轮为研究对象,针对其动力系统动态响应性能不足、燃料电池性能衰减较快以及船舶母线电压波动较大等问题,引入复合储能系统替代母型船单一的储能系统,完成了从储能装置间的能量分配到混合动力系统能量管理策略的整体设计。本文主要完成的研究工作如下:(1)混合动力系统的设计与选型。母型船的动力系统只有蓄电池作为储能装置,难以承担负载高频波动、不能及时响应系统的动态变化等问题,以母型船的动力需求出发,从设备成本、构型复杂度、控制性能等方面进行了复合储能系统的拓扑结构设计和主要储能设备的选型,并进行了容量的配置计算与论证,(2)混合动力系统的建模与仿真。能够实时而准确地体现船舶状态参数变化和能量流动的仿真模型是开展能量管理策略研究的基础。本文基于模块化建模的思想,在Matlab/Simulink中搭建了燃料电池、磷酸铁锂电池、超级电容和双向DC/DC变换器的仿真模型并进行了验证实验。结果表明所搭建的混合动力系统仿真模型的有效性,为后文的能量管理策略研究奠定了良好的基础。(3)基于小波包分解的能量管理策略设计。针对船舶混合动力系统需要制定能量管理策略来发挥每种动力源工作特点的问题,提出一种基于小波包分解和限值保护的能量管理策略来实现动力系统间功率的优化分配。首先采用小波包分解算法对母型船的典型工况下的负载功率曲线进行频段分解,并结合幅频特性分析进行各频段的功率分配,然后根据SOC限值实时调整锂电池和超级电容的工作状态。仿真结果表明所制定的能量管理策略能够实现负载功率的合理分配,有效抑制燃料电池的功率波动,提高船舶混合动力系统的稳定性和经济性。(4)基于遗传算法的能量管理策略优化。针对前文设计的能量管理策略存在锂电池输出功率峰值过大、超级电容工作特性没得到充分发挥等问题,设计了模糊控制器对复合储能系统的功率进行再分配,并以能量效率和电池耐久性作为优化指标,使用遗传算法(GA)对能量管理策略进行优化。仿真结果表明优化后的能量管理策略能够最大限度延长锂电池的使用寿命,更加充分发挥超级电容大功率充放电的工作特性,实现更为合理的复合储能系统的功率分配,具有更好的经济性能和控制效果。
矩形贴片微带天线尺寸预测模型分析与研究
这是一篇关于微带天线,循环神经网络,RPSO-ELM,建模与仿真的论文, 主要内容为微带天线在MEMS领域应用广泛,但是在设计一款微带天线时,通常需要借助公式计算得出天线尺寸的理论解,而理论解与实际做出的天线的尺寸之间存在一定的偏差,并且需要进行参数扫描分析才能得出最优天线尺寸值,所以本文提出了一种新的设计微带天线的思路,借助循环神经网络和RPSO-ELM网络算法基于实际天线尺寸数据集训练模型,能够迅速得出最优天线尺寸值,将有助于仿真人员预先熟悉天线特性,提高仿真效率,还可以用于对提出的新型天线模型进行验证。微带天线的设计与仿真这一过程中,往往需要大量的公式计算,所以本文尝试了一种新的方法和手段,使用循环神经网络和RPSO-ELM网络算法训练模型,利用它来确定在给出介电常数和谐振频率等数值下矩形贴片天线的尺寸值。本文对比了几种不同的算法,利用天线数据,其中90组数据用于训练,10组数据用于测试,最后选择RPSO-ELM网络进行模型的搭建、调优。在最后本文使用HFSS软件设计出一款矩形贴片微带天线,并对它进行了仿真测试,测试结果表明,设计出来的天线性能较好,然后本文使用设计得到的这款天线的介电常数等特征值投入RPSO-ELM网络模型中进行预测,最后将天线的实际尺寸值与模型得出的预测尺寸值进行比较,通过对比发现模型预测的误差小,准确率高,结果表明,使用算法模型不需要进行理论公式计算就可以高效地得出微带天线的尺寸值,大大降低了天线设计仿真过程的复杂度,而且训练出的模型简单易于使用,能够用于天线的设计与仿真过程。算法模型可以进一步封装成矩形贴片微带天线的优化设计尺寸推荐系统,只需要给系统指定的天线特征值,系统模型就会自动且准确地得出此天线的尺寸值,从而简化天线优化设计的过程。
风光储电动汽车充电站建模与状态监测系统设计
这是一篇关于风光储,充电站,建模与仿真,监测系统,用户APP的论文, 主要内容为随着电动汽车市场的发展和国家可再生能源消纳政策的推进,结合内蒙古地域特点和风光资源优势,风光储电动汽车充电站建设势在必行。充电站运行的可靠性和电能质量是用户的首要要求,对风光储充电站的建模与仿真是进行充电站状态监测、实现高效管理的重要基础,实时监测风光储充电站的运行状态及各项关键参数是对充电站进行有效监控的有效手段。本文在对充电站建模与仿真的基础上,构建了基于CAN-GPRS的离网型风光储充电站在线监测系统,为充电站建设提供指导。具体工作如下:1.对风光储充电站在线监测的研究背景及国内外研究现状进行对比总结,论证了搭建该监测系统的意义,提出了具体研究内容和研究方法。2.根据离网型风光储电动汽车充电站的结构特点,确定充电站各子模块监测点,在Matlab/Simulink环境下对各子模块进行建模,搭建了风光储电动汽车充电站模型,并进行了仿真。通过与实际电站运行数据对比,表明该模型可以正确模拟充电站的运行状态,验证了系统模型的准确性。3.结合实际监测需要,设计出一套离网型风光储电动汽车充电站在线监测系统。对离网型风光储电动汽车充电站监测系统各子模块进行组网,确定相应传感器类型与参数;使用CAN总线实现站内数据传输;基于GPRS无线传输方式进行站间数据传输;最后将汇总的数据传递到后台以实现集中、分散监测,为后续研究奠定基础。4.针对在线检测系统的使用场景,设计了一套风光储在线监测软件系统,该系统使用基于Java Script的vue与EChart进行前端设计,基于Python框架下的Sanic进行后端设计,使用My SQL进行数据库设计。监测系统除可正常监测电站实时运行参数外,还具备报警、历史记录功能。并设计了一套面向电动汽车用户的多种功能APP,为用户充电决策提供服务。
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