针对系统中含有两个相互独立的Markov链,且转移概率不完全已知的时滞不确定离散Markov跳变系统的滑模控制(SMC)问题,通过考虑参数不确定性的匹配条件,设计离散积分型滑模面.利用时滞分割技术构造含加权参数的Lyapunov-Krasovskii函数,得到系统随机稳定的充分条件,根据指数趋近律的到达条件设计滑模控制律,使得系统的状态轨迹能够到达所设计的滑模面.数值仿真结果表明,该方法具有一定的有效性.

针对BP神经网络由于随机初始化权重和偏置导致对用电情况预测的误差偏大且容易陷入局部最优的问题,提出了一种利用萤火虫算法对BP神经网络的权重和偏置进行优化的电力用能行为预测方法.该方法基于用户不同时间段的用电量数据提取时间序列特征,并采用K-means聚类算法对用电行为类似的用户进行聚合及分析,从而建立电力负荷预测模型对每类用户的负荷加以预测.实验结果表明,基于萤火虫算法改进BP神经网络预测模型的均方根误差以及平均绝对误差百分比均低于BP神经网络模型,能够合理地对电力用能行为进行预测.

针对深度信念网络在油井工况诊断中由于梯度扩散导致训练效果差,模型诊断准确率不高的问题,提出一种基于改进Adam优化算法的深度信念网络油井工况诊断方法.以二值化处理后的示功图作为深度信念网络输入,利用对比散度算法对网络进行无监督预训练,以获取较优的初始权值;在反向传播微调网络过程中,运用动量法预测梯度下降位置,更新梯度下降方向,并通过学习率自适应选择下降步长,避免梯度扩散降低模型训练效果.某采油平台油井上的仿真实验结果表明,基于改进Adam优化算法的深度信念网络对油井工况的识别准确率较高,能更好地满足油田生产实际需求.

针对建筑能源系统负荷多样,导致电网波动和负荷峰谷差日益增大的问题,提出了一种基于柔性负荷与建筑多能源系统的电网峰谷调剂算法,以实现多能源系统联合参与的电网峰谷调节.该算法通过构建储能设备和空调系统的功率模型,来建立多能源系统负荷与功率优化的电网峰谷调节目标函数.同时,针对电网峰谷调节的特点提出了一种改进的粒子群优化算法,以求解该目标函数实现电网的峰谷调节.仿真分析与实验结果表明,所提出的方法优于单纯使用储能设备和空调系统的电网峰谷调节方法,能够显著提高负荷的平滑度与能源利用率.

针对分级注水泥器在实际固井使用过程中出现的循环孔打不开、关不上等失效问题,基于热流固耦合分析理论和CFD数值模拟方法,结合某油井的实际固井数据,建立从井口到分级注水泥器位置处的完整三维有限元模型.运用流体计算软件得到不同流体在不同井深位置处产生的压力与温度,将流体域求得的压力与温度传递到固体域,对分级注水泥器变形进行分析.结果表明,固井过程中注入不同流体产生的压力不同,压力对分级注水泥器的变形量有较大影响,本体与滑套的变形是导致循环孔无法正常打开或关闭的主要原因.

针对现有电力系统安全评估指标存在高复杂度与低准确度等缺点,基于Autoencoder方法提出了适用于电力系统的网络安全风险评估方法.通过分析系统运行机制的脆弱性,使用层次分析法与专家调查法,建立了网络安全的初步评估指标体系模型.通过引入Autoencoder方法对复杂的指标体系模型进行必要的约简与优化,形成电力系统的新型安全评估模型.仿真结果表明,与传统的安全评估模型相比,所提出模型具有更高的执行效率与评估准确度.

针对传统被动悬架系统无法在复杂工况时保持较好行驶平顺性的问题,为电磁主动悬架设计了鲁棒控制器.建立整车七自由度电磁悬架动力学模型,利用鲁棒控制理论对被控输出和控制输入量进行加权处理,设计了H_∞鲁棒控制器.在车速为30 km/h和60 km/h的随机路面、20 km/h和45 km/h的正弦冲击路面时,对电磁主动悬架系统进行仿真分析.结果表明,鲁棒控制的电磁主动悬架与被动悬架相比,主要性能指标均有所改善,在随机路面下车身垂向加速度改善28.03％,说明所设计的鲁棒控制器比较合理,采用鲁棒控制的电磁主动悬架可以有效改善汽车行驶的平顺性.

针对现有太阳能电池板转动方式相关研究中,忽略转动能量损耗以及不能适应特殊天气变化的缺陷,提出了一种基于转动特征选择和电力视觉技术的太阳能电池板转动策略.该策略分析了能够影响转动的相关特征并进行特征选择,在此基础上采用RBF网络训练相关参数确定特征权重,且提出了基于深度卷积神经网络的光照时长预测方法.实验结果表明,所提出的转动策略能够从整体上提高太阳能电池板的转动收益,并且能更好地适用于各类特殊天气的变化,通过与同类方法对比表明所提出的转动策略可以提升整体转动效率20％以上.

针对配电网在发生故障后产生的重构问题,基于改进万有引力算法提出了一种切实、可行的多目标故障重构方案.通过调研配电网的故障重构过程,优化了多个目标的权重系数,提出了综合考虑网络损耗与开关动作数量的故障重构模型.利用反向学习法、共轭梯度法和Tent映射实现了经典万有引力算法的有效改进.软件仿真与实际工程测试结果表明,所提故障重构方法具有较强的实用性、更低的网络损耗和更少的开关动作.

针对传统被动悬架无法将振动产生的能量充分利用的问题,提出了一种直线电机式馈能悬架,并探究了该悬架的馈能特性.建立1/4车动力学模型,以正弦路面作为输入激励推导出影响馈能的悬架系统参数;以感应电动势为指标,基于直线电机式馈能悬架模型,采用控制变量法对悬架系统参数进行仿真分析;通过搭建的1/4车悬架实验平台进行实验验证.结果表明,簧载质量、非簧载质量和弹簧刚度与直线电机产生的感应电动势呈负相关,轮胎刚度与直线电机产生的感应电动势呈正相关.

为了掌握小型风力机尾流特征,并实现其尾流快速模拟,以小型四叶片水平轴风力机为研究对象,采用大涡模拟(LES)研究了其尾流时空分布特征,提出了基于致动盘模型(AD)的风力机尾流的快速模拟方法.结果表明,小型四叶片水平轴风力机尾流较复杂,尾流区存在多种类型的涡结构,导致尾流存在严重速度亏损,湍流度剖面出现两个峰值,利用致动盘模型可以准确地计算风力机尾流的速度亏损,实现风力机尾涡动力行为的快速模拟.

针对移动网络目标跟踪与控制过程中易出现遮挡、形变和模糊等问题,提出了基于卷积神经网络的移动网络目标跟踪与控制方法.利用卷积神经网络构建CNN模型,在原始移动网络目标图像金字塔内,提取多尺度特征,结合滤波算法获取的移动目标响应图,在多模板条件下求解各层卷积特征滤波最佳参数,通过最佳参数和滤波响应获取最终响应图,根据最终响应图中响应最大值实现移动网络目标的自适应跟踪与控制.实验结果表明,所提方法平均跟踪精确度为97.18％,平均跟踪成功率为95.93％,中心位置平均误差为4.38,误差幅值较小,具有良好的目标跟踪与控制能力.

针对变电站设备的红外图像特征提取和识别问题,提出了基于不变矩的图像特征提取和识别算法.基于统计学中矩函数的概念,提出了用于表征图像全局特征的图像矩函数,并以二维几何矩为基础,提出了用于图像识别的6个矩不变量参数.通过对中心矩计算方法进行改进,消除了图像变换过程中的计算误差,实现了图像不变矩参数的准确计算.结果表明,所提出算法的综合识别率可达94％,能够满足实际应用需求.

针对实时精密单点定位模糊度解算方法未能较好兼容多频多系统GNSS观测数据这一问题,提出了一种双系统三频GNSS实时PPP模糊度解算方法,实现了GPS/Galileo双系统三频实时PPP固定解.实验结果表明,GPS/Galileo双系统三频实时PPP固定解平均首次固定时间为19.3 min,首次固定时在E、N和U方向上定位精度分别可达到3.0、2.5和3.2 cm,相比单GPS三频实时PPP固定解,首次固定时间可缩短23.2％,首次固定时E、N和U方向上定位精度可分别提高约11.8％、13.8％和13.5％.

针对传统机械系统难以完成密封环境中的驱动任务,提出了一种非接触式磁力耦合直线驱动装置,分析了不同优化方案的磁力特性.采用等效磁路法分别建立了水平驱动力和法向干扰力的解析模型,通过有限元瞬态仿真和实验测量对理论计算模型的准确性进行验证,应用该解析模型对不同优化方案的磁力特性进行对比分析.结果表明,所建立的解析模型与实验结果的误差较小,采用径向磁化圆柱形永磁体的双轮驱动方案最大驱动力提高近2倍,并消除了法向干扰力,在一定负载工况下可实现高效运行.

针对当前电网三维建模中易出现模型错误且与标准存在差异等问题,提出了一种基于GIM技术和YOLOv3深度网络的三维电网建模及校验方法.该方法基于GIM技术来构建电网的三维模型,并利用YOLOv3深度网络对其电气设备类型加以检测.同时根据设定的校验规则对电气距离进行安全校验,从而保证电网三维模型的真实性与安全性.基于新建220 kV变电站数据对所提方法进行的实验分析结果表明,所得变电站三维模型能够呈现各类参数,校验结果的准确率、召回率和F₁值分别为92.48％、96.71％及94.55％,能够满足实际应用需求.

针对难以获取足量样本数据的齿轮故障诊断率低的问题,提出一种基于最小二乘生成对抗网络(LSGAN)结合长短期记忆网络(LSTM)的方法.将齿轮的原始样本输入LSGAN模型中,通过对生成网络和判别网络的交替训练,学习出不同状态的样本数据,从而实现数据增强,通过生成样本结合原始样本训练LSTM诊断模型,完成小样本下的故障诊断.以康狄涅格大学的齿轮实验数据为例对所提方法进行验证,结果表明,与传统方法相比,诊断准确率提高至98.3％.通过可视化方法显示出诊断方法的优越性,为小样本条件下的故障诊断提供参考.

针对在风力发电机发电量较大情况下,诊断电网负载特性时存在估计误差大、诊断运行时间长的问题,提出分布式新能源配电网输出线路负载诊断模型并进行了分析.以电力网络的等值电路为基础,结合耦合现象消除函数调整机制,提取分布式新能源配电网输出线路负载参数,通过和声搜索算法构建输出线路负载诊断模型.仿真结果表明,所组建的模型在配电网瞬时状态下有效,检测不同区域数据的运行时间低于两种对比方法.

针对配电网发生支路故障时缺乏快速且有效的恢复方案,从而导致可靠性下降的问题,提出了一种基于支路分组算法的配电网可靠性自恢复方法.在结合配电网网络结构基础上,将该方法应用于IEEE-33节点配电系统的支路故障情况并进行仿真实验.结果表明,在大型IEEE节点配电系统中,所提出方法具有较高的运算效率与较好的可行性,求解速度相比传统的配电网可靠性自恢复方法提升了近3倍,能够有效提升配电网的自恢复性能.

为提升电力系统清洁能源消纳能力,并保障常规电源电量计划执行,提出了一种考虑计划执行与新能源消纳的中长期调度计划优化方法.通过考虑新能源电量、电力的不确定性,结合不同电源启停调峰性能上的差异,构建了基于两层架构的中长期调度计划优化方法.上层模型重点考虑新能源电量预测不确定性,而下层模型充分考虑新能源电力预测不确定性.结果表明,该方法能够优化燃煤电厂启停调峰方式,实现电量计划与新能源消纳的协调,解决电量执行偏差及弃风、弃光等问题.

针对现有的输变电工程造价预测方法在复杂工况下精度低的问题,提出了一种基于BP神经网络优化算法的输变电工程造价预测模型.利用因子分析方法确定输变电工程造价数据预测的输入指标,并在传统BP神经网络模型的基础上,引入思维进化算法对BP神经网络中的权值和阈值进行优化.利用构建的预测模型预测某省级电网公司2016年度的输变电工程造价.结果表明,预测误差低于10％,平均误差低于5％.与传统的BP神经网络相比,所提预测模型具有更高的预测精度,可以较好地应用于输变电工程造价估算.

由于非标配电柜具有个性化定制的特点,决定其无法实现自动化装配而只能采取手工方式进行.以装配者脑电波中θ、α、β波的能量变化为基础,构建了装配者脑力负荷模型.通过分析脑电波各波段能量随时间的变化规律,确定引起脑力负荷曲线大幅上升的关键因素;根据脑力负荷随时间的变化曲线,判断出易出现装配错误的脑力负荷阈值.结果表明,实验结论与手工装配作业实际检测结果相一致,证明了该方法的有效性,进而为非标配电柜手工装配作业的优化提供理论依据.

针对目前电网数据存在的保密性弱、风险识别能力不佳等问题,提出了一种云边协同环境下基于区块链的电网数据安全管理方法.在所构建的云边协同数据管控系统中,边缘层利用均值漂移聚类算法对数据进行初步分析,获取数据的所属类型,而云层基于均值漂移聚类算法对数据进行深入剖析,以得到风险分析结果.整个系统的数据交互均采用融入环签名的区块链技术进行数据加密,通过生成聚合链强化数据安全.基于电网工程造价数据的实验结果表明,当数据量为1 024 kB时,其风险分析准确率约为87.5％,且安全性不低于80％,能够满足实际应用的需求.

电网高压隔离开关经常发生轴承卡涩、动作不到位等机械故障,导致故障信号特征值不准确、诊断效果不佳等问题的产生,对此提出一种新的电网高压隔离开关机械故障诊断方法.根据机械发生故障时的振动信号特征值,绘制力矩转角检测曲线,通过与正常运行状态下的曲线变化相对比,实现对机械故障的准确诊断.实验结果证明,所设计方法的机械故障诊断结果与实际一致,说明该方法可以有效检测电网高压隔离开关机械故障,诊断效果较好.

为实现高精度的居民空调负荷能耗预测,基于鲁棒极限学习机提出了一种新的居民空调负荷能耗预测方法.以归一化的方式处理空调负荷能耗数据集,优化预测用户工作日样本数据集,采用鲁棒极限学习机构建负荷能耗激活函数预测模型.引入拉格朗日算子约束优化模型,以迭代求解的方式完成居民空调负荷能耗预测.仿真测试结果表明,在迭代次数为250次、过度补偿为1.5%时,该方法的收敛速度为0.2 ms,平均预测精度为96.7%,具有较强的预测性能.

为了解决无线传感器网络覆盖率控制收敛性较差、自适应能力不强的问题,提出了WSN网络覆盖问题假设,并根据网络有效覆盖率及任务节点数量,构建WSN网络覆盖控制问题模型.以粒子群算法为基础,采用自适应粒子群优化算法获取最佳覆盖区域,在惯性权重系数中加入演变因子和聚合因子,改善粒子群算法的适应性,通过增加碰撞回弹策略,优化粒子群的多元性,实现WSN网络覆盖的最优控制.结果表明,所提方法自适应能力强,具有较高的覆盖率,可降低控制网络节点移动产生的耗能.

针对大型交通物流调度的调度效率不佳的问题,提出了一种基于路径匹配的交通物流调度联合优化方法.构建交通物流调度联合优化数学模型,对物流配送终点进行定位;采用路径实时更新原则对生成的交通物流配送进行优化,匹配最优路径生成结果;根据跨多时段联合调度,获得最佳路径匹配联合调度结果.结果表明,相比于传统的物流配送调度方法,该方法能够有效节约调度时间,综合调度效率提高了8.05％.该方法能够对交通物流调度进行联合优化,具有一定的应用价值.

为了研究晶体取向对Ni₃Al基单晶高温合金组织和力学性能的影响,采用扫描电镜和拉伸试验机研究了[001]和[111]两种取向合金的显微组织和拉伸性能.结果表明:经过热处理后,在单晶棒横截面内[001]取向合金γ′相为立方形,[111]取向合金γ′相为三角形或六角形;[001]和[111]取向合金存在屈服强度随温度升高而升高的反常屈服现象;[001]与[111]取向合金均呈现明显加工硬化现象,两种取向合金的屈服强度峰值范围分别为600~800 ℃与400~600 ℃;两种取向合金均表现为韧性断裂.

针对近年来对智能电网运行状态构成严重安全威胁的虚假数据注入问题,提出一种基于循环神经网络的智能电网拓扑变异型虚假数据注入攻击检测方法.通过分析电力系统状态估计方法的不足和虚假数据注入攻击绕过系统监测与防御的入侵方式,引入循环神经网络分析连续数据序列的时序变化,并在IEEE-30节点系统上进行仿真验证.仿真结果表明,提出的方法能够高效、准确地检测智能电网中产生的虚假数据注入攻击行为,其检测准确率可达99.9％,相比于其他检测方法具有较大的优势.

为了研究自动铺放过程中干纤维工艺参数对复合材料剪切性能的影响,分析了不同干纤维铺放工艺参数对层合板样件层间剪切性能的影响.结果表明:在给定参数范围内,丝束张力对剪切性能的影响最大;随着丝束张力的增大,纤维展平效果得到提升,剪切性能增强;而随着丝束张力的继续增加,纤维断裂几率增大,剪切性能降低.结合正交试验L9(3³)方法确定优选的铺放工艺参数为:丝束张力4 N,压紧力200 N,铺放速度100 mm/s,此时复合材料试件的剪切性能得到明显提升.

为了确定厚板TC4钛合金窄间隙TIG焊接接头的疲劳性能,对焊接接头三层位置的样品分别进行了室温高周疲劳(HCF)试验,利用扫描电镜与透射电镜对疲劳断口形貌及断口附近的微观组织进行观察与分析.结果表明:三层焊接接头的疲劳极限依次为420、390和400 MPa;第一层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面,位错组态以位错网络和位错阵列为主;第二层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面与焊接缺陷处,位错组态主要为位错缠结;第三层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面与近表面焊接气孔位置,位错组态主要为位错阵列及位错缠结.

针对电网运行过程中存在的风险控制措施不到位的问题,提出了一种基于风险评估的电网事故控制措施.引入经济学领域的效用函数,采用指数型效用函数评估风险严重程度方案,提出了电网风险评估定级方案.采用潮流追踪法建立了发电机注入功率和支路潮流之间风险控制矩阵,通过求解发电机出力的调整量实现对系统风险的控制.对N-1故障条件下的风险等级进行评估,并给出了发电机出力的调整方案.结果表明,所提出的事故控制措施能够避免系统的重过载风险.

针对加固后钢筋混凝土梁抗弯性能评价指标多因素和多层次特性的问题,提出了采用模糊层次分析法来评价加固RC梁的抗弯性能.通过对影响因素与权重的确定、抗弯效果等级划分与贴近度的计算,实现了对加固后RC梁抗弯性能的评价,并对10根RC梁抗弯试验中的加固梁进行了分析.结果表明,根据加固前后RC梁的最大贴近度值,分析方法准确划分出了RC梁的抗弯性能等级,可以对各种不同影响因素下RC梁的抗弯性能进行量化分析.

为了明确K416B合金铸态组织和性能不稳定的原因,通过不同冷却方式制备了K416B合金,研究冷却方式对K416B合金组织和力学性能的影响.结果表明:合金铸态组织和力学性能受冷却方式影响较大.单壳方式下合金MC碳化物多呈骨架状,共晶含量较高;埋砂方式下合金MC碳化物呈块状,共晶含量较低;单壳和埋砂两种方式下合金共晶形貌呈蜂窝状,γ′相尺寸较小,MC碳化物形貌完好,合金室温拉伸强度和持久寿命较高;一直埋砂方式下合金共晶形貌多为块状,部分MC碳化物分解为M₆C,γ′相发生了明显粗化,合金室温拉伸强度和持久寿命显著下降.

针对输电线路中耐张线夹的倾斜缺陷,未能准确地去模糊处理所获取输电线路图像的问题,提出了基于深度学习的输电线路耐张线夹倾斜缺陷定量检测方法.结合冲击波滤波器与双边滤波器对获取的输电线路图像去噪处理,通过正则化方法估计模糊核.同时利用引导滤波器分解去模糊后的输电线路图像来获得细节层与基本层,分别进行伽马变换.将预处理后的输电线路图像输入至深度学习网络中,提取耐张线夹的倾斜缺陷特征,完成对缺陷的定量检测.实验结果表明,所提方法的准确率可保持在90％以上,且召回率、AP值及F₁指标均较高,具有良好的检测性能.

针对Spark计算框架处理规模急剧增长的大数据时,处理速度会明显减慢,无法满足电力大数据分析的实时性处理需求的问题,提出了一种基于GPU与Spark计算框架的电力大数据分析算法.将GPU的并行处理结合到Spark计算平台上以提升电力大数据处理的效率,并通过构建排队模型来最大化该计算框架的性能.仿真结果表明,所提出的算法具有一定的精确性和有效性,且加入GPU计算后能够明显提升数据处理速度,可以满足大规模数据处理的实时性需求.

为了获得铜铝复合板在压应力作用下的腐蚀规律,采用螺栓加载方式令铜铝复合板承受不同程度压应力,利用盐雾腐蚀箱对不同压应力下的铜铝复合板进行了腐蚀实验,采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对腐蚀形貌与产物进行了分析,研究了盐雾条件下压应力对铜铝复合板腐蚀形貌、腐蚀失重、腐蚀产物和电化学腐蚀性能的影响,并分析了压应力作用下铜铝复合板的腐蚀机制.结果表明:施加压应力后铜铝复合板腐蚀得到抑制,其腐蚀程度与压应力大小有关.在弹性变形区间内,存在一个压应力最佳值.压应力通过改变界面优先腐蚀倾向影响复合板腐蚀行为.压应力引起塑性变形时,应力释放可以减轻复合板腐蚀程度.铜铝复合板盐雾腐蚀条件下的腐蚀产物为Al₂O₃、Al(OH)₃和AlO(OH).

针对电力工程造价分析工作展开困难、影响因素多且各因素的重要性分布不均匀的问题,提出了一种基于KJ分析法的电力工程造价分析系统.使用KJ分析法来确定电力工程造价的主要影响因素,减少了不重要指标的数量.使用组合赋权法确定每个影响因素的权重,再使用逼近理想解的排序方法来降低指标的不确定性,并通过训练支持向量机模型对电力工程造价进行分析与评价.110 kV变电工程案例分析结果表明,所提出的方法能够提升模型的智能性、简化人为操作,得到更为合理的评价结果.

针对多能系统对分布式能源使用率较低且经济效益不理想的问题,提出了基于改进BP网络与AHP模型的区域多能系统协同优化方法.该方法利用AHP模型构建了区域多能系统评价体系,并设计了双层GA-BP网络用于学习优化系统的各项评价指标,以得到最佳的系统综合评价得分用于调整系统能源的供需量.基于园区多能系统的实验结果表明,所提方法的可靠性、经济效益、碳交易成本及用户满意度分别为0.99、10.82万元、0.43万元和1.故其在提高经济效益的同时,还可保证系统运行可靠性及绿色环保.

针对综合能源系统调度过程难以兼顾不同能源的调度条件,导致能源调度准确性较差的问题,提出基于条件风险价值理论的综合能源系统优化调度.分析以电、热、气为主的综合能源系统结构和响应过程,探究系统的不确定性供能因素.根据条件风险价值理论建立最优调度目标函数,将能量平衡、功率限制和储电设备容量等作为约束条件,构建优化调度模型.利用粒子群迭代方法求解模型,获取粒子的速度与位置更新方程,得出最佳调度结果.结果表明,所提方法能够准确预测出能源需求量,将输出能源控制在合理范围内,降低系统运行风险,提高经济效益.