非线性磁电换能器模型的谐振磁电效应分析及其输出功率优化

基于非线性磁致伸缩材料的本构方程,建立了一种“磁-力-电”多场耦合的层合磁电换能器的有限元模型,研究了不同偏置磁场下的谐振磁电效应.基于等效电路模型和二端口网络理论,实现了对谐振状态下磁电系数和等效源阻抗的完整求解.在磁电换能器与负载电阻之间引入优化的L节匹配网络,在提升负载功率的同时拓展了工作带宽.仿真结果与相关文献数据吻合,证实了该模型的准确性和有效性.仿真结果表明,所研究的层合磁电换能器,其磁电系数在450 Oe的偏置磁场下达到51.79 V/(cm·Oe)@51.4 kHz,在350 Oe的偏置磁场下达到极限输出功率–3.01 dBm@50.4 kHz.以保证负载功率为前提,通过优化匹配网络,可实现2.30 dB的功率提升和2.27倍的带宽拓展.本文所建立的非线性有限元模型充分考虑了偏置磁场对谐振磁电效应的影响,该研究结果对小型化磁耦合无线功率传输系统的设计和性能提升具有重要的指导意义.     

利用软件定义网络的智能电网控制系统设计

针对现有智能电网中处理单一数据流的局限性和不完善的安全性问题,提出利用软件定义网络(software defined network, SDN)控制基于IEC61850的智能电网系统;实现了OpenFlow、sFlow和OF-Config协议,可根据网络状态和自身需求确定不同数据流类型;基于IEC 61850变电站网络管理和控制的商业软件通常必须是专有系统,通过标准解决方案实现了通用性;首先,给出SDN框架下的数据层解耦控制和管理(C&M);然后,参考CEN–CENELEC–ETSI智能电网协调小组,介绍所提系统的功能与应用;最后,在Mininet网络模拟器上实现并验证系统性能,实验结果表明,所提系统在流量控制检测、DOS攻击检测和负载均衡检测方面均有突出表现。     

光纤CAN环形网络的研究

由于光纤优良的抗电磁干扰能力、低损耗等特点,使光纤CAN网络在微波加热等复杂工业环境中得到越来越广泛的应用。在分析了CAN总线通信协议和光纤媒介拓扑结构的基础上,提出了一种基于LPC2292微控制器的光纤CAN环形网络的设计方案。采用光收发一体模块和2X2光分路器相结合的方式,设计了相应的接口电路和CAN控制器软件,并根据信号衰减和延时计算出网络可容纳的最大节点数。通过3个节点的光纤CAN环网实验,验证了该网络设计方案的有效性。     

基于多信号温度模型的机载电子板卡故障检测研究

在利用红外热像仪进行机载电子板卡故障检测中,针对电子板卡结构复杂,解析建模困难的特点,提出了一种基于多信号温度模型的分析诊断方法。通过将机载电子板卡正常工作时的红外温度图像与故障时的进行对比,建立了系统的多信号温度模型,针对多信号温度模型的缺点,提出一种基于贝叶斯网络的测试性建模方法,并给出贝叶斯网络模型的测试性分析方法与指标计算方法,得到模型相关矩阵并进一步进行故障诊断分析,为检测电子元器件故障及老化程度提供了一种有效途径。     

基于TinyOS的无线传感器网络AODV路由协议的实现与优化

针对无线传感器网络在矿山物联网的应用,本文提出了AODV路由协议在TinyOS操作系统下的实现框架,设计了数据帧、路由表与路由缓存机制。本文针对传统型AODV协议的丢包率与跳数之间呈级数增长的问题,分析了多跳衰减的原因,提出了一种基于RSSI的改进型无线传感器网络RSSI-AODV协议,采用RSSI作为路径选择的依据。实际测试表明：七跳链路总丢包率低至0.3%,优于传统AODV路由协议性能。     

基于WIA-PA标准的农田信息传感网设计与实现

WIA-PA是一种新兴的工业无线传感器网络协议,提出一种基于WIA-PA协议的农田温湿度信息传感网络的设计与实现方法。基于分层状态机原理构建WIA-PA的各层协议,并采用QP (Quantum Platform)量子编程平台作为任务调度的枢纽。温湿度传感器节点通过星状网和网状网组合形式组建成自组织的无线网络,并将信息汇聚至网关节点。此外,设计了传感器协议的低功耗模式和网关与服务器之间信息交互的协议,并对设计的WIA-PA传感网络的功耗以及丢包率等进行了实测,验证了所设计传感网的良好性能。     

存在通讯限制的网络控制系统鲁棒故障检测

对一类具有随机丢包和通讯限制的网络控制系统的鲁棒故障检测问题进行研究。考虑控制器到执行器间存在通讯限制以及传感器到控制器间存在数据丢包,并将丢包用Bernoulli随机二进制分布进行描述。在此基础上建立带有故障的离散时间模型,基于所建立的模型设计故障检测滤波器,使得残差系统随机稳定,同时滤波误差系统的H∞范数满足给定的衰减水平。所设计的故障检测滤波器不但保证了残差系统对故障的灵敏,同时对系统的外部扰动输入具有鲁棒性。数值算例验证了本文所提方法是可行的。     

能量收集传感器网络中改进的能耗管理方案研究

能量收集传感器平台为网络协议的设计开辟了新的领域。为了支持网络的运行,能耗率不得高于能量收集率,否则,传感器节点会最终耗尽它们的能量。与资源处于静态的传统网络资源分配问题相比,充电速率的时间可变性带来了新的挑战。在本文中,我们首先研究了一种基于高效对偶分解和次梯度策略的算法QuickFix,计算出数据采样率和路由。然而,再次充电发生波动时的时标可能会快于传统方法的收敛时间,进而导致电池断电和溢出,这会造成采样丢失和能量收集机会丢失。为了解决这一动态问题,我们提出一种本地算法SnapIt,通过对采集率进行调节以维持电池电量在目标水平上。基于TOSSIM模拟器的性能评估表明,QuickFix和SnapIt联合起来可以跟踪网络瞬时最优效用,同时维持电池电量处于目标水平。与基于余压的IFRC相比,本文方法使总体数据速率平均提升42%,同时显著提升了网络效用。     

基于ZigBee技术的医疗输液监护系统*

设计了一种利用TI公司CC2530芯片的基于ZigBee技术的医疗输液监护系统。该系统采用压力传感器采集输液状态信息,在传感器和监视设备间构建ZigBee无线通信网络,将传感器检测到的输液信息,通过无线网络发送到监视设备上。分析了系统的工作原理、硬件组成、软件工作流程。实验结果表明该系统具有良好的实时性和可靠度,实现了医疗输液过程的自动监护。     

基于AI-ESTATE标准的贝叶斯网络诊断模型研究

贝叶斯网络在解决复杂装备中不确定性和关联性引起的故障中具有很大优势,建立符合AI-ESTATE标准的贝叶斯网络模型,对实现其通用性至关重要;首先介绍了AI-ESTATE标准的主要内容、体系结构和六种信息模型;其次,在对贝叶斯网络进行分析的基础上,研究如何将公共元素模型扩展为贝叶斯网络模型,详细介绍了拓展过程并给出了拓展框图,同时对各实体和属性进行了说明;最后,针对标准中采用的EXPRESS描述语言编辑工具少、通用性差等问题,采用XML语言对其交换文件进行描述,使得诊断信息具备更好的可移植性和互操作性。