1 山西大学 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西大学激光光谱研究所， 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义，为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测，提出了一种近红外光谱（Near Infrared Spectroscopy， NIRS）与X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence， XRF）联用的煤炭发热量高稳定检测方法，它结合了NIRS能高稳定检测煤中与发热量正相关的有机基团的优势与XRF能高稳定检测与发热量负相关的成灰元素的特点，大大提高了对煤炭发热量的测量重复性。在光谱预处理中，先将两套光谱融合作为偏最小二乘回归的输入变量进行全谱初步建模，依据回归系数选择NIRS光谱中的有效波段，再将它与XRF光谱中的成灰元素谱线一并融合进行归一化处理。建模时将预处理后的融合光谱数据作为输入变量，利用偏最小二乘回归对煤炭发热量进行建模。实验结果表明，NIRS-XRF联用方法对定标集煤样发热量预测的线性相关度系数（R2）为0.995，对验证集煤样发热量预测的最小均方根误差、平均相对误差和标准偏差分别为0.24 MJ/kg，0.61%和0.05 MJ/kg，测量重复性满足小于0.12 MJ/kg的国家标准。NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测方法有望推广应用于火力发电、煤化工、冶金、水泥和焦化等“高碳”行业，助力我国按期实现碳中和目标。
近红外光谱 X射线荧光光谱 光谱融合 煤炭发热量 高稳定检测 near infrared spectroscopy （NIRS） X-ray fluorescence （XRF） spectral fusion coal calorific value high-stability analysis 光学 精密工程
2023, 31(13): 1880
1 绥化学院, a.电气工程学院
2 绥化学院,b.信息工程学院, 黑龙江 绥化 152000
群集系统是多智能体系统研究中的热点之一, 对其分群行为展开研究具有重要的理论及实际意义。从群集系统组成、信息交互机制、分群的稳定性分析3个方面进行综述, 首先,从智能体异构和同构角度对群集系统组成进行分类介绍, 讨论分别以同构和异构群集系统为基础的分群方法的效果及局限性; 其次,从固定邻居距离的信息交互和选择性信息交互两方面展开总结及分析, 指出了各信息交互机制的不足和应用场合; 最后, 介绍和分析了现有分群稳定性理论分析方法, 并指出了群集系统分群行为未来的研究方向。
多智能体系统 群集系统 信息交互机制 稳定性分析 multi-agent system flocking system information interaction mechanism stability analysis
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210539
大量使用的恒功率负载对飞机电网稳定性有至关重要的影响。分析了恒功率负载的特性, 建立了多电飞机高压直流电力系统的等效电路模型, 基于小信号分析法研究了恒功率负载变化对系统稳定性的影响。研究结果表明, 恒功率负载增大会使系统的稳定性降低, 而为其并联容性负载可以延缓稳定性降低的趋势。为保护系统, 设计了参考电压控制器, 重载时降低负载线缆电流, 补偿负载电压。基于Simulink平台建立了系统的时域仿真模型, 仿真结果证明了稳定性分析的正确性和控制器设计的有效性。
多电飞机 高压直流电力系统 恒功率负载 稳定性分析 more electric aircraft HVDC power system constant power load stability analysis
无人机编队协同运输时, 外界干扰可能使无人机运动不同步、破坏队形、损坏运输物品。针对这一问题, 提出一种优先保持队形稳定的无人机编队控制方法。首先, 使用虚拟结构编队飞行策略, 设计单个四旋翼的比例微分控制器(PD控制器), 然后添加整个编队的环形耦合同步控制器。用仿真验证了该方法的有效性, 与已有的虚拟状态估计控制方法相比, 该方法在受到干扰后回归队形的时间更短, 队形破坏程度更小。同时该方法还可以进一步使偏航角同步响应。
同步控制 无人机编队 队形保持 稳定性分析 虚拟结构法 synchronous control UAV formation formation holding stability analysis virtual structure method
桂林电子科技大学 广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林541004
作为电压控制型器件, 压电陶瓷驱动电源的稳定性受负载电容量变化的影响严重。针对负载等效电容在驱动电压变化下的动态特性, 首次提出了一种基于容性负载的压电驱动电源。该电源采用RC前置滤波与电容超前反馈相结合, 提高了系统稳定性与驱动电源的鲁棒性。分析结果表明, 额定负载为1.5 μF的驱动电源优化后在0~3 μF内具有良好的动态性能, 且输出电压精度达0.7 mV。
压电驱动电源 动态容性负载 超前反馈 稳定性分析 压电控制 piezoelectric driving power dynamic capacitive load advanced feedback stability analysis piezoelectric control
1 空军工程大学,a.航空机务士官学校, 河南 信阳 464000
2 空军工程大学,b.航空工程学院, 西安 710038
针对航空发动机非线性分布式控制系统的故障检测问题, 首先, 通过辨识方法建立了具有多项式组合形式的航空发动机非线性模型, 并考虑网络因素, 建立了具有随机时延的航空发动机非线性分布式控制系统模型。然后, 把非线性分布式控制系统看成是一种随机系统, 为其设计了非线性的故障观测器, 应用Lyapunov稳定性理论和随机系统均方渐近稳定理论推导了故障观测器误差系统均方渐近稳定的线性矩阵不等式条件, 并求得了线性矩阵不等式的可行解。最后, 给出了具体的故障检测步骤, 并通过仿真计算验证了所提算法的有效性。
航空发动机 故障检测 非线性系统 稳定性分析 故障观测器 aeroengine fault detection nonlinear system stability analysis fault observer
重庆邮电大学光电工程学院光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室, 四川 重庆 400065
采用激光诱导击穿光谱(LIBS)对土壤中的营养元素进行了定量检测。采用输出波长为1064 nm、脉宽为5.82 ns的Nd∶YAG脉冲激光器作为光源, 将激光聚焦在土壤表面产生激光诱导等离子体, 使用三光栅光谱仪和门宽控制的增强电荷耦合器件(ICCD)测量等离子体发射光谱。基于传统LIBS系统, 新增了扩束镜系统和实时监测系统, 研制了笼式结构LIBS系统, 优化了笼式结构中扩束镜系统的激光聚焦位置, 获得了最佳的激光聚焦位置0.2 cm。测试了Mg II 279.56 nm、Mg II 280.26 nm和Mg I 285.21 nm谱线的信号强度。结果表明, 笼式结构LIBS系统在信号稳定性上优于传统LIBS系统。定量分析了土壤中营养元素Cu、Mn、Mg、K的质量分数, 它们的检出限分别为0.42×10-6、13.2×10-6、38.5×10-6、62×10-6, 优于传统LIBS系统得到的检出限。基于定标模型预测了土壤中Cu、Mn、Mg、K元素的质量分数, 它们预测值的平均相对误差分别为9.2%、9.6%、8.5%、10.9%。
光谱学 激光诱导击穿光谱 稳定性分析 定量分析 定标曲线 中国激光
2017, 44(11): 1111002
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
主要研究了环形腔体的微小形变对光束稳定性的影响。首先基于环形腔内光线传播的傍轴矩阵建立了光束在腔内循环的稳定条件,然后基于几何模型分析了腔形微变与稳定性参数的相关性。分别在弧矢面和子午面上的特定模拟仿真表明,对于初始结构满足稳定条件的正矩形腔,腔体的微小形变和反射镜的微小偏转都不会导致光束发散,光束的传播依然满足稳定条件|A+D|＜2。
环形腔 传播矩阵 微小形变 稳定性分析 ring cavity transmission matrix micro deformation stability analysis
针对特定领航者模式的多机器人系统稳定性问题, 提出了一种基于一致性的编队控制算法。考虑系统的各个状态都能够收敛到期望的定常相对值, 利用Lyapunov稳定性理论和矩阵理论, 推导出了该类方法使多机器人编队系统达到一致的充分条件, 得到设计该条件下系统一致性协议的约束。随机设置了特定领航者模式的通信拓扑关系, 利用上述推导获得的充分条件, 进而对该算法收敛性进行分析, 并针对该模式给出一个满足条件的算法。数值仿真验证了所提算法的有效性。
编队控制 领航者模式 稳定性分析 多机器人系统 formation control leader mode stability analysis multi-robot system
