电缆虚拟布线中的物理特性分析与布局设计技术

针对机电产品中电缆布局设计中没有考虑物理特性导致电缆取样长度不准确的问题,提出了虚拟环境中基于物理特性的电缆布局设计方法.首先使用非均匀三次B样条曲线拟合电缆中心线,并考虑电缆的弯曲半径,使电缆在拐角处的转弯半径符合其物理特性;然后采用能量优化造型法得到电缆调整过程中的静态位姿,并利用定长约束下搜索算法对求解结果进行优化;最后提出利用局部曲率约束算法控制电缆的弯曲变形,使电缆布局时更符合其弯曲特性.由于该方法考虑了柔性电缆的物理特性,提高了电缆布局结果形态的真实性和取样长度的准确性.最后设计并开发了基于物理特性的电缆布局设计原型系统,并通过实例验证了文中算法的可行性.     

基于故障暂态信息的配网电缆单相接地故障测距方法

介绍一种基于线路分布参数模型的、可利用故障暂态信息的配网电缆单相接地故障测距方法,应用于高精度电缆测距装置上,能对电缆故障快速精确定位,缩短恢复供电时间,有效弥补传统型电缆故障测距仪器的不足.     

矿用高压电缆绝缘在线监测方法

为了实时监测矿用高压电缆的绝缘状态,提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的矿用高压电缆绝缘在线监测方法。该方法利用WAMS实时同步获取电缆线路首末两端的电压和电流,通过建立电缆线路对地等效电路模型推导出电缆的绝缘电阻、等值电容,从而动态监测电缆的绝缘状态。仿真结果表明,该方法测量精度满足矿用高压电缆绝缘在线监测要求,且随着电缆绝缘劣化程度增加,该方法测量误差逐渐减小。     

基于遗传算法的配网电缆单相接地故障定位方法

配网电缆故障定位精准度至关重要,为提升配网电缆故障定位效果,设计了一种基于遗传算法的配网电缆单相接地故障定位方法。通过提取配网电缆单相接地故障特征,了解故障成因;利用遗传算法设计一种单相接地故障定位方法,提高单相接地故障定位精准度,以此实现对电缆故障的精准定位。实验结果表明,设计方法故障定位误差较小,仅为±0.01km,准确度高,具有一定应用价值。     

基于光电检测技术的电缆表面缺陷实时监测系统研究

基于光电检测技术开发了电缆表面缺陷实时监测系统。在硬件结构方面,系统采用半环形LED白光源照射电缆,利用线阵CCD相机采集电缆表面图像。在软件算法方面,提出一种改进的ROI (Region of Interest)算法精确定位电缆区域,利用一种基于改进双边滤波的图像差分算法建立背景模型,改进一种基于CV-Kmeans区域分类自适应滤波窗口算法来凸显电缆表面缺陷特征。研究结果表明,基于光电检测技术研发的电缆表面缺陷实时监测系统的识别能力较高,整体监测准确率不低于97.0%。     

基于EEMD的电缆故障测距方法仿真研究

正确辨识和检测故障行波信号是实现电缆故障行波定位的关键.为了解决传统EMD方法频带混叠问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)的电缆双端行波测距方法,通过EEMD提取双端故障行波线模分量的固有模态函数,利用基于瞬时频率突变和模极大值的奇异性检测原理进行行波波头的准确标定,实现故障点定位.利用PSCAD/EMTDC(电力系统CAD/电力系统仿真分析软件)软件搭建基于频变特性电缆线路的10 kV配网模型.大量的仿真结果验证了该方法可行,测距精度高.     

井下配电网电缆故障在线双端行波测距方法

为了解决采用传统经验模态分解的电缆故障测距方法存在的频带混叠问题,以及基于总体平均经验模态分解的电缆故障测距方法受残留白噪声影响等问题,提出了一种基于补充总体平均经验模态分解的井下配电网电缆故障在线双端行波测距方法。该方法通过补充总体平均经验模态分解提取双端故障行波线模分量的固有模态函数,利用基于瞬时频率突变和模极大值的奇异性检测原理进行行波波头标定,从而实现故障点定位。通过在PSCAD/EMTDC环境下搭建基于频变特性电缆线路的6kV井下配电网模型并进行仿真,验证了该方法测距精度高,最大测距误差不超过4%。     

基于热路法的环网柜T型电缆接头导体温度检测研究

针对目前环网柜电缆温度监测方法的不足之处,基于改进的热路模型,提出了一种环网柜T型电缆接头温度在线监测方法.该方法仅需检测出T型绝缘护套和环境温度即可反演出内部导体温度,搭建了模拟环网柜内T型连接头真实运行状况的实验平台,进行了电缆温升实验,利用实测值与计算值对比,验证了热路模型的正确性.实验数据表明:稳态时计算结果的相对误差小于5.4%;暂态时计算结果的相对误差小于9.0%.利用热路模型可以实时监测电缆接头温度状况,保障了环网柜和电缆线路的安全运行.     

全过程数字化技术在电缆排管工程质量监测中的应用

将全过程数字化技术应用在电缆排管工程质量监测中，提高电缆排管工程总体质量水平。设计基于全过程的电缆排管工程质量监测总体结构，利用电缆排管机器人对电缆排管工程施工的前期现场数据勘察、中期排管工程施工、后期工程验收等实施监测，依据各阶段监测数据，构建电缆排管工程质量评价体系。通过层次分析法确定质量评价指标权重，得到模糊综合评价矩阵，依据最大隶属度原则确定电缆排管工程质量评价等级。实验结果表明，该方法评价电缆排管工程质量等级效果突出。     

基于数字化三维技术二次电缆长度自动统计方法

针对在二次电缆长度测量和统计过程中,接触式的方法过度依赖选择的测量仪器,统计人工性较强,导致总统计成本较高。提出基于数字化三维技术的二次电缆长度自动统计方法。采用数字化三维技术处理多条基本线缆,利用线束分支结构和线束主结构,组成二次电缆三维信息模型,分析挡块与二次电缆的几何关系,测量三维位移场,获得独立的二次电缆的动态长度,从二次电缆模型中选择三个参考点,经过拼接转换计算,统计出二次电缆整体长度。实验结果表明：设计的方法测量成本和检测误差成本均低于计划成本,与常规的人工统计方法相比,经济性更高。     

空间大型末端执行器柔性钢丝绳的建模与捕获动力学

针对大容差软捕获这一空间捕获操作的重要准则,研制了基于钢丝绳的末端执行器大容差柔性捕获机构.针对钢丝绳具有较大柔性,在窄间应用环境下难于快速连续建模控制的问题,提出丁柔性钢丝绳的离散控制模型,解决了钢丝绳的建模问题.通过钢丝绳的离散模型,分析了末端执行器钢丝绳柔性机构捕获空间自由飞行载荷舱的动力学问题.实验证明钢丝绳模...     

Validation of finite segment cable models

Analytical and experimental data is presented validating a finite segment cable model. The model consists of a series of pin-connected rigid rods which may have different lengths, diameters, and masses. The model is capable of simulating large, three-dimensional motion of flexible cables. Its principal areas of application are expected to be with the simulation of long, heavy, towing and hoisting cables.     

基于大数据的地下电缆精益化管理关键技术研究与应用

随着城市缆化率的不断提升,现有的地下电缆的数据管理缺乏对有效的技术手段,针对地下电缆移动巡检以及实时在建监测尚未形成有效的解决方案。地下电缆受政策滞后和技术条件的限制,其精益化管理一直是电力行业生产管理的薄弱环节,为了解决地下电缆数据采集、数据管理、移动巡检、在线监测等问题,提出地下电缆精益化管理关键技术研究与应用方案,基于大数据管理理念,建立地下电缆全息数据模型；利用RFID电力标签解决一线班组人员电缆移动巡检难题；统一地下电缆在线监测设备规格与数据传输接口,真正实现地下电缆实时在线监测,为地下电缆运维管理部门提供“标准、可用、可视、可查”的地下电缆大数据资源,建立“自动化、智能化、精细化、立体化”的地下电缆精益化管理体系,保障电网安全稳定运行。     

矿用电气设备电缆电磁干扰建模与仿真分析

分析了互连电缆的电磁干扰机理,建立了多导体互连线串扰耦合数学模型;运用有限元分析软件Ansys提取了矿用四芯电缆互联线的电容矩阵和电感矩阵;应用场路结合的方法对电子设备互连电缆进行电磁干扰预测分析,得到了与理论分析相一致的数值计算结果。     

Creo Parametric协同完成电缆组件设计

对于包含许多各种各样电缆组件(射频、信号、电源等)的设备来说,电缆组件敷设是其设计的重要部分。本文介绍一种多人协同完成电缆组件虚拟设计的方法:通过Creo Parametric创建参数化模型,模拟电缆、连接器附件的结构、配置方式等。从而在产品的设计阶段就能确定机柜内空间能否容纳所需的电缆,元器件的布置能否满足线缆的折弯要求等。     

斜拉索的磁流变半主动自适应控制器设计

考虑描述磁流变(MR)阻尼器力学行为的LuGre动态摩擦模型,建立了新的斜拉索-MR阻尼器系统模型,该模型能够很好地描述斜拉索-阻尼器系统的动态特性,且能够实时辨识MR阻尼器内部参数.对于新的系统模型,基于Lyapunov直接法设计了抑制斜拉索振动的半主动自适应控制方法;原系统可变换为带有小参数的奇摄动系统,采用奇摄动理论对该系统进行分析,得到了另一类半主动自适应控制方法.仿真结果表明提出的两种控制方法均能够很好地抑制拉索振动.     

绳索牵引并联机器人的双空间自适应同步控制

在绳索牵引并联机器人(CDPR)的运动过程中,关键的问题就是绳索必须保持张紧,且多根绳索之间需要相互协调.而且,模型参数的不确定性也会在一定程度上影响其运动控制,必须加以考虑.为了解决这些挑战,将绳长空间自适应同步与工作空间自适应补偿结合起来,提出了一种新型的双空间自适应同步控制器.通过绳长同步误差来表示绳索之间的协调运动,并通过双空间自适应的方法来实时补偿不同空间中的模型参数不确定性.随后,严格证明了双空间自适应同步控制系统的闭环稳定性.将实验结果与现有的增广PD控制器进行对比发现,提出的双空间自适应同步控制器可以显著地提高绳长的跟踪精度、改善绳索之间的协调关系,从而最终提高动平台的控制精度.同时,控制器中的自适应作用可以有效地补偿末端动平台的质量变化带来的影响.     

Assembly simulation of multi-branch cables

Cable assembly simulation is a key issue in the computer-aided design (CAD) of products with complex electrical components. In this study, an assembly simulation method is developed to simulate the assembly process of multi-branch cables. First, based on the Cosserat theory of elastic rods, a novel scheme is introduced to model the joints of multi-branch cables. The potential energy of joints is calculated by taking the topology and anatomical features into consideration. Various physical properties are considered. Various constraints, including connectors, collars, and handles are analyzed, based on which the initial conditions of assembly simulation are determined. The configuration of the cable is then calculated by minimizing its potential energy. To increase computational efficiency, GPU acceleration is introduced, which makes the simulation run at interactive rates even for a cable with resolution up to 1000 discrete points. Finally, the proposed algorithm is integrated into the commercial assembly simulation system, DELMIA. Several simulations were performed with our system. It was demonstrated that the proposed method is able to handle cables with complex topologies. In addition, the proposed method is about four times as efficient as a previous method, and it is able to generate realistic configurations of multi-branch cables at interactive rates. Thus, the proposed method is helpful in the assembly process planning of cables.     

CFRP索斜拉桥面内自由振动的多索梁模型及模态分析

为研究斜拉桥中索与梁、索与索之间的耦合振动问题,建立了斜拉桥的单梁-多索力学模型.考虑索的初始垂度引起的几何非线性因素的影响,将多索梁模型分段处理,基于索、梁经典的面内振动的微分方程,通过索、梁连接处的动态平衡条件,建立多索梁模型面内振动理论.以双索梁为例,应用分离变量法,结合边界条件,求解双索斜拉梁模型平面内自由振动的特征值问题.同时,建立双索梁的有限元模型,有限元所得结果与本文理论研究吻合良好.最后对CFRP索梁模型的各项相关重要参数进行分析,并将本文理论与课题组前期成果进行对比分析.研究表明,CFRP索能极大改善双索梁模型的基本动力学性能.增大拉索轴向刚度能明显提高模型的低阶频率,而梁弯曲刚度的提高对其高阶频率的提高比较明显.     

Stiffness and dexterous performances optimization of large workspace cable-driven parallel manipulators

Cable-driven parallel manipulators (CDPMs) provide an easy way to achieve large workspace since flexible cables can be readily stored on reels. Generally, cables are treated as massless and inextensible that can only be tensioned. But for large workspace applications, cable curve due to their self-weight must be considered. In this paper, a curved cable is modeled as the series of an inextensible parabolic cable and a flat elastic cable to accurately account for its curve effect. The stiffness and Jacobian matrices of CDPMs are derived, which provide quantitative representations of stiffness and dexterity of manipulators. An optimization model is presented to simultaneously improve the stiffness and dexterity by selecting proper sectional area of cables and other structural parameters. Numerical examples demonstrate the curve effect on the stiffness of manipulators and a remarkable improvement of the performances can be obtained by properly determining structural parameters.