在現有計算機圖形學和數字聲音模擬技術基礎上，提出基于同一物理模型的三維聲象一體化仿真新概念。通過分析光與聲傳播相似性和差異，首次將時間因素引入傳統的光輻射度算法，使之從三維空間模型擴展為四維時空模型，既適用于視覺再現，又適用于聽覺再現，是一個可直接產生動畫效果的統一有效的方法，時間相關的輻射度算法使得聲象一體仿真建立在新的基礎上，有別于傳統將分離的聲象效果進行同步合成的方法。聲象一體化仿真將視覺仿真與聽覺仿真有機地結合起來，深化了現有的計算機仿真技術，把目前十分熱門的科學計算可視化研究方向拓展為科學計算可視化與可聽化。它最直接的應用領域是建筑聲學仿真及計算機動畫制作等。

分布式電源的功率波動性、間歇性與不確定性，是阻礙其安全、高效并網的重要原因，大容量儲能技術與無功補償技術為解決以上問題提供了途徑，國內外已經展開兩者一體化結合的研究，但是應用結果表明，現有一體化技術仍不能滿足實際要求，特別是系統在極端工況下的深度補償與多目標協同調控，這一方面是受一體化主電路結構和使用元件的限制，另一方面是缺乏相關的基礎理論與仿真建模研究。本項目旨在將以蓄電池和超級電容為代表的多元儲能器件與靜止同步補償裝置進行高效的一體化融合，闡明一體化主電路的工作機理，提出最優的構成方式，揭示極端工況下系統電氣量變化特征與規律，建立控制系統指標體系，研究基于多目標趨優的控制策略以及提高脈寬輸出精度和安全穩定性的方法。并通過構建先進的仿真模型，模擬系統的各種極端運行工況，實現對一體化主電路、控制策略、原理與算法的高效仿真與準確評估。研究成果將為設備升級與工程實用化提供理論依據與指導。

分布式電源的功率波動性、間歇性與不確定性，是阻礙其安全、高效并網的重要原因，大容量儲能技術與無功補償技術為解決以上問題提供了途徑，國內外已經展開兩者一體化結合的研究，但是應用結果表明，現有一體化技術仍不能滿足實際要求，特別是系統在極端工況下的深度補償與多目標協同調控，這一方面是受一體化主電路結構和使用元件的限制，另一方面是缺乏相關的基礎理論與仿真建模研究。項目將蓄電池和超級電容為代表的多元儲能器件與靜止同步補償裝置進行高效的一體化融合，闡明了主電路的工作機理，提出了最優的構成方式，構建了先進的仿真模型，模擬系統極端運行工況，并對一體化主電路、控制策略、原理與算法進行了高效仿真。 主電路方面，項目結合國內外軟開關變換電路的研究進展，對蓄電池高效充放電電路進行了選型與設計，重點討論了各種不同軟開關電路的特點，并提出了一種DC/DC變換電路，實現儲能單元與STATCOM直流母線之間的雙向能量流動控制。此外，項目還從電感基波壓降、STATCOM無功調節能力、開關諧波電流衰減度、濾波器諧振頻率等方面分析了LCL濾波器的特性，提出基于這些條件的濾波器參數設計方法。 控制策略方面，項目研究了基于多目標趨優的控制策略以及提高脈寬輸出精度和安全穩定性的方法。在頂層控制策略方面，研究了快速傅立葉變換數字化算法，電流跟蹤控制等算法，實現各種電氣參數的快速計算，并對極端工況下頻率波動對算法帶來的影響，進行了定量分析。在底層脈寬調制策略方面，研究了基于FPGA技術的全數字化自然采樣SPWM控制方法，構建了基于FPGA的自然采樣SPWM全數字化框架，并對三角載波形成、正弦調制波形成、開關狀態組合配置，以及死區設置的數字化進行了實現，提出的基于FPGA技術的開關時間的超實時比較計算方法，避免了自然采樣SPWM中泰勒級數展開與收斂判斷等復雜計算，其輸出波形諧波含量可以得到進一步降低，提高大功率STATCOM輸出波形質量。項目設計了基于分層結構的高可靠性硬件電路以及具有安全協調機制的軟件系統，并根據各項設計要求完成了基于DSP FPGA CPLD的控制系統開發，在該結構上實現了脈沖控制安全聯鎖的功能。 總的來說，項目能夠按照申請書制訂的研究內容展開工作，較好的完成了各項任務，研究成果將為設備升級與工程實用化提供理論依據與指導。 2100433B

重大件吊裝過程受操作環境、吊裝對象和起重設備等因素影響，存在操作難度高、危險性大、難以精確快速定位等問題，目前的剛體動力學仿真方法和有限元類計算方法在精度和效率上均難以過程仿真和精確控制需求。本課題提出重大件吊裝過程的多體動力學與吊裝物變形一體化計算方法，并基于該方法提出虛實場景同步的吊裝過程實時可視化監視與控制方法。主要包括：吊裝過程多體動力學與吊裝物變形一體化求解方法；柔性鋼繩與剛性吊裝物系統的動力學建模與快速求解方法；大型吊裝物吊裝過程實時變形計算的三角網格拉普拉斯變形法（TML）；基于虛實場景同步和Lyapunov控制論的吊裝過程監控方法。通過建立仿真和實際試驗環境對理論和方法進行驗證和改進。課題的研究結果將為重大件吊裝仿真與工藝規劃、半實物的吊裝實時操作仿真、實際吊裝過程快速精確到達目標位置的操控參數求解提供理論基礎和方法支撐。