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原始研究的文章gydF4y2Ba

Front.Electron。,13August 2021
秒。工业电子产品gydF4y2Ba
卷2 - 2021 |gydF4y2Ba https://doi.org/10.3389/felec.2021.727994gydF4y2Ba

对抗有害的电磁脉冲的影响gydF4y2Ba

  • Sibley机械和航空航天工程学院,康奈尔大学,伊萨卡岛,纽约,美国gydF4y2Ba

机器人系统,如自动运输机器人摆动,线传感器传感器甚至计算机自主时间传感器(还有其他人)经常使用振荡电路,如著名的范德堡尔系统,虽然这手稿调查保护这样的传感器电路的电压峰值附带一个电磁脉冲。这些虚假的电压会导致控制机器人运动,甚至衰弱。一个非常简短的讨论电磁脉冲收益率设计参数来评估电路反应现实的干扰脉冲。最近的研究在非线性自适应方法来保护电路描述强调提出新奇:利用规则自适应机制的反馈修改否则非线性前馈系统改善结果在最近的文学。反馈是迭代选择适应参数,同时产生有利的电路性能除了有效参数识别中固有的适应(提供有意义的参数估计未指明未来的应用程序)。虚假的电压迅速拒绝了0.3%的轨迹偏差,快速稳定,最终(稳态)0.01%的偏差。证明能力拒绝有害的寄生效应相比,名义上的各种计算机系统数据定时精度的优点总结提出的方法是有效的对于某些应用程序,但对他人的不足。gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

机器人系统经常使用混乱的范德堡尔振荡器。gydF4y2Ba南美洲et al。(2003)gydF4y2Ba和gydF4y2BaNaoki et al。(2008)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba罗伊和Demiris (2005)gydF4y2Ba每个阐明范德堡尔用于双足机器人运动,实现(gydF4y2BaNaoki et al ., 2008 bgydF4y2Ba)把多足类的机器人。gydF4y2BaVeskos和Demiris (2005)gydF4y2Ba说明了利用范德波尔方程的摆动机器人。gydF4y2BaJasni et al。(2012)gydF4y2Ba插图范德堡尔表现为中心模式代机器人翻了两番。在无处不在的机器人应用程序的混乱,非线性范德波尔方程,这手稿将选择机器人计算机系统“自主计时电路评估提出的方法的有效性和比较将典型computers-usage辨别的能力达到鲁棒性性能的实用性。ieee - 1588精密timing-protocols (PTP)是一种成熟的技术,同步的内部时钟PTP-enabled以太网设备(如机器人控制系统和组件创建同步,系统时间戳(gydF4y2Ba哈里斯,2021gydF4y2Ba)的时间同步协议也使用模块化协同机器人(gydF4y2Ba古铁雷斯et al ., 2018gydF4y2Ba)。同步机器人时间最常见的方法是与网络时间协议(NTP) (gydF4y2Ba大卫,2014gydF4y2Ba)。对这些协议和设备的影响和其他人将会实施的评估电磁脉冲。gydF4y2Ba

本节介绍了电磁脉冲和简单描述了影响因素产生的电压在遥远的系统和随后的研究自适应方法来保护电子系统计时电路电压实施的有害影响。电磁脉冲(的描述gydF4y2Ba电磁脉冲gydF4y2Ba)故意缩写强调该方法是应对由此产生的有害影响。影响将表现为流离失所的电路时间和位移数据进行比较的优点gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba对于上述设备和协议确定继续操作的能力,尽管实施电磁脉冲。gydF4y2Ba

电磁脉冲gydF4y2Ba

在闪电电磁脉冲产生核爆炸事件和(gydF4y2BaNanevicz et al ., 2021gydF4y2Ba)。引用(gydF4y2BaNanevicz et al ., 2021gydF4y2Ba)和(gydF4y2BaRabinowitz 1986gydF4y2Ba)描述各种各样的电磁脉冲,而(gydF4y2Ba周et al ., 2019gydF4y2Ba)阐述了lighting-induced电磁脉冲对电子产品的影响在机舱的风力涡轮机。gydF4y2Ba金姆和宋(2019)gydF4y2Ba电力系统电磁脉冲对韩国的影响调查。这手稿调查缓解任何应用程序利用某个类的电子产品。gydF4y2Ba

电磁脉冲经常表现为相对较慢(持久gydF4y2Ba ≤gydF4y2Ba ∼102年代)脉冲磁流体动力(能量gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ≤gydF4y2Ba ∼gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba VgydF4y2Ba /gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba )+快速脉冲通常被称为瞬态电磁脉冲,“临时。“既然提示通过创建康普顿伽马射线产生瞬态电磁脉冲反冲电子,瞬态电磁脉冲的总能量不能超过提示伽马射线的总能量(gydF4y2BaRabinlowitz 1987gydF4y2Ba)。总电场强度E的脉冲(gydF4y2BaRabinlowitz 1987gydF4y2Ba)是显示在gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba在哪里gydF4y2Ba EgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 52.5gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba VgydF4y2Ba /gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba αgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4.0gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba cgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba βgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4.78gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba cgydF4y2Ba ,其结果显示在gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba
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图1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba在严格地实现稳态毫微秒和范德堡尔作为一个固有的动态时序电路。gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba时间(横坐标)进化的能量(规定的)。gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba固有的动态极限环内,常规的圆形轨迹半径= 5的状态空间与国家(横坐标)和速度(规定的)。gydF4y2Ba

按照gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba的引用(gydF4y2BaRabinlowitz 1987gydF4y2Ba),每个电子的能力gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba WgydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba cgydF4y2Ba 与距离,这力量变弱的事件和随高度事件(在空气中)。gydF4y2Ba

“在任何即时电子的康普顿辐射的能量存储同样的振动电磁波的电场和磁场。这种能量不能超过累计直接吹向地球的一部分伽马能量在任何瞬间的时间。”(gydF4y2BaRabinlowitz 1987gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

从(gydF4y2BaRabinlowitz 1987gydF4y2Ba),总能量密度交付时间,gydF4y2BatgydF4y2Ba瞬态电磁脉冲的坡印亭矢量的积分,而能量平衡释放的总能量可以用来找到总伽马能量。电力辐射/(非相对论加速)电子是电子轨道圆与大致不变的音调和半径,如果代理独立辐射最多gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 美国瓦茨gydF4y2Ba ,大约gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba 电子gydF4y2Ba 在所谓的影响(一个非常狭窄的圆锥锥∼400公里,面积的基地gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 破裂的顶点为中心)的瞬态电磁脉冲功率/电子吗gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba WgydF4y2Ba egydF4y2Ba lgydF4y2Ba egydF4y2Ba cgydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba ogydF4y2Ba ngydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

康普顿电子能量同样存储在磁场和电场,建立一个合理的电磁脉冲能量的基本限制,不能超过积累的直接吹向地球部分伽马能量在任何时候,gydF4y2BatgydF4y2Ba。皮肤深度的侵犯对象受到大气电导率的影响(影响能量到达对象)和电导率的侵犯对象。电场强度,gydF4y2Ba EgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 给出了在脉冲作为时间的函数gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba,在那里gydF4y2Ba EgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 52.5gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba VgydF4y2Ba /gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba αgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4.0gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba cgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba βgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4.78gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba cgydF4y2Ba

EgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba =gydF4y2Ba EgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba (gydF4y2Ba egydF4y2Ba −gydF4y2Ba αgydF4y2Ba tgydF4y2Ba −gydF4y2Ba egydF4y2Ba −gydF4y2Ba βgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

考虑现实的限制电压的电磁脉冲能量在一个距离,这手稿的研究利用一个保守的征收兆伏在微秒(注意实施的时间gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba的情节gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba氧化的能量),旨在评估的能力适应范德堡尔计时电路抵制施加电压的有害影响。特别注意,在gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba运动对约1微秒之前稳定状态。gydF4y2Ba

电子系统计时电路gydF4y2Ba

计时电路(例如那些gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)(gydF4y2Ba定时器电路:数字C, 2021gydF4y2Ba;gydF4y2BaSekikawa et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2Ba范德堡尔振荡器洛杉矶,2021年gydF4y2Ba)利用电容器作为基础,时间常数的电容电阻和电容的产品生产可预测的电容器充放电曲线对电压和电流,和他们的控制方程是高度非线性和常常被描述为“混乱”中所描绘的一样gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba,分岔或从一个定点过渡到极限环的行为被称为霍普夫分岔(gydF4y2Ba帕蒂尔et al ., 2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba库珀et al。(2017)gydF4y2Ba介绍了自适应控制的概念混乱(对范德堡尔振荡器gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba,这手稿评估这些方法的使用提供弹性的有害影响电磁脉冲感应电压。范德堡尔振荡器适用于多个领域的努力包括大脑科学(gydF4y2Ba帕蒂尔et al ., 2020gydF4y2Ba),甚至动力学之间的相位同步太阳能极磁场(gydF4y2BaSavostianov et al ., 2020gydF4y2Ba),所以这个手稿提出的方法可归纳的。使用该方法,目的是迫使系统响应在相空间与一个完美的圆,而不是混乱的极限环中显示gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba,尽管大量的实施,迅速从一个电磁脉冲电压峰值。gydF4y2Ba

dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba μgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba −gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba dgydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba +gydF4y2Ba xgydF4y2Ba =gydF4y2Ba FgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
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图2gydF4y2Ba。代表范德堡尔电路利用电容器建立可预测的充电和放电曲线。gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba张弛振荡器用作定时电路输出的方波信号。(gydF4y2BaRabinlowitz 1987gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba代表范德堡尔电路。gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba代表范德堡尔电路(gydF4y2Ba范德堡尔振荡器洛杉矶,2021年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba

自适应方法来保护电子系统计时电路gydF4y2Ba

从电磁脉冲防护是无所不在地通过屏蔽工作(gydF4y2Ba李et al ., 2020gydF4y2Ba;gydF4y2Ba张成泽et al ., 2020gydF4y2Ba),而这个手稿提出被动缓解采用自适应电子对抗瞬态电压的影响的能力。成功实现后的非线性自适应航天器姿态控制方法(gydF4y2Ba金沙et al ., 2007gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙et al ., 2012gydF4y2Ba)gydF4y2Ba −gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba库珀et al。(2017)gydF4y2Ba利用固有的动态范德堡尔振荡器(feedforward-only意义上)由电动物理学建立强制函数(gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba)来实现一个可重复的、可预测的状态空间轨迹。引用(gydF4y2Ba金沙et al ., 2007gydF4y2Ba)评估一个新的能量函数,促进了非线性稳定性证明,前馈和反馈可能分别调谐,同时引用(gydF4y2Ba金沙et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙et al ., 2012gydF4y2Ba)从理论上说明变化(gydF4y2Ba金沙et al ., 2009gydF4y2Ba)和实验(gydF4y2Ba金沙et al ., 2012gydF4y2Ba在实验室的硬件。前馈的控制规律是直接使用替换所需的状态和参数估计gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 被估计gydF4y2Ba μgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba 这个方程,提出了快速适应所产生的冲击电压的瞬态电磁脉冲,在哪里gydF4y2Ba μgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba 是由一个适应规则与比例微分和积分组件(作为第一所描述的吗gydF4y2BaMinorsky (1922)gydF4y2Ba根据gydF4y2BaFlugge-Lotz, (1971)gydF4y2Ba),乘以收益gydF4y2Ba KgydF4y2Ba pgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba KgydF4y2Ba dgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba KgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 分别为比例、微分和积分组件。gydF4y2Ba

dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba μgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba −gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba dgydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba +gydF4y2Ba xgydF4y2Ba =gydF4y2Ba FgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ≡gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba μgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba −gydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba dgydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba +gydF4y2Ba xgydF4y2Ba dgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

本节提供了一个简洁而精确的描述实验(模拟)的结果,他们的解释,以及实验可以得出结论。模拟了在MATLAB / SIMULINK软件版本R2020A可变步长和自动解算器的选择。gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba与期望的轨迹编码(下标吗gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 每()描述正弦曲线gydF4y2Ba库珀et al ., 2017gydF4y2Ba)和一个标准的比例,积分,微分控制器作为适应规则(假定)未知参数gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 。30秒后瞬态稳态操作,1 MV对计时电路/ 1微秒(保守代表一个示例案例简要描述gydF4y2Ba自适应方法来保护电子系统计时电路gydF4y2Ba这手稿)诱导第二个瞬态和稳态收敛。结果允许评估弹性有害的瞬态体现在瞬态的参数(例如,轨迹偏差,影响时间完成循环振荡,等等)。gydF4y2Ba

自适应方法来保护电子系统计时电路gydF4y2Ba首先说明了适应增益参数的调优规则和选择的收益用于适应规则gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba自适应的比较电路性能估计未知参数gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 以及由此产生的对计时电路性能的影响。gydF4y2Ba

估计通过适应规则比例、微分和积分组件gydF4y2Ba

本节说明了迭代适应在3度显示在获得优化gydF4y2Ba图3 a, BgydF4y2Ba,而gydF4y2Ba图3 cgydF4y2Ba显示的结果选择适应增益的选择。为便于阅读,每个subfigure包含相关信息的标题包含一个迷你表为每个各自的迭代对应图。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba
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图3gydF4y2Ba。适应增益(s)迭代的平均估计误差降到最低。gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba KgydF4y2Ba pgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.2gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba KgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba KgydF4y2Ba pgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.2gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba KgydF4y2Ba dgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.01gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba μgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba fgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.002gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba σgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba fgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.06513gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba比较名义电路性能的情况下实施百万伏特微秒。gydF4y2Ba图4 a, BgydF4y2Ba描述名义性能的横坐标gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba放大放大初始瞬态响应(这是重复第一期不到30岁gydF4y2Ba图4 dgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba图4 c, DgydF4y2Ba显示计时电路性能与事件实施30秒。通知的比较gydF4y2Ba图4 a, CgydF4y2Ba。最高的和最低的部分圆形轨迹有相同的瞬态启动,而上层(中)部分的圆形轨迹包含了一个新的附加相关瞬态扰动在30秒。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
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图4gydF4y2Ba。名义上没有电磁脉冲性能。gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba OgydF4y2Ba vgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ggydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba hgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba egydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba dgydF4y2Ba ygydF4y2Ba ngydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba跟踪误差gydF4y2Ba μgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.017244gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba σgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.20023gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba μgydF4y2Ba μgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.0005gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba克服固有的动态和电磁脉冲造成的电压尖峰。gydF4y2Ba(D)gydF4y2Ba跟踪误差gydF4y2Ba μgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.017178gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba σgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.20421gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba μgydF4y2Ba μgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.99663gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

定性,电路很有弹性的名义圆形轨迹仅仅是温和。圆形轨道的偏差产生增量无益完成圆,这时段体现了有害的影响。如果这额外的时间导致损失的时钟同步,例如,电子系统使用这个计时电路可以从网络访问被拒绝与其他系统使用相同的时间同步。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

名义上的比较结果(没有电磁脉冲)和电磁脉冲和结果gydF4y2Ba

60年代运行相同的模拟提供一个直接比较的机会,揭示了时间瞬态电磁脉冲的影响。而gydF4y2Ba图4 dgydF4y2Ba显示结果的跟踪误差,gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba显示的识别的准确性gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 说明有害影响的持续时间。在每个仿真终止,结束在一个特定的电压轨迹点沿着预定轨道,建立芯片计时。gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba显示的两个模拟的最终适应价值gydF4y2Ba μgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba 最终状态和照明的定量影响。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
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图5gydF4y2Ba。适应系数的模拟1 MV与microsesecond脉冲宽度扰动产生的电磁脉冲在30年代gydF4y2Ba KgydF4y2Ba pgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.2gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba KgydF4y2Ba dgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.01gydF4y2Ba ;gydF4y2Ba KgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba
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表1gydF4y2Ba。适应增益gydF4y2Ba KgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 迭代。gydF4y2Ba

表2gydF4y2Ba
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表2gydF4y2Ba。适应增益gydF4y2Ba KgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 迭代。gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba
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表3gydF4y2Ba。选择收益。gydF4y2Ba

表4gydF4y2Ba
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表4gydF4y2Ba。性能比较gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

对计时电路性能的影响gydF4y2Ba

名义上的比较结果(没有电磁脉冲)和电磁脉冲和结果gydF4y2Ba显示定时中断被提出的自适应电路大大克服,但中断并不是零,显示在gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba。振荡周期推迟了1.55毫秒和轨迹偏差是在瞬态电磁脉冲表现出稳定的轨迹偏差0.3%稳定迅速,最终(稳态)0.01%的偏差。本节比较了模拟数据定时中断定时维护各种系统的优点利用计时电路在其他时间来源。2014年发布的白皮书MicroSemi包括许多这些数字代表的价值系统。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba
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图6gydF4y2Ba。轨道径向偏差(%)在60年代模拟实施电磁脉冲在30年代。平均偏差包括启动瞬态:0.0272 (0.5440%);电磁脉冲的平均偏差后实施:−0.0169 (−0.3380%);最后的偏差:5.5903 e−04 (0.0112%)。gydF4y2Ba

“大多数网络操作(例如,网络安全,日志文件更新)要求精度的1 - 10毫秒。根据具体应用,电力公司可能需要时间以微秒。大多数金融和通用业务应用程序要求在100毫秒精度10 s range-even如果…只有准确地建立秩序的事件。Even我f年代etto an absolutely accurate time reference, a PC clock may still be off by 50 milliseconds at the very instant when it is set. Then, once set, the clocks in computers will start to drift, some by as much as several minutes a day. It is possible for a workstation to achieve consistent accuracy of half-a-millisecond, but only if its clock is reset repeatedly over the course of a day.” (Microsemi白皮书,2014年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

考虑电力行业“…运营商不得不阶段同步发电机运行数百英里。此外,他们还必须监控电网电压峰值或设备故障等事件使用被称为SCADA系统(监控和数据采集)。SCADA系统的时间同步technology-specifically GPS时间服务器和时间戳是主要原因。时间戳从这些服务器提供关键证据需要确定停电的原因,如瘫痪美国东北部和安大略省2003年8月。”(gydF4y2BaMicrosemi白皮书,2014年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

湾”,国家结核控制规划客户端时间精度可以一样好平均10 - 50毫秒,而个别时间修正可以经常改变更多。然而,如果UTCgydF4y2Ba通过gydF4y2BaGPS局域网,国家结核控制规划通常可以通过当地分发UTC 2毫秒到一个客户的准确性。(GPS时间戳精度在几微秒时间服务器通常是UTC)。这意味着对于大多数组织,对于大多数应用程序,一个GPS引用时间服务器就足以提供本地网络和分发时间客户端机器一旦可用。”(gydF4y2BaMicrosemi白皮书,2014年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

而gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba表明代表1.5毫秒振荡周期的影响,gydF4y2Ba表5gydF4y2Ba列出了几个典型的实例给定时同步功能和需求的直觉能力的方法来维持名义上的性能在一个电磁脉冲事件并迅速重建名义性能。gydF4y2Ba

表5gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

表5gydF4y2Ba。定时同步需求或典型的能力gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(gydF4y2BaRelyum团队,2021 bgydF4y2Ba;gydF4y2Ba同步工业,2016gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

几个应用领域时间同步的要求,表明该方法的有效性(例如,WAN网络,个人电脑)和一些应用程序需要严格计时能力或需求呈现该方法无效的(例如,IEEE 1588精确时间协议,GMR1000主时钟)。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

使用混乱范德波尔方程可能是在机器人无处不在,例如,自动运输机器人摆动,线传感器传感器甚至计算机自主时间传感器(还有其他)。这个手稿提出了一种新的方法来增加这些应用程序的健壮性有害的寄生环境电磁场的影响,而关注机器人计算机系统进行比较,因为数据的优点是现成的,不需要模型和模拟其他潜在应用。使用提出的适应机制提供的结果显示效果对于某些应用程序(例如,尤其是个人电脑和网络电子),而为他人不够(例如,应用程序需要IEEE 1588精确时间协议和工业自动化应用程序要求精度类似GMR1000主时钟)。的主要力量似乎是健壮的拒绝的瞬态电压最小偏差可能防止损失的时间同步电磁脉冲事件从太阳能资源后,闪电,核爆炸等。gydF4y2Ba

库珀等人使用gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba制定gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba按照所谓的基于物理原理控制所教导的gydF4y2Ba洛伦茨(2021)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba洛伦茨(2021 b)gydF4y2Ba并试图增加基于物理与经典反馈优化前馈线性二次,但增加表现很差。因此,这手稿而不是试图使用经典反馈原则(没有优化)来执行函数参数的适应,而不是制定反馈控制信号。未来的研究应该调查的新兴应用确定性人工智能方法(D.A.I.) (gydF4y2Ba金沙,2020gydF4y2Ba),似乎承诺改进的性能在非线性自适应方法(gydF4y2Ba金沙et al ., 2007gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙et al ., 2012gydF4y2Ba这里提出的。D.A.I.重新引入优化反馈学习频道的实例化构成非线性适应之间的关键区别在于利用这里D.A.I.康奈尔大学教授(gydF4y2Ba金沙,2020gydF4y2Ba;gydF4y2Ba沙和沙,2021年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

比较选择gydF4y2Ba

在说明了该方法的有效性实施百万伏特的对抗有害的影响在微秒,gydF4y2Ba表6gydF4y2Ba显示结果的比较验证gydF4y2Ba结果gydF4y2Ba药效的替代品。三个替代检查:浪涌保护器、不受监管的权力,和电磁脉冲盾牌。浪涌保护器可以说是无所不在地知道,因为他们是常见的家用设备防止家电突然电压峰值的数百伏在微秒后几纳秒的延迟。不受监管的权力剥夺常常被描述不同避雷器,因为许多并不真正使用接地技术类似于浪涌保护器。gydF4y2Ba

表6gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

表6gydF4y2Ba。保藏处理突如其来的电压峰值(典型的替代品gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

电磁脉冲盾牌最近吹捧为有能力或雷电产生的电磁脉冲防护军事防护标准,相比之下,虽然后续出版物突出问题,保护不应说的太宽泛。防止影响高空核爆炸产生的电磁脉冲需要拒绝很高的电压。一个值得注意的验证实验表现和能力是粗了gydF4y2Ba表6gydF4y2Ba。拟议的方法表示功效在更高的电压水平。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

这手稿提出、分析和验证仿真中寄生电压迅速拒绝了0.3%的轨迹偏差,快速稳定,最终(稳态)0.01%的偏差。证明能力拒绝有害的寄生效应相比,名义上的各种计算机系统数据定时精度的优点总结提出的方法是有效的对于某些应用程序,但对他人的不足。该方法说明能力拒绝兆伏,而典型的选择拒绝数百伏。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

作者证实了这项工作的唯一贡献者和已批准出版。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者说,这项研究是在没有进行任何商业或金融关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

最重要的发展的核心方法提出了手稿来自基于物理方法教教授罗伯特·洛伦茨(gydF4y2Ba洛伦茨R。,2021年gydF4y2Ba)最近死后被任命为美国国家工程学院的一位在美国。读者可以看到这种方法的核心方法,至少不是非线性自适应控制(gydF4y2Ba金沙et al ., 2007gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙et al ., 2012gydF4y2Ba)gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 和确定的人工智能(gydF4y2Ba库珀et al ., 2017gydF4y2Ba;gydF4y2Ba金沙,2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

脚注gydF4y2Ba

1gydF4y2Ba网上:gydF4y2Bahttps://en.wikipedia.org/wiki/Surge_protector Voltage_spikesgydF4y2Ba(2021年7月8日)访问。gydF4y2Ba

2gydF4y2Ba网上:gydF4y2Bahttps://www.empshield.com/gydF4y2Ba(2021年7月8日)访问。gydF4y2Ba

3gydF4y2Ba网上:gydF4y2Bahttps://markets.businessinsider.com/news/stocks/emp -盾llc -发展- - - - - - -世界第一-电磁脉冲emp -全部-家庭-国防技术- 1028523996gydF4y2Ba(2021年7月8日)访问。gydF4y2Ba

4gydF4y2Ba网上:gydF4y2Bahttps://www.empshield.com/wp-content/uploads/2019/11/EMP_Shield_Military_Testing_16_March_2019_Public2.pdfgydF4y2Ba(2021年7月9日通过)版权:©2021作者。提交的条款和条件下可能的开放获取出版Creative Commons归因(CC)许可证(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

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收到:gydF4y2Ba2021年6月20日;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2021年7月21日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2021年8月13日。gydF4y2Ba

编辑:gydF4y2Ba

Tian-Hua刘gydF4y2Ba国立台湾科技大学,台湾gydF4y2Ba

审核:gydF4y2Ba

将尝试张gydF4y2Ba澳大利亚新南威尔士大学gydF4y2Ba
甘Chong梁gydF4y2Ba微米,美国gydF4y2Ba

版权gydF4y2Ba©2021金沙。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)。gydF4y2Ba使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba

*通信:gydF4y2Ba蒂莫西·沙gydF4y2Batas297@cornell.edugydF4y2Ba

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