基于免疫算法的三相逆变器最优空间矢量PWM控制

提出了一种新的三相逆变器最优空间矢量PWM控制方法,该方法所产生的空间矢量PWM控制序列由空间矢量和作用时间组成.在常规波形最优空间矢量控制相同的控制矢量基础上,采用免疫算法来计算最优的作用时间.给出了算法各个操作步骤和三相逆变器最优控制中的具体实施方法,建立了三相逆变器输出波形的数学模型和免疫算法的各个评价函数,搭建了基于DSP控制器的动态试验平台进行小容量模拟实验.实验和仿真结果证明,该算法所产生的最优PWM控制序列与常规空间矢量控制策略相比能有效地减小逆变器输出波形的总谐波畸变率.     

暂态稳定约束下的最优潮流

提出了暂态稳定约束下最优潮流的新方法.该方法将稳定约束的最优潮流问题分解为最优潮流和最优控制两个子问题.在最优控制迭代中,基于半无限规划的局部降阶思想,将表征暂态稳定指标的无限维不等式约束转化成分别由功角和电压积分形式表示的二维不等式约束,并通过求解系统状态轨迹以及轨迹灵敏度方程来获得二维不等式约束对各控制变量的梯度,以此作为最优控制方向来更新各控制变量.通过新英格兰10机39节点系统上的测试算例验证了所提方法的有效性和合理性.     

能量约束下电力电子并网装备的最优频率控制

大规模新能源并网导致现代电力系统的旋转惯量相对减少,频率动态特性变差。为支撑系统频率,通常要求新能源发电装备具备一定的惯量模拟或一次调频等附加控制功能,但目前在新能源的最优频率支撑方面研究较少。文中以最优控制为切入点,初步探讨了当参与调频的新能源存在能量约束时,作为并网接口的电力电子装备的最优功率支撑轨迹以及近似的最优控制结构。首先,从理论上推导并给出了多机系统的频率共模分量。该共模分量主导了电网的频率跌落特性。然后,基于高斯伪谱法研究了能量约束下电力电子装备在系统频率跌落时的最优支撑轨迹。最后,探索了电力电子并网装备支撑电网频率的最优反馈控制结构,指出虚拟惯量控制加下垂控制近似于最优的控制结构,且在可调用的能量较小时单独使用虚拟惯量控制优于下垂控制。仿真验证了理论分析和所讨论的频率最优控制结构的合理性。     

效率最优的感应电机无差拍直接转矩控制

提出了一种感应电机无差拍直接转矩控制系统的效率最优控制方法.在定子磁链定向坐标系中,以定子磁链和转子磁链为状态变量,导出了空间矢量无差拍直接转矩控制的电压控制律.分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,给出了电机稳态运行时效率最优的定子磁链幅值计算公式,实现了感应电机无差拍直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制.实验结果表明,给出的优化控制策略,在保持无差拍直接转矩控制快速动态响应特性的同时,电机轻载运行效率得到显著提高.     

无刷直流电动机的全局鲁棒最优滑模控制

针对无刷直流电动机伺服系统,将线性二次型最优调节器控制理论与积分滑模控制相结合,提出了一种全局鲁棒最优滑模控制器的设计方法.首先给出伺服系统的数学模型,并分析了传统最优调节器所存在的问题;然后采用积分滑模控制对最有调节器进行鲁棒化.所构造的最优滑模面使得系统对于不确定性具有滑动模态的完全鲁棒,并且其理想滑动模态方程与标称系统的最优控制闭环方程相一致;仿真结果说明该方案在保证伺服系统良好跟踪性能的同时,还具有很好的鲁棒性.     

变负荷条件下追踪电力系统安全最优运行轨迹的参数化方法

提出一种追踪线性约束下凸可分规划问题最优解轨迹的参数化方法。该参数优化算法可在对偶松弛凸可分规划算法的主循环之外,通过少量参数化扩展得到。参数分析表明最优解轨迹的性态是一条分段线性曲线,解轨迹上的破点和不可行现象存在密切关系。将这种方法应用到电力系统有功最优潮流问题中,得到一种统一经济调度和安全约束调度的参数化安全约束调度(security constrained economic dispatch,SCED)新算法,它可快速追踪变负荷条件下系统安全最优运行轨迹。算法在IEEE14-300节点测试系统及2个省级实际系统上通过测试,数值试验和几何分析表明了该方法的计算特性和物理内涵,同时清楚地显示了目前调度模式中存在的问题和改进方向。     

无刷直流电动机最优积分滑模控制器设计

针对无刷直流电动机易受外界扰动及参数摄动等不确定因素的影响,提出一种最优积分滑模控制器(Optimal Integral Sliding Mode Controller, OISMC)的设计方法.首先运用线性二次型最优控制理论求得标称系统的最优控制律,进而构造一种最优积分滑模面,使得初始条件就位于滑模面上;整个动态过程对于不确定性因素具有完全鲁棒性,且理想滑动运动对于给定的二次型性能指标具有最优值.将该方法应用于无刷直流电动机的转速控制,并与最优控制进行了比较,结果表明在电动机负载发生变化及系统参数摄动时,最优积分滑模控制响应快、抗干扰能力好, 表现出很好的鲁棒性.     

红外玫瑰扫描最优相位控制亚成像技术

红外玫瑰扫描亚成像目标识别系统是当今主要的最优系统 ,采用少量传感器进行扫描、采样观测空间以形成高分辨最优成像空间 ,进而研究高效的图像目标识别与跟踪。此类系统极其重要的关键技术是控制扫描与采样参数 ,高速高效形成高分辨成像空间。本文研究扫描参数最优控制准则与模型 ,提出了玫瑰扫描的相位参数控制法 ,得出了该准则下的最优相位控制序列 ,以及在最优相位序列控制下各帧成像的覆盖率 ,成像空间分辨率与工作区特性和高速高效高分辨率成像时的方程。最后进行了相位控制DSP实现 ,得到了好的效果     

基于最优控制原理的电力系统紧急控制及应用

基于时域方法仿真得到系统受扰轨迹,并结合实际电网安全稳定控制系统的配置情况和运行要求,给出了暂态稳定下最优紧急控制模型。采用了启发式故障后轨迹相对功角最大值小于门槛值作为暂态稳定约束条件,通过引入变分原理,推导了暂态稳定约束条件对控制量的灵敏度。通过建立线性规划模型,把微分代数方程所描述的电力系统紧急控制转化为以切机切负荷为控制量的最优控制问题。文中提出的暂态稳定紧急控制模型与时域仿真方法具有同等的适应性。广东电网的计算结果表明,文中方法对紧急控制策略灵敏度的确定高效且实用,对保证电网安全稳定运行有重要意义。     

Delta算子不确定系统的最优保性能控制

研究了Delta算子描述下的具有范数有界参数不确定线性系统的最优保性能控制律的设计问题．运用线性矩阵不等式，首先证明了保性能控制律的存在的充分必要条件，然后用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的一个参数化的表示．在此基础上，通过建立和求解一个凸优化问题，给出了最优保性能控制律的设计．最后，用一个例子验证了给出方法的可行性．     

基于响应面法的双边长初级永磁直线同步电机多目标优化设计

永磁直线同步电机由于存在边端效应以及齿槽效应,在运行中不可避免地产生推力波动。针对高速大推力密度应用场景,对一种双边长初级PMLSM开展了优化设计。将有限元法与解析法结合,首先独立分析了轴向长度、极弧系数和初级轭部高度等单个参数对电机水平推力和推力波动的影响,并进一步采用Taguchi法筛选显著性较高的结构参数。在此基础上,以提高电磁推力、减小推力波动为优化目标对电机进行响应面分析,得到最终的电机尺寸优化参数。最后制作样机并搭建实验平台,验证了所提优化方法的有效性。     

计及温度变化的潜油直线电机结构优化

潜油直线电机的工作环境温度随地层深度的变化而变化,电机次级端部和中部的温差大。为了减小温度变化对电机推力的影响,同时提高电机推力、降低推力波动,对电机的结构参数进行优化,以不同温度下的推力差值衡量温度变化对电机推力的影响。利用有限元分析软件Magnet建立电机的电磁模型,分析各个参数对不同温度下电机推力、推力波动和推力差值的影响,确定优化参数的数值范围。然后,采用响应曲面法分别构建100℃和220℃时推力和推力波动的数学模型,以100℃和220℃时推力函数之差的绝对值为这两个温度下推力差值的数学模型,通过多目标遗传算法得到电机最优的参数组合。最后对优化后的电机进行有限元仿真分析,验证了优化方案的有效性。     

基于场定向控制方式减小永磁直线同步电机推力波动

由于边端效应和齿槽效应,永磁直线同步电机在运行中存在推力波动问题。该文在有限元分析的基础上,利用傅里叶级数进行非线性分析,得到电机的磁阻力和位移的关系表达式,采用场定向控制的方法对电流环电流进行实时补偿,从而达到消除推力波动的目的。实验结果表明在对电流进行补偿后,推力波动和速度波动较小,基本稳定在给定值。     

大型水轮发电机回路参数的有限元计算

提出了参数化有限元网格生成技术分析凸极同步电机磁场并计算定转子回路参数,采用该技术能方便地对任意尺寸,极对数和绕组形式的大型凸极电机进行分析,大大减少了有限元前处理的工作量。     

Bacterial Foraging Based Optimal Design of Transverse Flux Linear Motor for Thrust Force Improvement

Abstract—This article presents a novel optimal design for a permanent magnet excitation transverse flux linear motor with an inner mover using bacterial foraging optimization. The target is maximizing the motor thrust force, which is the most important quantity in linear electric drives. The stator pole length, air-gap length, winding window width, and stator pole width define the search space for the optimization problem. The response surface methodology is used to build the mathematical model of the motor thrust force in terms of the design variables. It can create an objective function easily, and great computational time is saved. Finite-element computations are used for numerical experiments on the geometrical design variables to determine the coefficients of a second-order analytical model for the response surface methodology. The bacterial foraging optimization technique is used as a searching tool under the constraints of design variables for design optimization of the transverse flux linear motor to improve the motor thrust force. The effectiveness of the proposed bacterial foraging optimization model is then compared with that of both genetic algorithm and particle swarm optimization models. With this proposed bacterial foraging optimization technique, the thrust force of the initially designed transverse flux linear motor can be increased.     

Simultaneously tuning decentralized nonlinear optimal excitation controllers in multimachine power systems

This paper proposes an approach to simultaneously designing multiple decentralized nonlinear optimal excitation controllers to achieve rotor angle stability improvement and good trade-off between voltage regulation and oscillation damping in multimachine power systems. The approach includes: (1) building a novel state-space mathematical model based on nonlinear feedback compensation, (2) properly formulating the control problem and (3) developing a more quick and accurate algorithm to solve the problem. Case studies are fulfilled in a two-area four-machine power system to verify the effectiveness of the approach. Digital simulation results show that the controllers designed with the proposed method gain much priority over traditional AVR/PSS in damping power oscillation, improving voltage regulation and enhancing transfer capability.     

Optimal reactive power control via loss minimization and voltage control

This paper presents a mathematical formulation of optimal reactive power control problem via loss minimization and voltage control. The model minimizes real power losses, deviation from the optimal active power despatch policy, and the difference between percentage sharing of reactive power by controlling the generator terminal voltage magnitudes, transfer tap setting, and reactive power sources. The constraints set include power flow equations and limits on the variables. A method is developed to solve this problem using reduced gradient and Fletcher's update. Several test problems were solved using the developed technique. Correction to the groups of decision variables are applied simultaneously as well as hierarchically, and the results are compared for 6-bus, 30-bus, and 103-bus sample systems.     

Enhancing optimal controllers via techniques from robust and adaptive control

Optimal control strategies for both non-linear and linear plants and indices are notoriously sensitive to modelling errors and external noise disturbances. In this paper a general framework to enhance robustness of an optimal control law is presented, with emphasis on the non-linear case. The framework allows a blending of off-line non-linear optimal control, on-line linear robust feedback control for regulation about the optimal trajectory and on-line adaptive techniques to enhance performance/robustness. The adaptive-Q techniques are those developed in previous work based on the Youla-Kucera parametrization for the class of all stabilizing two-degree-of-freedom controllers. Some general fundamental stability properties are developed which are new, at least for the non-linear plant and linear robust controller case. Also, performance enhancement results in the presence of unmodelled linear dynamics based on an averaging analysis are reviewed. A convergence analysis based on averaging theory appears possible in principle for any specific non-linear system but is beyond the scope of the present paper. Certain model reference adaptive control algorithms come out as special cases. A non-linear optimal control problem is studied to illustrate the efficacy of the techniques, and the possibility of further performance enhancement based on functional learning is noted.     

同步磁阻电机定子电流最优控制

针对磁路饱和对同步磁阻电机运行特性的影响,提出了定子电流最优控制策略。通过有限元法对电感与电流的非线性关系进行拟合,并利用拟合结果得到最优定子电流随转矩变化的运行轨迹,以实现同步磁阻电机最大转矩电流比(MTPA)控制;同时对于交直轴电流环相互耦合的问题,提出磁路饱和补偿的电流环设计,以提高其动静态性能。仿真与试验结果验证了该方案的有效性。     

永磁直线同步电动机直接推力控制的仿真研究

参照旋转电机直接转矩控制的研究方法并结合PMLSM的特点,建立了PMLSM直接推力控制系统的数学模型,详细介绍了本系统中的逆变器、磁链和推力滞环控制、磁链扇区选择及开关表单元,并在Matlab/Simulink环境下搭建了几个重要部分和整个系统的的仿真模型。仿真结果证明,PMLSM直接推力控制系统的结构简单,动态响应快...