电力系统的最优二级电压控制

针对电力需求的快速发展及对电压/无功协调控制提出的更高要求,提出最优二级电压控制策略.阐述了二级电压控制的基本原理,按照二级电压控制的基本要求,建立了离散二级电压控制系统的数学模型.在控制策略上,采用在线寻优的方法对控制区域进行协调控制.通过对New England 10机39节点系统进行数字仿真,验证了所提出的控制方案的有效性,并得出二级电压控制可以有效改善电力系统的电压水平、提高系统电压稳定性的结论.     

二级电压控制对长期电压稳定性影响的仿真分析

根据长期电压慢动态的特点,对长期电压稳定有重要影响的发电机、励磁电流限制器、电枢电流限制器、有载调压变压器、负荷和二级电压控制器建模,从而建立整个系统的准稳态模型,通过时域仿真获得系统动态演变过程中的一系列暂态平衡点,从而可描绘出系统长期电压动态过程,并实现快速仿真。以一个10机39节点系统为例,通过仿真结果,分析了二级电压控制对电压稳定的影响。计算结果表明,在电压下降或失稳过程中,二级电压控制可改善区域电压水平和提高系统电压稳定性。     

二级电压控制对长期电压稳定性影响的仿真分析

根据长期电压慢动态的特点,对长期电压稳定有重要影响的发电机、励磁电流限制器、电枢电流限制器、有载调压变压器、负荷和二级电压控制器建模,从而建立整个系统的准稳态模型,通过时域仿真获得系统动态演变过程中的一系列暂态平衡点,从而可描绘出系统长期电压动态过程,并实现快速仿真.以一个10机39节点系统为例,通过仿真结果,分析了二级电压控制对电压稳定的影响.计算结果表明,在电压下降或失稳过程中,二级电压控制可改善区域电压水平和提高系统电压稳定性.     

电力市场下的分布式模型预测负荷频率控制

考虑到在电力市场环境下出现的新市场主体,首先引入配电分配矩阵来模拟市场双边交易行为,在传统负荷频率控制模型的基础上,建立基于配电分配矩阵的负荷频率控制模型.然后针对负荷频率控制模型在区域地理上的分布式特点,采用基于分布式模型预测控制方式进行控制.最后,以一个两区域交直流互联电网负荷频率控制模型为例进行Simulink仿真.结果表明所建立的模型能够有效地模拟市场双边交易过程与C-MPC控制、传统PI控制方式相比,基于分布式模型预测控制方式具有更好的控制性能.     

分布式预测的无人机编队控制

针对四旋翼无人机编队形成与保持问题,文中设计了一种分布式预测控制方法,基于状态输入约束下的编队运动模型,将编队的形成与保持过程转化为在线滚动优化问题,设计了分布式交互控制律,给出了编队系统稳定的充分条件,并以文中算法和未引入假设状态轨迹代价函数的控制算法进行了仿真和对比。仿真结果表明：相较于传统算法,文中算法编队在队形保持方面将队形误差收敛速度提高1 s;在轨迹跟踪方面将位置误差收敛速度提高2 s;并且3个方向速度均能在2 s左右达成一致最终收敛至期望速度。证明了文中所设计控制算法的有效性。     

改进模型预测控制的农机轨迹跟踪算法研究

针对无人驾驶农机进行轨迹跟踪时精度与稳定性较差的问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的轨迹跟踪方法。首先,建立农机车辆的运动学模型,利用粒子滤波对农机状态量进行估计来提高农机的定位精度;其次,在设计MPC控制器时引入了梯度投影算法,该算法相比于传统有效集算法减少了迭代步数,具有更快的收敛速度,提高了农机进行跟踪控制时的计算效率;最后,在淄博市某无人农场进行了农机轨迹跟踪试验。结果表明：该方法可以实现良好的跟踪控制精度,符合精准农业的作业要求。     

基于电压电平的MMC模型预测控制

为了实现对模块化多电平变换器(MMC)的优化控制,该文设计一种基于电压电平的MMC模型预测控制策略。基于桥臂电压和与差的关系推导MMC系统的数学模型,由数学模型设计具有分层结构的模型预测控制器;控制器中的成本函数设计综合考虑交流电流控制、环流抑制控制和桥臂能量平衡控制;成本函数将选择出最优电压电平为脉宽调制器提供电压参考。此外,子模块电容电压平衡控制使用单独的控制回路实现。最后,搭建MMC的半实物仿真测试系统。稳态和动态测试结果验证了新型控制策略的效果。     

分布式传感器网络系统的网络预测控制

本文针对分布式传感器网络系统的Fornasini-Marchesini (FM)状态空间模型,对系统的预测控制器设计问题进行研究.特别是针对所考虑的二维FM传感器网络系统,提出了一种新的网络预测控制方案来补偿通信时滞.首先,根据李雅普诺夫稳定性理论,给出了二维系统保持稳定的充分条件;然后利用稳定性条件,提出了一种新的预测控制器设计策略并保证系统的控制性能;最后,通过一个数值实例验证了所设计控制器的有效性.     

基于约束最小方差基准的模型预测控制性能评价方法

考虑到实际工业过程中存在各种约束,基于模型预测最小方差控制器的设计原理,提出了一种带约束模型预测控制(MPC)性能评价方法。最小方差控制器的最优预测输出采用控制增量进行预测,目标函数采用最优预测输出和控制增量加权的二次型形式,通过求解二次规划(QP)问题获取最优控制律。该方法不仅考虑了控制输入和输出约束,而且考虑了控制增量约束,因此能够更真实地反映模型预测控制系统的性能。在Wood-Berry二元精馏塔上的仿真研究验证了该方法的有效性。     

基于灵敏度聚类的含DG配电网电压分区控制方法

高比例分布式电源接入配电网易导致电压波动甚至越限,同时增加系统网络损耗。为增大配电网安全裕度,提高供电可靠性,提出基于灵敏度聚类的含DG配电网电压分区控制方法。利用潮流分析得到雅可比矩阵,计算各节点电压对DG出力的灵敏度,得到DG无功电压控制空间矩阵,采用K-means算法聚类,实现DG自适应分区,以灵敏度和分区结果作为调节DG和无功设备出力的依据。所提方法能针对系统电压薄弱点进行定向补偿,实现分布式电源的分区调节。最后采用IEEE 33节点系统作为算例,结果表明该电压控制方法能有效提升系统电压水平,提高电能质量。     

DC-DC变换器显式模型预测控制

采用v分解方法建立了DC-DC变换器的离散时间混杂模型,并将其转换为分段仿射(PWA)形式,把DC-DC变换器的控制问题转化为分段仿射系统的约束优化控制问题。针对带状态和输入约束的离散时间分段仿射系统动态变化快的特点,应用显式模型预测控制方法,并基于多参数二次规划算法得到了关于状态变量的分段线性显式最优控制律,从而进一步得到DC-DC变换器显式模型预测控制系统。数值仿真计算表明:DC-DC变换器的显式模型预测控制是有效的,系统控制的动态性能是优越的。     

Multi-constrained model predictive control for autonomous ground vehicle trajectory tracking

A multi-constrained model predictive control (MPC) algorithm for trajectory tracking of an autonomous ground vehicle is proposed and tested in this paper. First, to simplify the computation, an active steering linear error model is applied in the MPC controller. Then, a control increment constraint and a relaxing factor are taken into account in the objective function to ensure the smoothness of the trajectory, using a softening constraints technique. In addition, the controller can obtain optimal control sequences which satisfy both the actual kinematic constraints and the actuator constraints. The circular trajectory tracking performance of the proposed method is compared with that of another MPC controller. To verify the trajectory tracking capabilities of the designed controller at different desired speed, the simulation experiments are carried out at the speed of 3m/s, 5m/s and 10m/s. The results demonstrate the MPC controller has a good speed adaptability.     

椭圆轨道编队构型保持控制方法研究

针对椭圆参考轨道的编队构型保持控制系统,以对地等张角绕飞编队为背景设计了相对轨道模型预测控制算法.首先,基于哈密尔顿-雅克比方程,推导了一组包含项摄动的相对运动模型.在此模型的基础上,结合具体的对地等张角编队任务,提出了一种构型保持的在线滚动优化的闭环预测控制算法,并将模型预测优化问题转换为在线求解二次规划问题,该算法能够较好地控制存在状态约束、控制约束等各种约束控制问题.最后,通过数值仿真验证该算法的有效性.     

大气层外拦截器开关式姿态控制律设计

以大气层外拦截器为背景,为了提高姿态控制系统对干扰力矩的鲁棒性,基于预测控制方法设计了开关式姿态控制律.将导引头视场约束和姿态角速度约束以输出约束的形式添加到预测控制的优化问题中,保证了目标不脱离视场.针对线性化后的姿态运动模型,采用约束"紧缩"的方法,通过适当的调整约束集,保证了算法的鲁棒性.在此基础上得到了带有开关输入的姿态控制对应的优化问题.仿真结果表明,本文给出的设计方法即使在存在较大干扰力矩的情况下仍然能够满足姿态控制精度要求.     

Robustly stable model predictive control based on parallel support vector machines with linear kernel

Robustly stable multi-step-ahead model predictive control (MPC) based on parallel support vector machines (SVMs) with linear kernel was proposed. First, an analytical solution of optimal control laws of parallel SVMs based MPC was derived, and then the necessary and sufficient stability condition for MPC closed loop was given according to SVM model, and finally a method of judging the discrepancy between SVM model and the actual plant was presented, and consequently the constraint sets, which can guarantee that the stability condition is still robust for model/plant mismatch within some given bounds, were obtained by applying small-gain theorem. Simulation experiments show the proposed stability condition and robust constraint sets can provide a convenient way of adjusting controller parameters to ensure a closed-loop with larger stable margin.     

离散不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制

对于输入受约束的不确定时滞系统，提出了离散不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制，用LMI解决时滞系统的输入受约束控制，给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件，通过求解LMI凸优化获得状态反馈控制律，仿真验证了该方法的有效性．结果表明，基于LMI约束不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制易于求解，适于实际应用．本方法还可以推广到其他时滞系统模型中．     

基于模型预测控制的汽车底盘集成控制

为了实现汽车底盘的集成控制,提出了模型预测控制(MPC)方法。在紧急避障操纵时,利用四轮差动制动和主动前轮转向集成控制的方式实现对汽车理想操纵特性的跟随。上层集成控制器通过模型预测控制方法决策下层子控制器所需的附加横摆力矩和前轮附加转角。建立了七自由度非线性车辆模型作为预测模型,并通过实车试验对其精度进行了验证。在Carsim中的虚拟试验对模型预测控制方法的控制效果进行了验证。     

离散不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制

对于输入受约束的不确定时滞系统,提出了离散不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制,用 LMI 解决时滞系统的输入受约束控制,给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件,通过求解 LMI 凸优化获得状态反馈控制律,仿真验证了该方法的有效性.结果表明,基于 LMI 约束不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制易于求解,适于实际应用.本方法还可以推广到其他时滞系统模型中.     

模糊预测控制机理研究

探讨了模糊预测控制机理，提出了两种模糊预测模型，并利用泛布尔简化法对它们进行了处理，得到了模糊预测模型的规范化形式。在此基础上研究了一套完整的模糊预测控制算法，并将此控制算法进行了仿真研究和比较性研究，研究结果表明，模糊预测控制优于其它常规控制