高速列车分布式 super-twisting 滑模控制研究

针对不确定因素及外界干扰下高速列车分布式协同控制问题,提出基于super-twisting滑模一致性算法的高速列车速度跟踪控制策略。首先,考虑列车受到的外部干扰、基本阻力及车厢间耦合作用力,构建高速列车多智能体模型;其次,利用相邻车厢的位移和速度信息设计一致性滑模函数,引入super-twisting算法削弱控制输入抖振;最后,设计分布式二阶滑模控制律,并采用Lyapunov理论验证算法稳定性。以高速列车实际参数进行仿真研究,并加入外界干扰,利用本文方法、普通一致性、PID一致性及滑模一致性方法进行仿真。结果表明,相较于其他3种方法,所提算法能使车厢单元快速、精准跟踪目标速度曲线,速度误差在(-0.8～1.1)×10^-3 m/s内,同时使相邻车厢距离保持在安全范围内,且控制输入较平滑,对外部干扰有较好的鲁棒性。     

基于BAS-PSO优化自抗扰的高速列车速度跟踪控制

针对高速列车自动驾驶系统,采用基于天牛须粒子群（BAS-PSO）优化自抗扰控制（ADRC）的算法,设计速度跟踪控制器。基于列车动力学模型设计自抗扰控制器,并以ITAE作为目标函数,利用BAS PSO实现参数整定。选用CRH380A型动车组参数,通过MATLAB进行仿真验证,对比BAS-PSO、PSO以及改进鲨鱼优化ADRC算法对列车目标速度曲线的追踪效果,其中基于BAS-PSO优化ADRC算法的列车目标速度曲线跟踪误差保持在±0.4 km/h的范围内,相比另外两种算法更加紧密地贴近目标速度曲线。结果表明,基于BAS-PSO优化ADRC具有跟踪误差小、抗干扰能力强的优点。     

基于非线性多智能体系统的微网分布式功率控制方法

传统下垂控制方法存在难以使微网负荷功率按照分布式电源容量合理分配的问题,为此在分析功率分配机理基础上,针对含多个分布式电源的微网,提出一种基于非线性多智能体系统的分布式功率控制方法。该方法在不影响有功功率分配精度前提下,通过引入有功扰动项使负荷无功功率可按照分布式电源容量实现精确分配。同时,为保证系统输出频率和电压均稳定在额定值或偏移很小,基于一致性和输入/输出线性化理论,在分布式电源多智能体网络拓扑结构下设计分布式非线性协同下垂控制器,弥补有功扰动引起的系统频率和电压的波动。仿真实验结果验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

基于最优预见控制的货运列车速度跟踪控制研究

列车速度曲线的精确跟踪是货运列车自动驾驶系统保证稳定性、精确性和安全性的关键。货运列车速度跟踪系统大时滞特性会造成控制精度下降和能耗增加的问题。为解决该问题,研究了牵引制动系统响应时间和指令传输延时特性,构建了列车速度跟踪控制滞后模型。利用差分算子处理列车动力模型中的滞后项,构造最优预见速度跟踪控制器。仿真对比试验表明,基于最优预见控制的货运列车速度跟踪控制器具有响应快、速度误差小、安全性高等特点。     

预测控制方法在列车速度控制中的应用

随着我国铁路建设的高速发展,列车运行速度不断提高,行车密度不断加大,原有的列车速度控制方法难以满足安全行车要求。本文研究了列车速度的预测控制方法。设计了列车预测控制策略,对列车运行速度进行实时预测及优化。针对列车速度的预测控制策略设计了系统仿真程序并进行了系统仿真,结果表明,采用预测控制可以根据以后的输入对列车速度和控制策略进行有计划的调整,提高了列车速度的控制效果和控制效率,利用在线估计预测模型,采用在线滚动优化和反馈校正策略,减少了由于模型不准确带来的误差。     

面向乘客舒适性的多列车协同巡航控制

为了提高多高速列车在协同运行时的安全性以及舒适性,提出了一种基于改进分布式一致性算法的多高速列车协同巡航控制策略。首先,设计了可随列车运行速度实时变化的安全距离间隔。其次,联合加权双曲正切函数给出分布式协同控制策略;同时通过坐标变换将列车闭环动力学误差模型转换为典型的二阶多智能体系统模型,并利用李雅普诺夫稳定性证明了闭环系统在误差状态下的渐进稳定性。最后,通过仿真对所提方法进行验证,所提方法能动态的调节列车之间的安全距离,且始终将加速度限制在[-0.7,0.7]m/s²以内。结果表明了多列车跟踪运行的安全性和舒适性都能得到保障。     

基于MAS的多电力弹簧分布式协同控制策略

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/Simulink仿真结果表明,当电网电压波动和非关键负荷变化时,采用所提分布式协同控制策略能够实现关键负荷电压稳定及系统频率快速整定,验证了所提分布式协同控制策略的正确性和有效性。并将所提调制模型预测控制策略与模型预测控制、比例积分控制策略进行仿真对比,验证了所提分布式协同控制策略的优越性。     

基于多智能体系统微电网分布式控制研究

基于为了克服传统集中式控制策略计算量大、对系统通讯依赖强等缺点,文中提出了基于多智能体系统的分布式控制策略,采用有、无领导者一致性算法来解决经济调度问题。以各个微源的增量成本作为一致性变量,通过相邻微源间的相互通信,最终在满足各个微源达到增量成本一致的同时实现整个系统效益最优的经济目标。算例仿真验证了分布式一致性算法的有效性,研究收敛系数、通讯拓扑结构对算法收敛速度和动态性能的影响,并通过有领导者一致性算法与无领导者一致性算法的仿真结果进行对比,验证无领导者一致性算法的优势。     

纤维缠绕机台车速度跟踪控制方法研究

纤维缠绕机控制系统中，缠绕台车速度跟踪控制是其关键技术。文章在分析合车速度跟踪特性的基础上，设计了多模自适应模糊控制器，并提出了模糊控制规则可在线调整的简化模糊控制算法。应用上述方法设计的控制系统，不仅使纤维缠绕机的纤维缠绕线型准确、可靠，而且改善了缠绕台车变速过程的动态性能。实践表明，该方法还可应用于其它自动化缠绕设备台车速度跟踪控制。     

维持局部孤网稳定切换的网源荷分布式协调控制方法

由于土地、发电资源等条件的限制,现代大型城市主要由外部电网进行负荷供电,形成大型受端城市电网。大型受端城市电网与主系统解列后,功率不平衡会导致频率下降,甚至可能引发网络崩溃,维持其稳定切换以形成局部孤网供电具有重要的理论和现实意义。网源荷协调控制是维持局部孤网稳定切换的关键,然而,对于局部孤网,尤其是非计划形成的局部孤网,是较难实现集中式协调调控的。鉴于此,引入分布式多代理系统,提出一种无需集中控制器的网源荷分布式协调控制方法。有别于依赖集中控制器、且通信结构复杂的传统集中式控制方法,分布式协调控制在仅依靠相邻节点通信的状况下,通过改进的平均一致性算法获取电网运行全局参数,实现网源荷全局协调控制。该控制方法能够较好地适应网络结构变化,挖掘网源荷协调潜能。同时,提出的改进平均一致性算法具有更好的收敛性能,为局部孤网切换时的频率和电压控制提供快速全局数据支撑。基于PSCAD/EMTDC和Matlab仿真平台,在典型工况下对网源荷协调控制策略进行分析和验证,结果表明所提出的改进平均一致性算法和分布式网源荷协调控制方法能够维持局部孤网稳定切换。     

基于干扰观测器的飞行仿真转台完全跟踪控制

针对飞行仿真转台不断提升的性能要求及其多速率采样的工作特点,提出了一种新的鲁棒完全跟踪控制策略。针对完全跟踪前馈控制依赖于系统精确数学模型的问题,通过引入干扰观测器来消除模型摄动和外部扰动,使得被控对象的特性在给定的频段内始终趋近于标称模型,充分保证了PTC的作用。仿真结果表明即使结合简单的PID闭环控制器,系统的跟踪性能也获得了很大的提升。给出PTC和DOB的具体设计方法,并对方法的有效性进行了对比仿真验证。结果表明,与已有方法相比,所提控制方法对模型摄动和力矩扰动的抑制能力更强,跟踪性能更好。     

考虑分布式电源影响的配电网源荷储分层协调控制

本文为充分发挥储能系统的快速功率吞吐能力和冷/热负荷的调节作用，促进分布式电源的主动就地消纳，根据可控分布式电源、储能系统、冷/热负荷的多时间尺度互补特性，提出一种源荷储分层协调控制方法。该方法面向冷热电联供型配电网，按“以电定冷热”的原则，将调度过程划分为电源层与用户层，并按上下级进行协调优化，从而确定电能实时调度方案以及冷/热能实时调度方案。按照某园区配电网实际情况进行调度仿真及分析， 验证源荷储分层协调控制方法的合理性与有效性，调度结果表明在保证了园区重要电负荷供电的同时，最大限度地供应了冷/热能，实现了配电网的协调优化运行,以及能源利用方式的精细化、集约化发展。     

Distributed output estimation error observer-based adaptive fault-tolerant consensus tracking control of multi-agent systems

The purpose of this study is to discuss the fully distributed design of output estimation error observer and fault-tolerant consensus tracking control for a class of multi-agent systems with Lipschitz nonlinear dynamics and actuator faults. Firstly, based on the relative output measurements of neighboring agents, the distributed output estimation error observer is developed to adaptively estimate the state and fault information of each agent, and further overcome the difficulties of online updating the adaptive estimations of unknown hyper-parameters. Secondly, to achieve the state consensus tracking goal and compensate for the negative effects of actuator faults, the distributed fault-tolerant consensus tracking control scheme is proposed on the basis of the state estimation and adaptive fault estimation information, and has excellent robustness and consensus tracking control performance. Moreover, sufficient criteria can ensure that consensus tracking error of each agent converges to a small set near the origin. Finally, numerical simulations are provided to show the effectiveness of the proposed fully distributed algorithm.     

高速并联机械手臂的自抗扰控制算法研究

针对具有非线性、强耦合以及高速、高加速度等特性的高速并联机械手臂的末端精确定位和抖动抑制问题,提出改进的自抗扰控制解决方案.从并联机械手臂的动力学方程出发,推导了该机械手臂的状态方程,将系统非线性表示为加法和耦合参数的形式,并用自适应算法对耦合参数进行实时在线辨识,基于自抗扰控制算法设计了系统的非线性的控制器.仿真结果...     

直流微电网并网运行协调控制策略研究

为实现直流微电网简洁、高效、灵活的控制,提出了并网运行模式下的直流微电网协调控制策略.通过合理设置各变换器的分段电压阈值,控制分布式发电单元、储能单元以及并网变换器的优先级,使其运行在最大功率状态或下垂控制状态.对于同一个电压等级下的多个变换器通过下垂控制实现功率分配和电压控制.双向AC/DC并网变换器采用双闭环的PWM矢量解耦控制实现与大电网间的功率动态平衡.仿真结果证明了该策略的可行性和有效性.     

Adaptive fault-tolerant tracking control for nonlinear systems with unknown control coefficient and input saturation

In this article, the tracking control problem is investigated for a class of nonlinear systems in the presence of unknown disturbance, input saturation, actuator fault, and unknown control coefficient. A novel disturbance observer-based adaptive fault-tolerant tracking control strategy is proposed with regard to nonlinear systems. Based on the Gaussian error function, the auxiliary dynamic system is designed to offset effects caused by the input saturation. Moreover, the Nussbaum-type function is employed to avert control singularity and deal with the unknown control coefficient. A theoretical analysis indicates that the boundedness of all signals in the closed-loop system can be guaranteed. Finally, two examples with one concerning the dynamic point-the-bit rotary steerable drilling tool system are given to confirm the validity of the method.     

沙角A电厂300 MW机组协调控制系统投运剖析

对沙角A电厂4号机300MW机组协调控制系统所存在的问题进行剖析，并提出了投运的解决办法。通过设备改造和WDPF分散控制系统自动调节逻辑，顺控逻辑，联锁和保护逻辑的优化，使国产引进型300MW机组实现了自动控制，优化结果表明：通过对机组的特性研究，进行合理的改造，维护是非常必要的，而且是可行的。     

含能源互联微网的主动配电网分层分布式协调控制

目前,天然气网络、热力网络和电力网络在主动配电网中的耦合联系加深,共同为用户提供冷、热、电、气等多种不同形式的能源,但相关的协调控制技术仍不成熟。以电网为核心,和热网、天然气网进行互动优化,首先提出了含电力网络、天然气网络和热力网络的综合建模方法,对各能源子系统多能流的约束条件及运行目标进行了综合优化,实现了多能源协调互补和深度融合。然后,设计了多微网和主动配网之间在稳定运行时的分层分布式协调控制策略,将系统分为主动配电网层、能源互联微网层和元件层的三级控制结构,在元件层提出采用改进后的二级功率优化控制来进行分布式设备之间的协调控制。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建主动配网的仿真平台,含3个能源互联微电网来证明智能调控方法的合理性。