Adaptive configuration control of multiple UAVs

Several missions including surveillance, exploration, search-and-track, and lifting of heavy loads are best accomplished by multiple unmanned aerial vehicles (UAVs). Another important advantage to utilizing multiple vehicles is a reduction in the risk to successful completion of a mission due to the loss of a single vehicle. This increased robustness can lead to a commensurate decrease in vehicle specifications and cost, further improving the argument for swarm operations. This paper describes the development of an adaptive configuration controller for multiple vehicles executing a cooperative task in the presence of parametric uncertainty. A novel adaptive outer-loop controller that uses both local and global information is presented.     

Passivity-based control for variable speed constant frequency operation of a DFIG wind turbine

A standard passivity based control for a double fed induction generator of a wind turbine is presented. The control problem is posed as a variable speed constant frequency operation with the aim to maximise the generated electric power. The controller is designed in such a way that the dual control objective, unity power factor in the stator side and speed tracking in the mechanical port, are satisfied guaranteeing internal stability. The proposed scheme is the first attempt to approach the speed tracking operation from the energy dissipation (passivity) perspective. Simulation results show good performance of the control scheme for wind speeds in different operating regimes.     

计及电压质量的风电场无功主动控制策略研究

随着风力发电的快速发展,电网中风电场并网的数量及规模越来越大,但风电场功率的波动特性会给电网的电压质量及无功控制造成很大的不利影响。为保证风电并网后的电压质量在合格范围内,在对风电机组有功出力特性及无功调节特性分析的基础上,提出了一种新的风电场无功主动分层控制策略。第一层根据负荷预测和风电功率预测获得下一时段的无功功率调整量,第二层则将风电场群需要承担的无功调整量分摊给各个风电机组,通过风电场无功控制实例的仿真对比分析对该无功控制策略的优越性进行了验证。     

飞翼无人机着陆过程中的抗侧风控制研究

飞翼布局无人机的无尾布局给横侧向的稳定与控制带来困难,尤其是下降阶段有侧风时的航迹控制.带侧滑保持航向和带偏流保持航向是常用的两种抗侧风策略,为解决稳定性控制,研究了两种策略的优缺点,并针对两种控制策略分别设计了横航向抗侧风控制器.结合飞翼布局无人机的特点,在着陆过程中的不同阶段选择不同的抗侧风策略,在进场和下滑初始阶段采用带偏流保持航向方式,在下滑到一定高度时转为带侧滑保持航向的控制策略.仿真结果表明,选择的控制策略以及设计的控制器合理、可行,满足飞翼无人机着陆阶段的抗侧风要求.     

基于CAN总线的兆瓦级直驱风电机组控制系统

针对兆瓦级直驱风力发电系统在控制系统中需要变流器并联的情况,设计了一种基于CAN总线的兆瓦级直驱式风力发电系统,实现了控制系统中并联变流器的实时通信和同步控制.同时给出了一种基于TJA1040的CAN总线接口设计流程,详细说明了机侧和网侧变流器的通信协议及软件实现方法.在直流机模拟风机的实验平台中得到验证和应用.     

递阶H∞ 方法及其在阵风干扰下飞机着陆控制中的应用

本文对阵风干扰下的飞机着陆控制问题进行了研究,将Ｈ∞方法与大系统结构摄动递阶控制思想相结合,给出了具有鲁棒稳定性的递阶Ｈ∞控制器,在求解摄动矩阵时,针对系统矩阵不可逆的情况,提出了一种摄动矩阵的计算方法,对某型飞机的应用仿真结果表明,一文所给的递阶Ｈ∞控制器,阵风干扰能够被抑制在工程允许的范围之内。     

优化爬山算法在直驱永磁风力发电系统中的应用

为了缩短爬山算法的计算周期,提高直驱永磁风力发电系统最大风能捕捉的响应速度,提出一种根据功率扰动寻求最大功率的优化爬山算法.该算法在变步长爬山算法盲目搜索的基础上添加数据存储输出功能,构造了与电机转速对应的最大输出功率表,避免重复的计算,同时结合功率反馈控制来实现系统最大功率追踪.运用MATLAB对该算法进行仿真验证,结果表明本文所述算法的响应速度和稳定性明显超过传统变步长爬山算法.     

风电场无功功率自动控制系统的应用

在风力发电系统中,保证风电场安全可靠运行,提高运营经济效益,是运行风电场的首要课题.系统评估了一种无功功率控制系统在新疆达坂城某风力发电场的应用,针对永磁直驱风力发电机组,综合无功分配和调节两方面,给出了风电场无功控制的综合调配方案,实现风电场无功和电压的自动控制.通过风电场运行数据对比,验证了无功自动控制系统的经济性...     

离网型风电系统混合储能装置控制策略研究

离网型风电系统中引入混合储能装置,能显著提高系统运行稳定性.考虑到蓄电池与超级电容功能上的互补特性,提出了模糊控制与非线性死区特性相结合的方式.利用模糊控制对死区特性的控制参数进行合理的选取,达到优化蓄电池与超级电容充放电过程的目的.基于Matlab/Simiulink平台搭建风电混合储能系统并进行相应仿真,对比使用模糊控制与否时的功率分配效果,得出了上述控制策略对蓄电池在电量充足和电量不足时的充放电有较为合理的控制,延长了储能系统的使用寿命.     

基于多Agent的风/光互补发电系统的体系结构研究

风/光互补发电是一种新型的清洁能源,已倍受诸多国家和组织所重视.目前,风/光互补发电系统仅对底层的发电装置单独进行控制,没有发电系统的整体控制,也没有上层的能量管理控制.对风/光互补发电系统进行了研究,提出了一种基于多Agent技术的风/光互补发电系统的体系结构,以对其进行整体控制.构造了系统中的Agent的模型,介绍了它们的功能,论述并指出系统中Agent间的协作方法.最后,对系统的开发实现提出了建议.     

飞行器控制面临的机遇与挑战

当前,飞行器控制的发展面临前所未有的机遇与挑战.基于对飞行器的发展趋势、新需求和新技术特征的分析,本文从飞行器新技术特征、信息化环境、无人系统自主性、高可靠可重构容错系统、飞控系统评估与确认五个方面研究和分析了飞行器控制面临的机遇与挑战.为了达到利用机遇和赢得挑战的目标,作者建议加强如下五个方面的研究: 加强面向飞行器新技术特征的飞行器控制概念、理论与方法研究; 加强面向信息化环境的控制、计算与通讯一体化,以及控制、决策与管理一体化的研究; 加强面向不确定性的无人系统高级别自主性的研究; 加强面向高可靠、高安全性的可重构容错飞控系统的研究; 加强面向高效、高可信度的飞控系统评估与确认方法的研究.     

并网运行的直驱风力发电系统建模及仿真研究

在PSCAD/EMTDC中建立了包含风速、风力机、直驱同步发电机、轴系扭振模块、变流器及其控制部分的并网直驱风力发电系统模型,提出了基于最大风能跟踪控制结合变桨距控制的策略,研究了在变风速输入和网侧出现单相短路故障时直驱型风力发电系统的动态响应特性,仿真结果表明了并网直驱风力发电系统模型及其控制策略的正确性和可行性。     

无人飞行器飞控测试中动力故障自主检测系统设计

针对无人飞行器动力推进装置容易发生故障而造成飞行器发生事故的问题,提出基于ARM微控制器飞行控制平台构建无人飞行器动力故障自主检测系统,介绍了系统设计的组成与总体结构,研究实现了ARM微控制器LPC2148的硬件连接电路,PWM信号发生电路,A/D采样电路及前置放大电路等;对系统硬件平台进行了启动代码等系统底层软件的设计,对自主检测算法进行了研究,建立了系统的启动环境;并通过飞控测试对系统进行了调试,测试中通过PC上的串口软件,设置串口为C0M1,波特率为115200,校验位为NONE,数据位为8,停止位为1,发送和接收均为16进制显示,实验结果表明系统对于无人飞行器动力故障自主检测的准确性与稳定性均有很大提高。     

一种双通道耦合机动飞控软件的故障检测方法

在深入研究某复杂机动飞行控制软件算法模型的基础上,建立机动过程中的故障模式分析和检测方法,以定位潜在的设计风险和缺陷。针对机动过程中双通道耦合的控制律模型,依据各通道的运动学和动力学模型进行运动轨迹分析,其中各通道的飞行状态切换条件的判断是影响控制效果的关键因素。然而,由于实际飞行中存在风干扰、结构干扰等不确定性的输入,仿真和测试中难以对实际机动飞行的各种切换状态覆盖全面。建立机动过程中的风干扰模型作为故障注入,进行测试用例设计和实施,记录机动飞行区间内各种故障模式下的控制切换时序、状态变换点,通过分析实际测试结果发现了控制算法模型的潜在缺陷,给出了设计准则建议,保障了软件质量和飞行方案实现。     

额定风速以上风力发电机组的恒功率H∞鲁棒控制

风力发电机组由于机械结构以及电气负荷承受能力的限制存在着转速限制和功率限制, 额定风速以上时,需要通过控制桨距角来实现额定恒功率输出, 同时保持转速在额定转速处. 本文建立了风力发电机组的详细机理模型, 将H_∞控制理论应用到额定风速以上时风力发电机组的恒功率输出的控制器设计, 建立了标准H_∞恒功率控制问题. 利用LMI方法求解, 得到了桨距角的H_∞控制器. 仿真结果表明该H_∞控制器能够成功实现额定风速以上时的恒功率输出控制, 并且具有良好的鲁棒性.     

高空风电系统的优化控制研究进展与挑战

为了实现\"碳达峰,碳中和\"的战略目标,我国将持续推动可再生能源的高比例发展,构建以新能源为主的新型电力系统.作为可再生的清洁源,风能的开发和利用已成为研究的重要方向.研究表明远离地面的高空中风速更加强劲并且更均匀,风向也更稳定,因此,风力发电的进一步突破可以通过用风筝捕获高空风能来实现.为了确保高空风能系统安全、经济、高效地运行,对其控制系统设计的要求极高.本文阐述了国际上几种主流高空风电技术的发电原理、发展进程以及现状.通过对典型的Yo-Yo式结构进行动力学建模,分析了各类非线性控制技术的原理和特点,具体描述了非线性模型预测控制原理和轨迹跟踪控制的仿真结果.总结了未来高空风能控制技术面临的控制算法计算量大,控制系统可靠性研究缺乏以及智能化水平不高等关键问题.