基于模型预测控制的智能车横纵向控制器设计

针对智能车横纵向控制中路径跟踪精度、行驶稳定性以及乘坐舒适性等问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的横纵向综合控制方法.速度规则系统根据参考路径曲率与车辆跟踪位移误差计算出期望速度曲线,速度跟踪控制采用分层式控制器,上层控制器利用MPC算法计算期望加速度,下层控制器利用车辆逆纵向动力学模型对车辆的驱动和制动进行协调控...     

分数阶干扰观测器在电机调速系统中的应用

针对交流电机调速系统是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,电机参数的变化、非线性、不确定性等因素不仅引起转矩脉动和误差,同时也引起线性PI控制器性能下降的特点,提出了一种PI控制和分数阶干扰观测器相结合的控制方法.这种方法通过构造分数阶干扰观测器来预测该结构系统中的各种干扰,并根据预测到干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响.仿真实验表明,这种控制方法具有较强的适应性和稳定性.     

分数阶干扰观测器在电机调速系统中的应用

针对交流电机调速系统是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,电机参数的变化、非线性、不确定性等因素不仅引起转矩脉动和误差,同时也引起线性PI控制器性能下降的特点,提出了一种PI控制和分数阶干扰观测器相结合的控制方法．这种方法通过构造分数阶干扰观测器来预测该结构系统中的各种干扰,并根据预测到干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响．仿真实验表明,这种控制方法具有较强的适应性和稳定性．     

MMC变流器新型滑模控制器设计

模块化多电平换流器的控制器是在d-q旋转坐标系中建立电压外环和电流内环的双闭环PI控制系统,滑模控制策略由于其脉冲生成方式的独特性而没有应用于模块化多电平换流器的控制领域。在深入研究两种控制策略的基础上,提出一种新型滑模控制系统,该控制系统减少一个电压外环PI调节环节,简化系统的参数调节过程,提高系统的自适应性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制系统的可行性和优越性。     

励磁控制器优化算法目标函数的选择

文中基于电力系统振荡稳定问题对励磁控制优化算法目标函数的选择进行了研究,提出电力系统在受到某些干扰引起系统振荡时,选择单目标的励磁控制器进行控制可以达到良好的控制效果并提出了一个相应的控制器参数优化算法目标函数,在经过具体算例的仿真实验后,证明这种目标函数可使励磁控制器的参数得到优化。     

遗传算法在变频交流电机控制中的应用研究

交流异步电动机具有很强的非线性特性,因此在调速控制中控制器的参数很难达到最优化.采用矢量控制后交流电机的调速性能可以和直流电机媲美.但变频交流电机矢量控制系统存在3个PI环,同时交流电机本身具有很强的非线性.由此可知调节3个控制器的参数使系统的调速性能达到最优存在很大的困难.文中建立了电机的仿真模型,在此基础上采用遗传算法对转速闭环控制器的参数进行了优化,并将优化的控制器参数与非优化的控制器参数的控制效果进行了仿真对比,结果表明取得了良好的效果.     

船舶中央冷却水系统的多功能控制

ENGARD控制系统是当前中央冷却水温度的一种新型控制系统。与传统船舶中央冷却水控制不同,它实现了通过PI调节低温淡水旁通来控制淡水温度、根据热负荷的变化对海水泵进行流量模式转换、按照运行时间优化选择海水泵工作、定时对海水系统清洗等多项功能。本文简要介绍了ENGARD控制系统的工作原理,以及在维修、管理中对内部程序参数进行相关修改的方法。     

基于模型预测控制的CACC系统通信延时补偿方法

为确保通信延时条件下协同式自适应巡航控制(CACC)系统的弦稳定性，利用模型预测控制(MPC)和长短期记忆(LSTM)预测方法，研究CACC系统中车辆协同控制下的通信延时补偿方法；基于车辆队列四元素架构理论，构建了包括车辆动力学模型、间距策略、网络拓扑和MPC纵向控制器的系统模型，并综合考虑2范数和无穷范数弦稳定性条件，提出了CACC车辆队列混合范数弦稳定性量化指标，最终形成协同式车辆队列建模与评价体系；设计了一种利用前车加速度轨迹(PVAT)作为开环优化参考轨迹的MPC方法，即MPC-PVAT，通过综合考虑队列的跟驰、安全、通行效率和燃油消耗等性能指标，使目标函数趋于最小代价，从而得到当前时刻的最优控制量，并利用庞特里亚金最大值原理对所设计的优化问题进行快速求解；在MPC-PVAT基础上，提出一种基于长短期记忆(LSTM)网络的通信延时补偿方法，即MPC-LSTM，将跟驰车辆的传感器信息输入LSTM网络来预测其前车的运动状态，从而缓解短暂通信延时对车辆队列稳定性的影响。仿真测试结果表明:MPC-LSTM可容忍的通信延时上界大于1.5 s，比MPC-PVAT提升了0.8 s，比线性控制器提升了1.1 s；在基于实车数据测试中，当通信延时增加到1.2 s时，MPC-LSTM的弦稳定性指标相比MPC-PVAT提升了20.33%，与线性控制器相比稳定性提升了39.35%。可见，在通信延时较大的情况下，MPC-LSTM对通信延时具有很好的容忍性，从而有效地保证了CACC车辆队列的弦稳定性。      

船舶主机缸套冷却水温度灰色预测模糊PID控制

针对船舶主机缸套冷却水温度控制系统的大惯性、纯滞后和时变性特点,提出了将等维新息灰色预测控制与模糊自调节PID控制相结合的新型控制策略,这种控制器可根据系统预测误差和变化率自动调整控制器参数,使控制器对系统响应具有适应性.仿真结果表明:灰色预测模糊PID控制比常规的PID控制与模糊PID控制有更多的优越性,自适应能力强...     

多模态智能控制在磁悬浮轴承系统中的应用

针对强耦合多变量非线性的磁悬浮轴承控制系统,提出了多模态智能控制算法,根据控制器的输入信号的大小、方向及其变化趋势等特征,采用不同的控制策略及相应的控制模式,提高了系统的稳定性.实验结果表明:在动态性能和控制精度等方面,多模态智能控制的效果均优于增量式PID的控制效果.     

Distributed model predictive control with one-step delay communication for large-scale systems and a case study

A distributed model predictive control（MPC） scheme with one-step delay communication is proposed for on-line optimization and control of large-scale systems in this paper. Cooperation between subsystems is achieved by exchanging information with neighbor-to-neighbor communication and by optimizing the local problem with the improved performance index in the neighborhood. A distributed MPC algorithm with one-step delay communication is developed for the situation that there is a one-step delay in the information available from its neighbors when a subsystem solves the local optimization problem. The nominal stability is employed for the whole system under the distributed MPC algorithm without the inequality constraints. Finally, the case study of the reactor-storage-separator（RSS） system is illustrated to test the practicality of the presented control algorithm.     

Robust Predictive Control for Polytopic Uncertain Systems with Time-delay Subjected to Actuator Saturation

Robust predictive control algorithms were presented for polytopic uncertain linear discrete systems with time-delay subjected to actuator saturation. In the first algorithm, the parameter dependent state feedback model predictive control (MPC) law was obtained from minimizing the upper bound of the cost function subjected to several linear matrix inequality constraints. In order to reduce computation burden, a second robust MPC algorithm based on nominal performance cost was presented. The feasibility of the optimization problems guarantees that the algorithms are robustly stable. The simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithms.     

基于变频控制策略的同相供电装置可靠性优化方法

同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题. 为了保障同相供电系统的安全可靠运行,作为系统的核心设备,同相供电装置的可靠性优化研究至关重要. 针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构,建立可靠性评估模型,分析了牵引负荷特性及主要电气参数对装置可靠性的影响机理;建立以功率模块失效率最低为目标的变频控制优化模型,采用遗传-粒子群混合算法,得到了最优变频控制策略. 研究表明:改变不同负荷区段内变流器的开关频率,可以有效降低功率元件失效率. 最后以山西中南部铁路应用的工程样机为例,基于实测数据和对比分析,表明在变频控制策略下,装置寿命可增加20.90%,可靠度增长率最大可达到54.17%,证明了变频控制策略可以有效提高装置可靠性.      

Implementation of dynamic matrix control on field programmable gate array

High performance computer is often required by model predictive control (MPC) systems due to the heavy online computation burden. To extend MPC to more application cases with low-cost computation facilities, the implementation of MPC controller on field programmable gate array (FPGA) system is studied. For the dynamic matrix control (DMC) algorithm, the main design idea and the implemental strategy of DMC controller are introduced based on a FPGA’s embedded system. The performance tests show that both the computation efficiency and the accuracy of the proposed controller can be satisfied due to the parallel computing capability of FPGA.     

船舶并网光伏电力系统稳定性

为分析高渗透率光伏并网导致船舶电力系统等效转动惯量降低，静态和暂态稳定性恶化的问题，以中国首艘集成并网光伏电力系统的“中远腾飞”轮汽车滚装运输船为研究对象，根据船舶电力负荷计算书和电气系统图建立了船舶并网光伏电力系统仿真模型；光伏并网逆变器采用恒功率控制策略，对比了牛顿-拉夫逊、XB快速解耦、BX快速解耦、龙格-库塔、Iwanoto和简单鲁棒算法在系统潮流分析中的效果差异；对比了8组仿真算例，研究了不同光伏渗透率下系统的静态稳定性，分析了光伏并网运行中连续负载和艏侧推器顺次启动过程对系统暂态稳定性的影响。分析结果表明:牛顿-拉夫逊法的迭代次数仅为4次，动态仿真时长仅为Iwanoto算法的10.4%，其他6项评估参数与多种算法结果均值一致，在6种方法中最适于计算强耦合刚性电力系统潮流；随着光伏渗透率的提升，其系统的总有功和无功功率损失呈增长趋势，尤其当渗透率超过33.36%时，无功功率损失是有功功率损失的10倍；21.32%渗透率下，与同步发电机组相同功率等级的动力负载启动将导致船舶电力系统同时出现暂态功角和电压失稳；并网型光伏系统能够快速补偿船舶电力系统的低频振荡，但不能在维持或恢复船舶电力系统暂态稳定过程中起到有效作用。      

运行图驱动的城轨供电系统负荷过程动态仿真

针对城轨供电系统采用平铺运行图进行负荷过程仿真分析与实际负荷过程差别大，不能准确反应供电系统运营阶段的诸多问题，将运行图中各列车运行时分作为约束条件，建立列车定时节能运行的指标函数，以提高仿真模型准确性；基于固定阶梯级目标速度搜索算法优化列车操纵序列，还原多列车具有电气信息的运行轨迹；以实迹运行图为驱动，实现了供电系统正常运行与异常情形下的负荷过程仿真分析. 算例分析结果表明:基于实迹运行图的仿真结果与实测牵引变电所负荷过程曲线的Pearson相关系数在0.89以上，负荷过程特征值仿真与实测的最大误差不超过6.85%，较平铺运行图仿真结果准确度最高可提升12.91%.      

火电厂过热汽温串级PID的快速稳定优化

针对火电机组大迟延的特点,提出了一种基于鲁棒约束的串级PID（比例－积分－微分）控制器稳定域优化方法．该方法首先根据时延系统的模型得到串级PID控制器参数的稳定域,然后利用鲁棒灵敏度函数的最大值获得最优的控制器参数．通过对火电机组过热汽温串级控制系统的仿真研究,表明该方法可以快速地确定串级控制器的最优参数,为火电机组热力系统的PID控制器参数优化提供了一种简单有效的方法．     

舰船电力系统潮流计算方法

根据舰船电力系统的特点,在比较陆用电力系统各种潮流计算方法的基础上,提出了适合于舰船电力系统的潮流计算方法.该方法从回推/前推算法出发,利用解环点处电流补偿技术处理弱环网运行状态,采用PV节点电流补偿技术解决系统多源问题,最终得到舰船电力系统潮流统一计算流程.文中给出了计算实例.     

Application of PI Control Algorithm to Discrete Manufacturing Systems

PI （proportional-integral） control algorithm is applied to control WlP （work-in-progress） in a discrete manufacturing system, where the cascade control of PI controllers is presented. It is in the frequency domain that the PI controller is designed with constraints on sensitivity options to ensure the stability and robustness of its parameters. A case is evaluated on a motorcycle engine crankcase production system, whose simulation results confirm that demand fluctuations can be compensated by PI controllers under a normal demand. PI controllers also possess low sensitivity to the distribution of production times.     

动静压轴承的计算分析与优化设计及应用实例

本文对球磨机动静压滑动轴承的压力分布进行有限元计算方法及结构参数进行了分析研究。结果表明 ,动静压滑动轴承能综合利用静压和动压轴承的优点。并且对磨机动静压主轴承的设计参数通过复合形法进行优化设计 ,编制了在满足等式和不等式约束条件下以单位承载力下的功率损耗最小为目标函数的通用 Visual Basic程序 ,以提供最佳设计数据 ,并对优化前后的数据进行比较、分析。结果表明 ,这是一种有效的方法。