基于MPC算法的电力系统负荷频率控制

针对在大规模电力系统互联情况下如何准确、快速控制系统负荷频率的问题,本文结合模型预测控制算法（MPC）,提出了一种多区域电力系统负荷频率控制方法.该方法实现了超前预测、多约束条件滚动优化和反馈校正,克服了传统PI调节方法对系统参数的敏感性,提高了负荷频率控制系统的稳定性和鲁棒性.文中对三区域电力系统进行建模,并在每个系统中设置了MPC控制器和PI控制器.仿真表明,在多区域系统、多约束条件下MPC算法在频率控制的稳定性和快速性方面远优于PI算法;当系统参数偏移10%时,MPC算法仍能保证控制性能.     

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.     

基于自抗扰技术的机械-电磁悬浮复合隔振控制

为了研究宽频带的隔振问题,以使系统具有较好的隔振效果,提出将电磁悬浮隔振与机械隔振相结合的复合隔振系统. 首先,对所设计的隔振系统进行动力学建模,分析线性化后的模型控制特性;其次,针对系统振动控制问题,提出基于自抗扰技术的控制器设计方案,并通过仿真实现了复合隔振系统的自抗扰控制;最后,在复合隔振平台上验证了该控制方案的可行性. 研究结果表明:在0~10 Hz频段控制系统能实现较好的低频跟随效果,在10~100 Hz频段幅值衰减逐渐增大,在100~300 Hz频段的隔振效果超过?14.9 dB. 本文所提出的控制方案为复合隔振系统控制提供了一种新思路.      

基于隔振设计的连续梁桥抗震分析

基于高烈度地区某高速公路上的连续梁桥（20m＋30m＋30m＋20m）,利用Midas软件建立了桥梁三维空间模型,模拟铅芯隔震橡胶支座和盆式橡胶支座的力学性能,采用非线性时程计算方法分析了桥梁的动力特性及抗震性能。研究结果表明：采用隔震设计之后,结构反应得到了很好的控制,确保了桥梁结构的安全性。     

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.     

基于基底隔震的连续梁桥的地震时程分析

对连续梁桥的基底隔震响应进行分析,并对其进行了详细的动力分析。针对具有空心桥墩的桥梁结构,分析直接影响结构动力响应的自振特性,然后采用时程分析法分析结构地震响应,并对其有无隔震时的时程响应结果进行比较。     

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.     

基于大时滞特性预估补偿的模型辨识及模糊控制方法

对具有大迟延特性的对象采用径向基神经网络辨识其预测控制模型,在不需要知道被控对象的精确物理解析数学模型,也不需要知道对象的脉冲激励响应模型和阶跃激励响应模型的情况下,可以实现对系统响应特性的在线辨识．采用分级模糊建模的思想,设计一种分级模糊控制器,可以极大地减小模糊规则基的规模,在分级模糊控制器的设计中,采用共生进化遗传算法对参数寻优,提高了进化速度．仿真试验证明,该方法的效果很好．     

Hierarchical control strategy of trajectory tracking for intelligent vehicle

In order to track the desired trajectory for intelligent vehicle, a new hierarchical control strategy is presented. The control structure consists of two layers. The high-level controller adopts the model predictive control (MPC) to calculate the steering angle tracking the desired yaw angle and the lateral position. The low-level controller is designed as a gain-scheduling controller based on linear matrix inequalities. The desired longitudinal velocity and the yaw rate are tracked by the adjustment of each wheel torque. The simulation results via the high-fidelity vehicle dynamics simulation software veDYNA show that the proposed strategy has a good tracking performance and can guarantee the yaw stability of intelligent vehicle.     

行波效应对大跨斜拉桥减震控制的影响

为了研究行波效应对斜拉桥减震控制地震反应的影响,推导了多点地震动输入下的大跨桥梁减震控制计算方法,以一座大跨飘浮体系斜拉桥为实例,在桥塔和桥墩处设置阻尼器,建立其三维有限元模型,分析了行波输入下半主动控制和被动控制对斜拉桥的减震效果。计算结果表明:半主动控制比较缓和地控制桥梁的地震反应,而被动控制则急剧地控制桥梁的地震反应,因此,要慎用被动控制;行波效应对无控制、半主动控制和被动控制斜拉桥的桥塔均具有很小的不利影响,仅使桥塔内力增大约10%,对主梁均具有显著不利影响,使主梁内力增大近8倍;行波效应对半主动控制和被动控制减震效果的不利影响很小,没有出现明显的控制效果变差的现象。     

大跨度拱桥减震分析

以西藏尼木大桥为研究对象,结合该桥型特点,采用大型通用软件对其进行了模态分析和动力计算.通过模拟地震响应得到该桥的反应特性,由此采用调谐质量控制器(TMD)对该桥进行受控分析.采用振型贡献率确定受控模态,在获取TMD系统的优化参数后将其模拟入有限元模型中,并最终通过时程分析验证了TMD运用于拱桥被动减震控制的有效性.     

大跨度拱桥减震分析

以西藏尼木大桥为研究对象,结合该桥型特点,采用大型通用软件对其进行了模态分析和动力计算.通过模拟地震响应得到该桥的反应特性,由此采用调谐质量控制器(TMD)对该桥进行受控分析.采用振型贡献率确定受控模态,在获取TMD系统的优化参数后将其模拟入有限元模型中,并最终通过时程分析验证了TMD运用于拱桥被动减震控制的有效性.     

柔性双层隔振系统振动能量解耦方法及应用

为解决难以利用能量解耦法设计柔性双层隔振系统的问题,提出一种能够表示柔性设备和中间质量弹性模态特点的多自由度模型;基于该模型,提出采用广义弹性力对柔性隔振系统进行解耦的方法,并推广到柔性结构中;以某内燃动车动力总成双层隔振系统为例,基于所提方法探讨了构架弹性模态下刚体振动与弹性振动的耦合情况;最后通过振动实验台验证了该方法的有效性.研究结果表明：机组一级隔振系统垂向频率从12 Hz降低到8 Hz后,系统所有模态频率均得到不同幅度的下降,前两阶刚体振动模态频率下降最明显,分别下降50.00%和49.98%;构架弹性模态频率比机组弹性模态频率更低,影响更大,构架弹性模态频率下降8.32%,机组弹性模态频率下降0.80%;在构架弹性振动模态振动中,构架弹性振动能量所占比例提高14.88%,刚体振动能量所占比例降低90.64%,降低一级隔振系统垂向频率能够提高振动解耦效果,减少振动传递.     

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系, 针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法; 采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱, 通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度, 并提出了该移动荷载速度的计算公式; 以一简支梁为例, 通过与相关文献结果的对比, 验证了本文数值计算程序的正确性, 进一步基于该程序, 通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明: 在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致, 因此, 移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应; 导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等, 且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致; 在自由振动阶段, 桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关; 单个移动荷载以共振速度通过桥梁时, 桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应, 因此, 对于高速铁路桥梁的列车运营速度, 除关注列车共振速度外, 需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。      

LRB-DSB三维隔震系统的隔震效果分析

为研究叠层橡胶支座-碟形弹簧支座（LRB-DSB）串联组合式三维隔震系统的隔震效果,对LRB-DSB三维隔震系统之构成、原理和设计理论进行综合分析;结合算例,运用整体结构法对基于LRB-DSB的三维隔震结构、基于LRB的水平隔震结构和非隔震结构的动力特性及其在三维地震激励下的动力响应进行对比. 结果表明:LRB-DSB三维隔震系统的竖向刚度较LRB水平隔震系统适当降低,基于LRB-DSB的三维隔震结构的竖向自振周期可较基于LRB的水平隔震结构和非隔震结构延长1.2倍;基于LRB-DSB的三维隔震结构在水平向和竖向均能起到良好的隔震效果,弥补了基于LRB的隔震结构仅能起到水平隔震效能的不足.      

大跨度钢筋混凝土拱桥的地震反应分析

以位于八度地震区某大跨度的钢筋混凝土拱桥为背景,分析了恒载初始内力影响下的自振特性、多遇地震作用下的反应谱内力和罕遇地震作用下的弹塑性地震反应,计算结果表明:初始内力对结构的自振特性和地震反应影响不大,该桥的抗震性能比较好.     

预应力装配式公路钢桥静动力性能试验研究

针对一种新研制的体外预应力装配式公路钢桥组合结构形式,通过荷载试验的方法,研究了一座30m跨径预应力装配式公路钢桥在预应力索张拉及加载过程中的静、动力特性。试验结果表明：体外预应力系统能够显著改善装配式公路钢桥的受力性能,使得钢桥静力计算中的控制杆件由原来的跨中上下弦杆转变为支座附近下弦杆;组合钢桥的固有频率随着体外预应力的增大而增大,振型也随之发生扭转;     

上跨软土深基坑干线铁路便桥动力特性研究

以某铁路大型车站改建工程软土深基坑施工为背景,拟定了多个钢格构柱现浇钢筋混凝土梁板连续刚构便桥设计方案,针对便桥结构体系伴随软土深基坑挖土施工而不断发生变化的特点,系统计算分析了软土深基坑挖土过程便桥结构全桥体系的动力特性,得到一些有益的结论,可供上跨深基坑干线铁路便桥设计和基坑挖土施工参考。     

车桥耦合振动数值模拟及软件实现

在对高速铁路曲线梁车－桥耦合振动的研究中,建立了一种基于激励非线性振动的数值计算方法,并在Ｗｉｎｄｏｗｓ９５工作环境下利用ＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ完成了计算程序的编制,取得了较好的计算结果。与其他模型相比较,保证精度的前提下,较大地节省了计算时间。     

时滞多维轨道不平顺激励的一致白噪声模型

为获得各轮轴处轨道不平顺，用于列车．桥梁振动控制和随机振动分析，研究了轨道不平顺的模拟方法．采用白噪声滤波法生成单轮轴的轨道不平顺；为实现不平顺波长选择，提出了成型滤波器参数的宽频带识别法．为考虑各轮轴间的时延，利用相邻轮轴间的短时滞，构造了基于高阶Pade近似的累次时滞系统．将成型滤波器与时滞系统相结合，得到了以白噪声为输入、列车各轮轴处轨道不平顺为输出的状态方程．算例表明，模拟样本与轨道不平顺目标谱密度相符，且满足各轮轴处轨道不平顺之间的时滞关系．