一类非最小相位系统的多变量多模型解耦控制器

为解决系统暂态响应变差问题 ,提出一种基于多模型切换的多变量直接自适应控制器。通过加权多项式矩阵的选择 ,可消除稳态误差 ,实现静态解耦控制。该控制器由多个参数已知固定模型和两个自适应模型构成 ,多个固定参数控制器模型可由系统参数模型通过映射直接得到 ,并与邻域一起完全覆盖控制器参数模型集。仿真结果表明 ,对于非最小相位系统 ,暂态响应可得到明显改善。

双轴旋转惯导中转位机构模型解耦及自适应控制

双轴旋转惯导中转位机构在动态环境下存在的轴间非线性耦合是影响系统控制性能以及导航精度的重要因素。为了解决这一问题,首先建立了转位机构的一般化耦合数学模型,采用Singh算法求出了逆系统,运用非线性解耦的方法进行了解耦控制律设计。为了进一步解决解耦算法对模型的强依赖性问题,基于超稳定性和正性的方法进行了自适应模型跟随控制器设计。结果表明,自适应模型跟随控制器能够保证系统在系统参数变化甚至是阶次变化时仍具有较好的控制性能。

PMSRM模型解耦下的速度控制研究

由于永磁同步磁阻电机(PMSRM)具有功率密度大、调速范围宽、效率高、体积小和质量轻等特点,广泛应用于高功率密度和高可靠性电动作器的设计中。然而在同步坐标系下对电机的磁场电流和转矩电流进行解耦时,无法实现d、q轴电压分别直接控制d、q轴电流。针对此问题提出了在模型中增加相应的控制模块,减化速度电压和互感项,将d-q轴变量进行解耦,各个轴上的分量控制转化为两个相互独立通道控制变量,同时通过电流反馈补偿,设计了速度控制器,将其应用于PMSRM的速度控制中。仿真表明,该速度控制器具有较好的鲁棒性和动态速度控制性能。

大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型

随着风电装机容量及占比越来越大,大规模风电场电磁暂态仿真速度极慢的问题愈加凸显。针对现有建模方法复杂、无法反映风电场内部特性、灵活性不足等问题,提出一种大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型。该方法通过受控源传递端口间电压和电流信息,实现风电机组内部元件之间以及不同风电机组之间端口的解耦,从而将系统解算过程中高阶矩阵分解为多个小矩阵以实现快速仿真。基于节点分析法和基尔霍夫定律证明了该方法的有效性。所提出的受控源解耦加速模型建模方法简单,通过仿真软件中现有模块拖拽即可搭建,可以准确仿真风电场的各种暂稳态工况,并且提速效果明显。同时,所提受控源解耦加速模型可与现有文献所提方法互补,扩展其灵活性。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了不同机组数量的风电场模型,验证了受控源解耦加速模型的仿真精度及加速效果。结果表明,所提受控源解耦加速模型可实现1~2个数量级的加速效果,且相比详细模型具有较高的仿真精度。

基于时延估计的空间机器人无模型姿态解耦控制

针对空间机器人的基—臂姿态耦合问题,提出一种基于时延估计(TDE)的无模型解耦控制方法,以实现机械臂与基体的协调运动。首先,采用复合刚体动力学建模方法建立系统动力学模型。然后,分析动力学耦合特性,从多输入多输出(MIMO)角度出发,设计基于时延估计的无模型解耦控制器,实现机械臂关节轨迹精准跟踪与基体姿态稳定控制。最后,采用数值仿真方式,对比经典的基于模型解耦控制方法,即计算力矩控制(CTC),结果表明基于时延估计的无模型控制方法不仅效率更高,且解耦效果更好。

电力系统电磁暂态仿真中异步电动机的机-网解耦模型

电力系统电磁暂态仿真中,常用异步电动机模型来代表动态负荷模型。然而,由于异步电动机数量众多和电机-电网接口方法的局限性,传统异步电动机模型很难兼顾仿真效率和数值稳定性。针对这一问题,该文提出一种用于电力系统电磁暂态仿真的异步电动机负荷解耦(induction motor load decoupling,IMLD)模型。该模型结合异步电动机等效电路和LC传输线时延,构造出具有天然时延的电机-电网解耦接口,从而将异步电动机与外部电网解耦,异步电动机的迭代求解过程无需与外部电网同步求解。根据负荷节点给定的潮流有功和无功功率,通过求解等效电路方程并配置IMLD模型参数,使仿真功率结果与潮流计算给定负荷节点功率相匹配。测试算例结果表明,所提IMLD模型可有效减少网络方程迭代次数,同时具备较高准确性和仿真效率,且具备良好的数值稳定性。

九边形模块化多电平变换器的解耦模型与控制策略

九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根据九边形变换器的拓扑结构,分析了其桥臂电压、电流的关系,建立了九边形变换器的解耦模型;然后,在此基础上推导了PI控制策略和非线性的无源控制(PBC)策略;最后,在Matlab仿真平台和RT-Lab半物理平台上进行了多种工况的仿真和实验验证,对比了解耦后采用PBC控制、PI控制、未解耦直接采用准比例谐振(QPR)控制的效果,验证了所提解耦模型与PBC控制的可行性与优越性。

基于IMPC的燃煤发电机组多变量解耦控制策略

针对燃煤发电机组燃烧系统的大时滞和参数时变等复杂动态特性,以及主蒸汽压力和炉膛负压间的强耦合关系,提出一种改进多变量解耦模型预测控制(Improved multivariable decoupling model predictive control,IMDMPC)。根据机组历史运行数据,利用蜻蜓算法优化偏最小二乘法,构建以主蒸汽压力和炉膛负压为被控量、燃煤量和引风量为控制量的多变量耦合数学模型,运用多变量动态解耦算法对其进行解耦,设计多变量模型预测控制器,按照设定目标函数得到当前时刻控制量,同时实时采集系统输出值对控制器进行反馈校正。仿真实验结果表明:改进多变量解耦模型预测控制与模糊自适应PID控制和未解耦模型预测控制相比,主蒸汽压力和炉膛负压的超调量分别减少20.3%和8.6%,调节时间分别缩短2.6和29.55 s,具有更好的控制精度和鲁棒性。现场应用结果表明:改进多变量解耦模型预测控制策略能够使主蒸汽压力和炉膛负压分别稳定控制在±0.24 MPa和±0.27 Pa,提高了系统的稳定性且波动幅度明显减小,符合工业现场生产要求。

一种全解耦的分布式多智能体模型构造方法

针对分布式系统中模型构件的实现方法问题,设计了一种全解耦的分布式多智能体系统模型构造方法。首先,基于通用黑板数据交互机制开展了基于智能体的模型实现及整体架构设计,进行了模型构件组成与功能设计分析;然后,在此基础上以雷达模型构件为例,设计了模型构件组成、基础数据实现以及多智能体系统工作流程;最后,对提出的模型构造方法进行了分析和总结。

基于并网型VSC解耦模型的控制器参数优化

采用解耦控制策略的并网型电压源型换流器(VSC)得到了广泛应用。为了获得一种外环比例积分(PI)控制器参数优化的适用性方法,构建了VSC传递函数解耦整定模型,并在PI控制器初始参数基础上,针对时间乘绝对误差积分(ITAE)目标,采用差分进化算法进行了参数优化计算。结果表明:将内环结构合并到VSC的一阶惯性模型中,简化后有利于构建合理适用的解耦整定模型;对应不同的VSC有功和无功控制方式,该整定模型可分为有功类模型和无功类模型;针对各种VSC运行控制方式,通过相应的解耦整定模型,可分别优化出有功和无功最优控制参数;该参数组合对于整个VSC也是近似最优的。

三相电压型PWM整流器的反馈线性化解耦模型和仿真

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器的非线性数学模型,应用非线性系统反馈理论,推导出其对应的非线性坐标变换矩阵,得到了三相电压型PWM整流器的状态反馈精确线性化模型,由此提出了无功功率和有功功率的解耦控制策略.仿真结果表明,该控制策略能较好地实现三相电压型PWM整流器的解耦控制,具有较好的动态特性.

非线性解耦K-G模型在高面板堆石坝应力变形分析中的应用

结合对高面板堆石坝的研究 ,对作者所提出的非线性解耦K G模型作了进一步的改进和完善 .目前 ,这种模型已能适应填筑坝在施工期和蓄水期的各种应力路径 ;可用常规三轴试验求得具有归一性的模型参数 ,且工程问题的有限元求解简单、可行 .本文介绍这一模型的新模式及模型参数的增量回归方法 ,以及应用于高面板堆石坝的三维有限元计算结果 .

气固流化床的离散颗粒运动-碰撞解耦模型与模拟

基于分子动力学和气固两相流体动力学,建立流化床稠密气 固两相离散颗粒运动 碰撞解耦模型,采用硬球模拟方法处理颗粒与颗粒之间的碰撞,及大涡模拟方法处理气相湍流流动.单颗粒运动满足牛顿第二定律,颗粒相和气相相间相互作用的双向耦合由牛顿第三定律确定,数值模拟二维鼓泡流化床内稠密气 固两相流动,得到了气泡的形成、发展及颗粒的流化过程,计算结果表明颗粒弹性恢复系数影响气 固两相流动特性.

基于相分量法的星形自耦变压器全解耦模型

星形自耦变压器是12脉波整流器中常用的移相变压器,该变压器各绕组之间交互联结,在仿真软件中没有对应的仿真模型。为在仿真软件中模拟星形自耦变压器对12脉波整流器性能的影响,应用相分量法建立了该变压器的全解耦模型。通过分析星形自耦变压器的耦合电路,建立了描述支路电压、支路电流、节点电压、节点电流之间关系的过渡矩阵,进一步获得可以描述星形联结自耦变压器绕组联结结构、电气参数等信息的节点导纳矩阵,并应用该矩阵建立了描述星形自耦变压器的全解耦模型。该模型具有物理意义明确、易于实现等优点。仿真和实验结果表明,该模型可有效模拟星形自耦变压器。

基于STIRPAT及解耦模型的河北省碳排放影响因素分析

运用解耦模型分析了2007年—2014年河北省的解耦状态:从增长性耦合到弱解耦,在波动中实现了强解耦.运用STIRPAT模型分析河北省碳排放影响因素,利用灰色模型GM(1,1)预测河北省2015年—2022年碳排放量,结果显示:产业结构对河北省碳排放影响最大;煤炭消费量、人均GDP、城镇人口占比、人口数对河北省碳排放量有促进作用,能源价格和研究与发展经费支出对河北省碳排放量的影响系数较小;能源结构、能源强度对河北省碳排放量有一定的抑制作用.GM(1,1)模型预测结果显示:应当重视河北省碳排放量的发展趋势,正视低碳发展的压力,通过调整各影响因素实现河北省低碳经济.

堆石料现场侧限压缩试验解耦K-G模型参数分析方法及在面板坝中的应用

本文利用解耦K-G模型能适应不同应力路径的特点,提出一种堆石料现场侧限压缩试验(=132cm)解耦K-G模型参数的分析方法。该方法能求得解耦K-G模型的4个主要参数,突破了侧限压缩试验只能用于求取压缩模量Ea一个参数的局限。从而解决了用室内三轴试验(=30cm)参数存在的“缩尺效应”等影响,并对三板溪面板堆石坝进行了三维有限元分析。

计及气象累积效应的特征解耦峰荷预测模型

夏季峰荷是电力部门的关注焦点,温度累积效应对于夏季峰荷预测具有重要影响。为此,提出一种计及气象累积效应的特征解耦峰荷预测模型。建立具有3个输入分支的深度神经网络模型,从结构上对输入特征实现解耦,称为特征解耦模型。3个分支分别以时间特征、负荷特征、气象特征为输入,其中负荷分支、气象分支应用了长短期记忆(LSTM)网络隐藏层并基于LSTM网络的时序处理能力能对负荷及气象序列进行处理来反映累积效应,进而应用于峰荷预测。最后,通过实例分析,与温度修正等常规方法进行对比,验证了特征解耦模型更适合于计及气象累积效应的峰荷预测。

空间柔性臂的解耦动力学模型及其控制

提出了一种空间柔性结构通过关节电机同时实现轨迹控制和振动抑制的方法。针对单连杆空间柔性臂,采用非约束模态法建立了刚柔解耦动力学模型;提出了基于应变反馈的PID控制策略,并设计了PID/应变反馈复合控制器,同时实现对柔性臂末端运动轨迹的定位控制和弹性振动抑制控制;仿真结果验证了该控制策略的可行性。

基于双天线GPS的一次调炮解耦模型研究

现有的压制武器自动调炮主要包括二次调炮和一次调炮两种方案,两种调炮方案难以兼顾调炮性能和造价成本。因此,在压制武器系统中采用成本相对较低的双天线GPS定位测向装置,在满足火炮调炮高精度的同时降低成本。最后结合四元数理论,推导出基于双天线GPS的一次调炮解耦模型,目前该模型已在若干项目中得到成功应用。

基于状态动作解耦模型的遥感卫星自主操控设计

针对传统的自主操控方案在应对高分辨率综合遥感卫星时操控效能不足的问题,提出一种基于状态动作解耦模型的遥感卫星自主操控设计方法。根据指令的注入频率不同,采用三类指令完成任务相关的载荷操控动作,实现状态设置和指令动作解耦,从而实现减少冗余信息上注、提高上注效率的效果,同时,有效降低地面测试复杂度。某高分辨率综合遥感卫星的在轨应用表现表明:相对于传统的自主操控方法,上注效率提高80%以上,地面测试复杂度降低75%,有效提升在轨操控效能。