制冷站双目标权重自适应非线性预测控制

针对传统制冷站控制系统易产生振荡,且无法实现系统性能整体优化的问题,本文提出一种制冷站非线性预测控制策略,优化目标函数设计为满足建筑冷量需求的同时,尽可能提高系统整体能效.为解决上述两个优化目标之间的矛盾关系,本文采用模糊逻辑设计了优化目标权重自适应模块,实时求取权重因子最优解;针对非线性系统在线优化求解困难问题,本文提出了基于神经网络的非线性滚动优化算法,采用神经网络作为反馈优化控制器,并将系统优化目标函数作为在线寻优性能指标,结合Euler-Lagrange方法和随机梯度下降法对控制器权值和阈值进行在线寻优,算法计算量小,占用存储空间适中,便于采用低成本的现场控制器实现制冷站预测控制.仿真实验结果表明,本文所提出的预测控制策略与PID控制相比,在未加入优化目标函数权重自适应模块情况下,系统平均能效比提高约32.5%;进行优化目标函数权重自适应寻优后,系统平均能效提高约39.43%.

城市快速路网匝道与污染控制双层多目标规划模型

基于环境容量和交通容量,建立了一个双层多目标规划模型描述城市快速道路网的污染控制与匝道控制,并考虑了用户的路径选择行为.设计了基于改进遗传算法的启发式求解算法,该算法借助不可微精确罚函数将约束问题转化为单个无约束问题来解决,采用混合杂交和间歇变异提高算法的搜索能力.最后,通过算例说明该模型及算法的有效性.

直流频率限制控制器参数多目标双层优化设计方法

异步联网方式下,送端电网转动惯量减小,频率问题突出,直流频率限制控制器(FLC)能有效改善送端电网频率特性。提出了一种直流FLC参数多目标双层优化设计方法。首先,分析了直流FLC参数对其频率调节特性的影响。在此基础上,考虑大功率阶跃扰动和连续小负荷扰动2种运行工况的特点,兼顾直流FLC的频率调节效果、动作特性以及对受端电网频率的影响程度多个目标,构建了直流FLC参数双层优化模型。然后,根据所建模型的特点采用进化算法分层递进求解优化问题,实现了对直流FLC参数的综合最优设计。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了2区域4机直流异步互联电网模型。仿真结果验证了所提方法不仅能够保证直流FLC对送端电网频率的有效调节,还可改善直流FLC的动作特性,缓解直流FLC对受端电网频率造成的影响。

炮射导弹控制系统的多目标二级优化设计

建立了炮射导弹多目标二级优化模型,提出了多目标二级混合遗传优化算法.对第一级多目标函数引入Lagrange乘子向量作为协调变量,采用两级递阶协调法实现多目标的第一级优化;针对遗传算法局部优化性能较差的缺点,将遗传算法与模式搜索法相结合,采用改进的遗传算法实现了多目标的第二级优化.仿真结果表明,所提出的多目标二级混合遗传优化算法收敛速度快,所设计的控制系统性能优于基于权重系数变换法的遗传算法的效果.

苯氯化反应精馏双目标控制系统设计

针对苯氯化反应精馏过程高纯度、高转化率控制要求,分析与氯化苯纯度和苯转化率相关的变量匹配关系,设计了2种双目标控制结构。CS-1是以反应段温差、灵敏板温度为被控变量的温度控制方案,通过增加流量扰动前馈补偿回路提高系统动态性能;CS-2采用了以塔釜氯化苯含量、进料比软测量模型输出为被控变量的成分控制方案。最后采用Aspen Dynamic建立动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。模拟结果表明,2种控制方案能有效抑制进料流量或成分扰动带来的进料苯转化率和产品氯化苯纯度变化。

考虑跳停策略的城轨列车运行图与车站限流协同优化研究

为应对日趋严重的地铁系统拥堵问题及客流过饱和情况,从系统优化角度出发,将服务供给侧与需求侧综合为一个整体进行研究。考虑乘客的持续性到达特征,提出考虑跳停策略的城轨列车运行图与车站限流协同优化方法。首先,引入列车运行图与车站限流相关决策变量,以提高列车运行效率、减少客流乘车延误人数为优化目标,建立轨道交通列车运行与车站限流协同优化双目标整数非线性规划模型。其次,为便于模型求解,引入0-1变量,使用时间重构和大M方法将模型中的非线性约束线性化处理,将模型重构为整数线性规划模型,利用CPLEX软件求解。算例结果表明,双目标优化方法与传统单目标优化方法相比,相较于仅考虑列车服务时间,本文模型可使客流乘车延误人数显著减少;相较于仅考虑客流乘车延误人数,本文方法可使列车服务时间降低2%~3%。

针对风电外送基地的暂态切机决策模型

着重研究风电外送基地参与紧急控制的协调切机措施。在分析鼠笼型异步、双馈感应式以及永磁直驱同步风力发电机暂态特性的基础上,通过定义系统暂态能量切机控制效果指标与系统振荡恢复效果指标,分析不同风机切机措施对改变暂态过程首摆效果的差异性及造成系统阻尼变化进而对系统振荡恢复过程的影响,研究表明双馈感应式、永磁直驱同步风力发电机的切机控制效果基本相同,需要与鼠笼型异步风力发电机切机比例配合进行。提出了协调功角稳定及切机后系统振荡恢复过程的双目标非线性加权模糊切机模型,旨在给出切除不同风机的优化组合方案。仿真算例表明所提方案能兼顾改善系统首摆稳定及后续的恢复过程,对提高系统运行稳定性具有指导作用。

高速列车运行调整与运行控制一体化双目标优化模型与算法

列车实时运行调整与运行控制是实现高速列车准点节能运行的两个重要方面.本文构建高速列车运行调整与运行控制一体化优化模型,以降低列车总延误时间与运行能耗为目标,同时优化列车速度距离与时间距离曲线.与以往研究将列车运行调整与运行控制独立优化不同,本文基于列车牵引计算,通过锁闭时间理论将列车运行调整与控制的解空间进行耦合,根据列车运行速度、制动性能、信号系统的清空与开放时间、轨道区段/闭塞分区的长度等因素,精细化计算列车占用不同轨道区段/闭塞分区的时间,动态确定列车区间运行时分与追踪间隔.为求解复杂的非线性模型,设计分段近似法将非线性约束进行重构,从而将非线性优化模型转变为混合整数规划模型.通过算例计算,给出双目标问题的帕累托解集,与单目标优化方法对比,本文方法可以减少总能耗2.46%,降低运行总延误7.33%.

基于交互算法的多代理虚拟电厂调度优化及风险分析

包含大规模随机机组的虚拟电厂(VPP)在运行过程中,会由于随机机组出力不确定性产生系统运行风险及收益损失风险。针对该问题,文中基于多代理系统(MAS)的分层控制特点,构建了整合条件风险价值(CVaR)的两阶段双层分解(BLDP)模型。选取多目标规划(MOP)模型与文中构建的BLDP模型进行对比,以验证BLDP模型的有效性。结果显示,BLDP模型求解条件下,各VPP既参与电力市场交易又进行相互交易时系统的出力更稳定,具有更高的系统收益,且受风险水平变化的影响也更小。在不同的交易机制下,BLDP模型的求解结果较MOP模型具有更高的系统收益率。当各VPP独立参与电力市场而不进行相互交易时,BLDP模型的求解结果较MOP模型高103%;当VPP同时参与相互交易及电力市场交易时,BLDP模型的求解结果较MOP模型高147%。模拟结果验证了文中构建的BLDP模型在不同风险条件下的可靠性。

苯氯化反应精馏双目标控制系统设计与仿真

为实现对苯氯化反应精馏过程中转化率和浓度的双目标控制,设计了采用苯/氯进料比软测量的转化率、浓度双目标控制方案。在建立苯氯化反应精馏稳态模型的基础上,对控制回路进行设计(塔釜再沸器加热量调节塔釜氯化苯成分的直接浓度控制回路;利用苯氯进料比软侧量的转化率间接控制回路)。使用化工流程模拟软件ASPEN对控制系统进行仿真分析,验证进料比软测量模型的正确性及在进料和成分扰动下控制方案的动态性能。仿真结果表明,控制方案有可以有效抑制进料流量或成分扰动带来的进料苯转化率和产品氯化苯浓度变化。

步行式挖掘机方向纠偏控制参数多目标优化方法

针对步行式挖掘机自行上运输车过程中,实现一次方向纠偏控制参数的求解问题,建立了步行式挖掘机方向纠偏时的运动学微分方程,构造了一种求解方向纠偏控制参数多目标优化模型,用两级优化模型对纠偏控制参数进行求解。第一级优化模型利用信赖域法对一阶微分方程进行求解,得到步行式挖掘机方向纠偏过程中的运动参数;第二级优化模型用序列二次规划法对多目标优化模型求解,得到不同接近角情况下一次纠偏控制优化参数。利用仿真分析对第一级优化模型进行了验证。研究表明,建立的步行式挖掘机纠偏模型正确,当接近角小于25°时,步行式挖掘机可实现一次方向纠偏,所提出的两级优化模型控制参数求解方法可为步行式挖掘机无人化纠偏提供理论依据。

区域综合能源系统双层多目标模糊优化模型预测控制方法

针对区域综合能源系统需满足电网调度要求的特点和自身优化问题,提出一种区域综合能源系统与电网协同的双层多目标模糊优化模型预测控制方法。首先,在考虑区域综合能源源荷储特性模型及其约束基础上,建立双层优化模型,上层模型以电网调度关心的综合能效最大及清洁能源消纳最大等多目标为优化目标;下层模型以运行及用能成本等多目标最小为优化目标。然后,基于模型预测控制,求解单层模型获取上下层目标函数区间,将其模糊化,提出以最大满意度为新目标的模型预测控制方法并求解,从而获得兼顾上下层多目标的优化结果。最后,采用算例仿真验证,表明所提方法正确有效。

城市交叉口车辆速度与交通信号协同优化控制

为了降低城市交通中的行车延误与燃油消耗,针对人类驾驶车辆与自动驾驶车辆混合交通环境,提出一种基于交通信息物理系统(TCPS)的车辆速度与交通信号协同优化控制方法.首先,综合考虑路口交通信号、人类驾驶车辆、自动驾驶车辆三者之间的相互影响,设计一种适用于自动驾驶车辆与人类驾驶车辆混合组队特性的过路口速度规划模型;其次,针对车辆速度规划单一应用时的局限性,即无法减少车辆路口通行延误且易出现无解情况,提出一种双目标协同优化模型,能够综合考虑车辆速度规划与路口交通信号控制,同时降低车辆燃油消耗与路口平均延误.由于双目标优化问题求解的复杂性,设计一种遗传算法-粒子群算法混合求解策略.基于SUMO的仿真实验验证了所提出方法的有效性.

开关型电压调节系统的双目标优化设计

针对开关调压系统提出了一种双目标优化设计方法。最优设计结果使开关调节系统的增广ＩＳＥ指标最小以及功率级电路重量最小，并满足所有静态和动态性能要求。系统的所有设计参数由一个优化程序通过计算机一次计算获得，代替原先用两个软件分别设计功率级电路和控制电路。因此新方法更便于应用。计算机寻优计算结果证明本文提出的优化设计方法简便、合理而且有效。