Model and Algorithm for the Optimal Controlled Partitioning of Power Systems

解列是电力系统在故障时结构完整性得不到保证的情况下分裂为2个或多个孤立稳定运行子系统的过程或操作。及时恰当的主动解列操作将能有效地避免因保护连锁动作使得电力系统被动解列而崩溃所造成的巨额经济损失。结合图论中的相关概念和输电网最优解列的物理过程，建立电力系统最优主动解列断面选择问题的完整数学模型，并基于含连通图约束的背包问题（connected graph constrained knapsack problem，CGKP）及其求解算法提出“搜索＋调整”的2阶段求解方法。为降低问题的复杂性，将完整数学模型分解成图的最优平衡分割问题和基于优化潮流的调节问题，并分2个阶段分别求解。其中，图的最优平衡分割问题又被分解成多个CGKP，利用基于含CGKP的图分割方法进行求解。所提出的主动解列策略具有较强理论基础，计算复杂度低，算例的计算结果证明了该模型及算法的正确性和有效性。

Model-Based Fault Tolerant Control for Hybrid Dynamic Systems with Sensor Faults

A model-based fault tolerant control approach for hybrid linear dynamic systems is proposed in this paper. The proposed method, taking advantage of reliable control, can maintain the performance of the faulty system during the time delay of fault detection and diagnosis (FDD) and fault accommodation (FA), which can be regarded as the first line of defence against sensor faults. Simulation results of a three-tank system with sensor fault are given to show the efficiency of the method.

EXPERIMENTAL STUDY ON INFLUENCE OF SUPPLIED PRESSURE FLUCTUATION ON OUTPUT ARACTERISTIC OF PRESSURE CONTROL SYSTEM OF ROLLING MILL

The infulence of supplied pressure fluctuation on output accuracy for the electro hydraulic pressure control system of the rolling mill is discussed.Based on the bond graph theory and experimental study,the relationship between the variation of system output pressure and the supplied pressure fluctuation and the influence of the system bandwidth on system output pressure are provided.A theoretical base for determining the allowable fluctuation range of pressure and accurate design of constant pressure source system is obtained.

基于大语言模型的知识图谱构建及应用研究

海量核电分布式控制系统(DCS)运维数据蕴含着丰富的运维经验和专家知识,如何有效地从中抽取DCS报警响应相关信息并形成知识服务,是目前核电DCS快速响应的热点和前沿研究。由于核电DCS多源异构数据缺乏明确的结构和规范,以往的知识抽取主要依赖人工标注和深度学习的方式进行,但需要具备广泛的领域知识和信息处理能力,且受限于繁重的数据标注工作。提出了分步提示策略的大语言模型知识抽取方法,构建了DCS运维知识图谱;并基于大语言模型技术和二次意图识别方法,利用知识图谱开展智能问答等知识服务。通过以某核电厂DCS运维数据为例,重点就知识抽取、图谱构建、智能问答开展实例研究。结果表明,模型的总体精确率、召回率和F1值分别为91.24%、85.85%和88.43%,能够较为全面地获取DCS多源异构运维数据中的关键实体及属性信息,指导开展领域知识问答,有助于运维人员及时响应DCS报警异常,分析总结故障原因及响应策略,为后期的电厂DCS运维的培训和维护提供借鉴和参考。

舰载直升机电驱动助降装置及其关键特性分析

针对现役综合系留和转运系统(Aircraft Ship Integrated Secure and Traverse,ASIST)存在的捕获冲击力大、转运时系统能耗高的问题,设计舰载直升机电驱动助降装置。通过分析助降装置的工况得出助降装置在执行捕获与转运任务时的性能要求,据此给出电驱动助降装置传动系统的设计方案。基于功率键合图理论建立传动系统的动力学模型,并与液压驱动助降装置进行对比仿真实验。仿真结果表明:电驱动助降装置的捕获速度降低约92%,捕获时最大冲击力降低约94%,能够在21 kN的外负载作用下执行直升机转运任务,在执行转运任务时能耗降低约29%,该成果对于拓宽ASIST的使用范围、降低系统能耗具有重要意义;所引入的兼顾系统动态特性与能耗特性的建模方法,为其余复杂机械系统的动力学建模提供了参考。

基于人工智能的电力控制系统运行状态自动化识别模型

针对电力控制系统当中逻辑拓扑复杂、数据参数繁多、运行状态无法准确判断的问题,该文提出一种以图模型为依据的电力控制系统运行状态自动化识别模型。该模型以图模型为基础依据,对电力控制系统当中不同数据特征的时间序列进行聚类,离散化之后构建相应的差异矩阵。通过识别模型的建立,对电力控制系统的运行状态、是否故障报警等进行判断识别。经过算例验证,该方法在召回率、nDCG以及误警率等方面相比其他算法更具优势。

冷轧拉矫机传动系统动力学建模与仿真

拉矫机广泛用于现代冶金企业宽幅薄板带连续生产线,其发展面临的核心问题是对布置于矫直机前后的张紧辊组驱动电机功率的优化匹配.围绕此工程需求,基于功率平衡法、键合图法等理论,建立传动系统功率键合图模型,以某现代钢企冷轧板带产线在役差动式拉矫机为案例,研究其功率传递动态特性.结果表明在拉矫传动系统生产不同规格带钢时,差动式拉矫机传动构型在启动初期低转速阶段,主传动电机功率发生波动概率增大,引发构件变形量增加进而导致设备安全服役概率下降,通过现场工业试验计算得到模型的均值绝对百分比误差为9.3%,验证了模型准确性.

无小区大规模MIMO系统中基于图着色的导频分配与功率控制算法

无小区大规模MIMO(Cell-Free Massive MIMO,CF-mMIMO)系统中大量的无线接入点在同一时间频率资源中服务所有的用户,具有较高的网络覆盖率和频谱效率,是下一代无线通信的前沿技术之一。然而,正交导频数量的限制以及用户信道质量的差异造成了较严重的用户间干扰。为了优化这一干扰问题,本文提出了无小区大规模MIMO系统中基于图着色的导频分配与功率控制算法。利用基于图着色的导频分配算法降低导频污染,提高了信道估计精度。在此基础上,通过最大-最小功率控制算法降低多用户同频干扰,满足了系统中用户的混合服务质量需求。数值仿真结果表明:所提出的基于图着色的导频分配与功率控制算法可以显著提高系统的95%用户频谱效率以及最小用户速率,较好抑制了CF-mMIMO系统中的用户间干扰。

基于键合图的风电系统功率变换器建模及仿真

作为风力发电系统中的重要接口部件,功率变换器的精确建模是风电系统建模的重要基础。功率变换器在工作时连续和离散的动态特性相互作用,给建模带来巨大挑战。针对功率变换器的不连续性和混杂特性,采用非线性阻性元件对开关器件等效,基于键合图理论构建功率变换器模型,实现其统一建模。借助Matlab仿真平台,采用Simulink子系统模块构建键合图仿真模型,仿真结果验证了模型的正确性,说明键合图作为一种工程系统的建模方法在混杂系统的建模上具有独特的优越性。

阀控非对称缸位置系统的非线性建模

针对伺服阀控非对称液压缸系统存在的非线性特性,根据液压系统工作原理,应用功率键合图建模理论,建立了阀控非对称缸位置系统的键合图模型.通过模型仿真及试验结果对比,验证了模型的准确性,为应用各种控制策略改善系统性能提供了理论基础.

压滤机液压控制系统改造与仿真分析

根据腈纶的工艺要求 ,在分析原压滤机控制系统故障及缺陷的基础上 ,研制了新型压滤机液压控制系统。利用功率键合图方法建立了压滤机液压系统数学模型 ,运用 MATLAB语言进行动态特性仿真。实际运用表明该系统性能达到了预期目标 ,为压滤机液压系统优化设计提供了依据。

基于解析冗余关系的法维莱制动机系统故障诊断技术

针对HXD2型机车法维莱制动系统存在多种工作模式、结构复杂、故障种类多和系统不确定性大等特点,使用基于解析冗余关系的诊断技术对制动机系统进行故障检测和准确隔离。利用功率键合图对复杂动态系统建模的优势获得制动机的键合图模型,根据键合图模型的因果路径关系推导系统的解析冗余关系,并获得系统故障特征矩阵,再通过系统观测特征与故障特征的比较实现系统的故障检测和隔离。根据这一原理设计的检测与诊断系统已应用于太原铁路局湖东机务段,其仿真实验和现场实际应用说明该诊断系统在保障制动机安全运行方面是有效的。

考虑阀口误差的阀控非对称液压缸系统建模、仿真与试验

从解决比例阀控制非对称缸系统存在的超压问题入手,分析因加工误差引起的各阀口重叠量不一致这一非线性因素对系统性能的影响,建立考虑阀口误差的阀控非对称缸系统的非线性状态方程模型和键图模型。应用这两种非线性数学模型分析一实际非对称阀控制非对称缸系统的压力特性,与试验结果的对比分析验证了所建的非线性数学模型的正确性。仿真和试验研究揭示比例阀控制非对称缸系统的阀口误差对系统性能影响较大,往往是引起有杆腔压力超过供油压力的主要原因。通过大量仿真研究获得了阀口误差与系统超压之间的关系,研究表明适当提高比例阀阀口的加工精度有利于消除超压现象和提高系统的性能,进而建议将某些比例阀阀口误差控制在最大阀位移的0.5%以内。给出的两种非线性数学模型具有通用性,可用于对各类阀控缸系统进行系统仿真、设计和控制策略等方面的理论研究工作。

基于功率键合图的MATLAB建模仿真在液压系统中的应用研究

介绍功率键合图在动态系统特性分析中的特点和优势 ,并结合MATLAB强大的符号运算和数值仿真功能 ,可为液压系统的建模仿真与分析设计提供一个强大而方便的工具。

基于键合图的电动汽车驱动系统建模与仿真

该文阐述了键合图理论的基本原理,并根据电动汽车纵向运动时传动系统各单元的动态特性及其相互作用的工作原理和结构特点,运用键合图理论构建出电动汽车电机驱动系统的键合图模型,并推导出该系统的状态方程,应用Matlab仿真软件对建立的数学模型进行仿真分析。仿真结果表明:键合图法是一种对系统进行动态数字仿真时有效的建模工具,应用该理论对系统进行仿真能较好地反映系统的动态特性和整车性能,并可以利用仿真结果来检验动力系统的参数选择是否合理,以此作为对参数进行修改的依据。

电力系统主动解列断面的快速搜索方法

以多层图分割理论为框架提出了一种电力系统主动解列的断面搜索方法。该方法结合图论和电力系统的自身特点,通过粗化、初始分区和还原优化3个步骤实现解列断面的快速搜索。在粗化过程中,针对失步解列的特殊问题,提出一种基于同步机组群的潮流追踪方法,提高了粗化过程的效率。使用贪婪图生长算法完成初始分区,并在还原优化过程中提出一种考虑拓扑结构约束的0-1规划方法,以保证较高的划分质量和子系统的连通性。最后通过IEEE 118节点和300节点测试系统验证了所述方法的有效性。

船用冷凝系统的键合图建模与仿真研究

应用键合图理论研究了船用蒸汽动力装置冷凝系统的仿真建模.以规范化的方式统一分析了系统中同时存在的机液能量转换、热功转换以及热传递和质量迁移等多种能量作用,从基本物理规律出发建立了其通用仿真数学建模,并结合具体算例进行验证.通过仿真结果与实测值比较,证明所建立的模型能够真实地反映实际对象的静态与动态工作特性,并具有较好的精确性和实时性,所得结论具有一定的理论和工程实用价值.

功率键合图和Matlab／Simulink在液压系统动态仿真分析中的应用

设计了地下管线液压换管机夹持拧卸液压系统,对其动态特性进行研究。运用功率键合图法,建立了系统的数学模型,并结合MATLAB中的动态仿真工具Simulink软件包对液压系统进行动态仿真。仿真结果为夹持拧卸液压系统的性能分析及优化设计提供了理论依据。

基于数学模型的混泥土泵车液压系统的Simulink动态仿真(英文)

介绍了混泥土泵车液压控制系统的工作原理。针对液压系统动力控制的功率键合图给出Matlab/Simulink模拟数学模型,分析泵车的输出压、活塞杆位移、泵不同频率的流量和反转时间。根据分析结果得出影响液压响应时间的重要因素。

基于主从问题的电力系统最优主动解列

系统主动解列的完整模型为大规模非线性混合整数规划问题,大多采取完全分解方法,因而只能求得近似解,针对此问题提出了基于主从问题交替求解电力系统最优主动解列断面的新策略,从而求得更优解。该策略基于图背包理论(connected graph constrained knapsack problem,CGKP)将完整主动解列模型转化为主从问题;主问题为图的最优平衡分割问题,采用CGKP技术进行求解;从问题为基于直流最优潮流(optimal power flow,OPF)的调度问题,采用OPF技术进行求解;主从问题之间通过节点负荷的调节量实现耦合。通过主从问题之间的交替迭代获得更优的解列方案,同时也使得解列方案更接近于完整模型的最优解。算例分析表明,该算法相对于其他近似求解策略,所获得的解列方案可使系统总切机切负荷量更少,从而证明了该方法的有效性和可行性。