CDR风力发电机多领域耦合动态建模及全工况分层协同控制

针对一种串列式双叶轮(CDR)风力发电机,基于自由涡尾迹理论提出前后叶轮串列式布局下后叶轮入流风速建模方法,首次建立了包含前后叶轮、传动轴系和塔筒等关键子系统的“气动-传动-电气-支撑件”多领域耦合动态模型;考虑CDR风力发电机结构及特性,以风力机安全运行和最大出力为目标,设计整机分层协同控制架构;采用Fortran语言开发适用于不同容量等级CDR风力发电机的精细化仿真软件,结合高性能服务器搭建仿真实验平台。为验证方案有效性,配置某典型2.7 MW CDR风力发电机设计参数,依据国际电工委员会(IEC)标准开展全工况载荷分析及性能验证。结果表明:所建立的整机模型可准确反映风力机各子系统间的耦合动态特性,所提出的分层协同控制方法在安全载荷范围内具有良好的最优功率曲线跟踪性能。

基于背靠背变流器柔性互联的微网群分层协同恢复控制策略

柔性多状态开关丰富了微网群拓扑构型的多样性,提升了其调控手段和故障恢复能力。但柔性互联方式改变了传统交流微网群的扰动传递模式,导致各微网单元间频率/电压解耦,从而给扰动下的频率/电压无差恢复及有功均分控制带来了新的难题。该文以背靠背变流器柔性互联微网群为研究对象,设计全新的集中–分布式混合的分层协同控制通信网络架构,分别基于一致性理论和功率平衡方程组推导并提出柔性互联微网群的分层协调控制策略。在该策略下,能够实现集群全网的频率/电压无差恢复和有功出力按容量比率均分的控制目标。该文分析该控制策略下柔性互联微网群的稳定性,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证控制策略的有效性。

主动配电网多代理能量管控的分层协同策略

本文针对分布式电源高渗入的主动配电网,提出多代理系统能量管控的分层协同策略。充分考虑各类分布式电源特性与协作关系,搭建分布式电源多代理模型;进一步构建分层自治协同的主动配电网能量管控多代理框架,提出包含区域内自治层、区域间协调层、配电网中心管控层的3层多代理能量管控策略。在清洁能源最大化利用和分布式电源就地消纳的原则下,实现系统的稳定优化运行。最后,通过算例仿真验证了策略的可行性。

分层协同进化模型在热力系统在线优化中的应用研究

热力系统的非线性、滞后、多回路耦合以及工况频繁变动等特点导致常规优化方法难以实现在线运行优化。本文通过对进化优化理论的研究 ,说明了运用进化优化方法解决热力系统在线优化问题的可行性 ,指出现有的进化优化理论在热力系统在线优化应用中所存在的障碍。通过对热力系统特点和人类社会进化过程与机制的深入分析 ,创建了社会进化层与群体进化层分层协同进化模型 ,模拟人类的立法机制与同司法机制 ,解决了热力系统在线进化优化时的适应度评价难题和安全性障碍 。

分层协同进化的果蝇优化算法

果蝇优化算法(FOA)是较新的群智能算法,其应用领域越来越广泛。但该算法在求解问题时存在早熟收敛,收敛速度慢和收敛精度低的缺点,为改善算法性能本文提出了分层协调进化的果蝇优化算法(HCFOA)。根据味道浓度值将果蝇种群分层,并结合果蝇个体的进化信息及精英个体对种群位置的影响,进行分层协同进化。HCFOA和FOA分别求解4个测试函数,仿真结果表明,HCFOA算法有效改善了局部搜索能力,提高了收敛精度。

组串型光伏逆变器集群分层协同控制策略

组串型光伏逆变器是光伏集群并网系统的核心装置。多光伏逆变器并联运行时,由于LCL滤波器与系统电路交互影响,并网电流存在较大的谐振风险。针对此问题,提出了一种光伏逆变器集群分层协同控制策略。第一层,在LCL滤波器滤波电容并联虚拟电阻+电容,增加逆变器本体阻尼,抑制逆变器并联谐振。第二层,引入公共耦合点(PCC)电压前馈引入等效虚拟电感,抑制光伏集群与电网之间的谐振。从而实现协同优化并网电流,抑制集群并网谐振,仿真与实验结果表明,与传统控制策略相比,所提策略使并网电流的总谐波畸变率由4.43%下降至0.17%,下降程度达96.2%,验证了该策略的有效性与可行性。

基于载噪比与差错感知的自适应分层协同防碰撞算法

针对射频识别(RFID)系统中多阅读器与多标签之间的数据碰撞问题,基于载噪比和差错感知,提出一种自适应分层协同防碰撞算法。分析RFID标签和阅读器的物理和电气属性,设计适用于多种应用场景的载噪比和差错感知分析模型。基于误码率和丢包率的变化规律,结合物理层和网络层的跨层设计,构建分层协同控制架构,解决多阅读器与多标签之间的数据容易发生碰撞的问题。实验结果表明,该算法在碰撞概率、标签识别率和阅读器寻呼次数等方面的性能均优于二叉树防碰撞算法。

高压柔性直流电网分层协同自适应下垂控制

为实现直流电网的潮流优化及扰动后不平衡功率的合理分配,提出一种直流电网分层协同自适应下垂控制策略。其中,系统控制层基于各站直流电压、有功功率等信息,以直流电网运行中网损和直流电压偏差最小为优化目标,实时分析并优化各站的直流电压、有功功率指令,以实现稳态时直流电网潮流最优;换流站控制层以本地信号为依据,综合考虑各换流站功率裕度以及电压偏差影响,通过实时自适应调整下垂系数,合理分配扰动后直流电网内部的不平衡功率,同时减小直流电压的偏差。系统控制层的指令值优化与换流站控制层的下垂系数优化协同作用,实现直流电网功率的协调控制。以七端直流电网为例的仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性。

基于联邦滤波算法的无人机集群分层协同导航

为了解决传统单主从式无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)相对导航结构因长机故障导致导航精度发散以及全连通协同导航算法计算量和通信负担较重的问题,提高集群导航稳定性以及导航信息的利用率,基于联邦滤波算法,提出了一种分层协同导航算法,并且根据导航精度将UAV集群分为长机层与僚机层,建立了UAV集群分层协同导航模型。经过仿真得出,分层协同导航算法较传统的单主从式协同导航算法具有更好的导航精度;在一定程度上增加集群中的长机比例,可以提高集群导航性能;并且当长机故障时,具有较好的容错能力和良好的稳定性。

基于热泵群灵活控制的电热微网联络线功率分层协同平抑策略

为有效平抑电热微网的联络线功率波动,提出一种基于热泵群灵活控制的电热微网联络线功率分层协同平抑策略,即根据热泵启停控制与功率调节控制的特点,灵活运用两种控制方式使热泵群有效参与微网联络线中低频波动功率的平抑。建立含蓄热水箱的热泵群模型,并将波动功率协调分配层分频后的波动功率平抑目标在热泵与超级电容间分配;由热泵群优化控制层分析热泵群优先度序列,通过模拟退火算法优化启停方案,同时调节热泵动态运行功率;最后调节超级电容出力平抑剩余波动。算例结果表明,该策略能有效优化微网电热能流,平抑联络线波动功率,提升微网运行可靠性。

基于二阶滑模控制的虚拟发电厂分层协同无功电压控制策略

虚拟发电厂作为分布式发电并网运行和集成管理的关键技术,其电压稳定性是一门重要课题。针对含分布式发电并网的虚拟发电厂电压控制问题,文章基于二阶滑模控制,建立了虚拟发电厂分层协同无功电压控制策略。其中:上层控制模块将电压波动期间需要补偿的无功功率采用下垂特性分配给系统中各个可参与调节DG的逆变器;下层控制模块首先建立虚拟发电厂无功电压的非线性状态方程,然后确定无功电压控制的滑模面,最后得到二阶滑模控制的等效控制策略。仿真算例表明,根据所建立的模型,虚拟发电厂能够有效应对电压波动,维持系统的电压稳定性。

LTE中抑制非视距误差的分层协同定位算法

针对长期演进技术(LTE)定位系统中非视距(NLOS)误差会使得用户终端测得的定位参数存在较大偏差,从而导致基于观测到达时间差(OTDOA)定位技术所估计的用户终端位置定位精度下降,以及传统Chan算法和Taylor级数展开算法中OTDOA协方差矩阵难以获取的问题,提出了一种抑制NLOS误差的分层协同定位算法(HCLA)。算法首先鉴别出含NLOS误差的基站,然后利用残差加权算法获取OTDOA协方差矩阵,再对传统的Chan算法和Taylor级数展开算法进行改进,将二者联合起来对用户终端进行分层协同定位。该算法无需知道OTDOA误差先验信息。仿真结果表明,NLOS环境下该算法能准确鉴别出含NLOS误差的基站,并能有效减小定位误差。

构建基于交互白板的视障小学生分层协同教学模式——以小学信息技术课为例

针对视障生传统课堂资源呈现形式单一、学生层次不一、课上教师资源有限、师生互动有限等问题,在分层与协同理论的指导下,本文试图挖掘针对视障小学生的交互白板功能,构建基于交互白板的视障小学生分层协同教学模式,以具体课程为例,开展基于该模式的教学实践研究,分析与总结所取得的初步教学成效,旨在拓宽本领域相关研究与实践。

面向全矢量线控车辆极限运动的分层式协同控制

装配四轮分布式驱动-转向(4WID-4WIS)底盘的全矢量线控车辆具备多可控自由度、高速稳定性强的特点,是极限工况稳定裕度和安全性较高的理想车型。为了解决全矢量线控车辆在极限工况下纵横向控制冲突危害行车安全的问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)的分层式车辆纵向和横向运动协同控制方法。建立基于单轨模型的期望运动状态识别方法,设计模型预测控制器转换动力学目标,采用泰勒展开和前向欧拉方法对预测模型进行线性离散化处理;设计基于负荷率的轮胎力优化分配方法,利用反正切轮胎逆模型求解控制执行量。仿真结果表明,协同控制方法能显著提高车辆在不同路面下的极限运动稳定性,更精准地跟踪期望运动状态,扩大稳定裕度,保障行车安全。

光伏光热一体化建筑热负荷能效分层调度仿真

光伏光热一体化系统中涉及多种能源,包括太阳能和热能等。由于不同能源的产生、存储和使用特性不同,加之系统内部的复杂性,使得实现多能源协同调度变得复杂。为了获取满意的建筑热负荷能效分层协同调度结果,提出一种光伏光热一体化建筑热负荷能效分层协同调度方法。研究光伏光热一体化建筑中热负荷的热量传递过程,对热负荷自身和热惯性展开分析,获取热负荷热惯性大小和室内热量需求两者的关系。以最大[火用]效率和最小调度成本为目标,分别建立光伏光热一体化建筑热负荷能效上层和下层协同调度模型。通过量子粒子群算法对模型展开分析计算,确定最优建筑热负荷能效分层协同调度方案。实验分析表明,所提方法的热负荷能效分层协同调度效果好,且节能效益高。

仿生全翼式太阳能无人机分层协同设计及分析

结合"太阳神"无人机(UAV)和高山兀鹫提出了太阳能UAV的某仿生全翼式构型,针对该构型开展了气动分层协同设计及分析。在设计和分析过程中,自下而上将设计分为三个层次,基于纵向配平需要以低雷诺数反弯内翼翼型设计为第一设计层次,基于高升力需求以外翼设计为第二设计层次,以UAV全机性能设计为第三设计层次;与此同时,每个层次均采用基于代理模型的基本优化流程,三个层次的设计自上而下来相互协同,最终得到满足指标的设计结果。研究结果表明:分层协同设计提高了设计效率,获得了高效的仿生全翼式太阳能UAV构型;证明了设计方法的可行性和设计结果的有效性。

多变量气动设计问题分层协同优化

通过验证实例分析,气动设计中精细化优化模型对设计结果收敛精度的提高有很大帮助,但同时也带来优化算法搜索困难的问题,并且由于不同类型设计变量之间的相互耦合干扰使优化难以收敛到全局最优解。于是提出基于响应均值灵敏度的概念对大规模的设计变量进行重要性分组的策略,依据设计变量分组情况应用系统分解思想对多变量设计问题进行分层协同优化来降低系统的复杂度,这既保证了精细化设计的要求,又缓解了优化算法对大规模问题搜索困难的问题。与传统气动优化方法相比,基于系统分解的分层协同优化算例有较大寻优效率和性能提升,证明了该方法的可行性。

边缘计算中数据分层的协同缓存策略

针对边缘计算环境中,边缘端设备存储资源有限,难以满足大量用户缓存需求问题,探讨高效的数据缓存策略。提出了一种数据分层协同缓存策略,该策略将边缘端分为用户设备层和边缘服务器层,用户设备层之间共享缓存资源。基于用户移动性,同时结合数据块兴趣度和获取概率,计算每个数据块在用户设备和边缘服务器中的缓存价值。根据待缓存数据块的缓存价值进行缓存决策,并通过博弈论求解所提出的缓存问题。仿真实验结果表明,提出的缓存策略相比现有策略命中率提高了16.58%。

基于转向与制动协同的无人车辆轨迹跟踪控制

针对无人车辆轨迹跟踪控制在极端工况条件下的车辆失稳问题,提出一种考虑车辆横摆稳定性的前轮转向与差动制动分层协同轨迹跟踪控制策略。首先,顶层策略基于模型预测控制算法设计,控制输出为前轮转角,以实现常规工况下的期望轨迹跟踪控制;其次,底层策略基于滑模控制算法设计,得到车辆维持路径跟踪所需的附加横摆力矩,以提高极限复杂工况的横摆稳定性;进而,引入差动制动控制策略对单独车轮制动力矩进行动态分配。整车联合仿真结果表明,所提出的转向与制动分层协同轨迹跟踪控制策略及算法,在高速低附紧急避障工况下,能够有效避免车辆侧滑失稳,明显提高车辆稳定性及轨迹跟踪精度。

包容式节点桁架多目标分层优化设计

针对包容式节点桁架优化设计变量多、优化问题规模大,采用单层混合优化策略计算量大且不易收敛的问题,提出基于子空间和耦合约束的分层协同优化策略,将设计空间分为三个子空间,分别是整体层、截面层和曲面形状优化层,上一层优化结果为下一层提供输入量,下一层为上一层提供耦合约束;对设计变量进行灵敏度分析,确定各个优化层的目标函数和约束条件.结果表明,该优化方法能够较好地处理具有层次关系的工程优化问题.