配电台区灵活资源多时间尺度优化调度方法——以含虚拟储能的建筑微网为例

随着“双碳”目标的提出,配电台区接入大量分布式光伏、电动汽车、微网以及智能建筑等新元素,在给中低压配网安全运行带来挑战的同时也蕴含着巨大的灵活调节潜力。本工作以配电台区的智能建筑为例,提出一种含虚拟储能系统的建筑微网多时间尺度优化调度方法。首先对建筑围护结构的动态特性进行建模,构建了对建筑灵活性进行定量描述的虚拟储能模型,通过对虚拟储能的充放电过程进行优化调度来实现对建筑灵活性的定量利用;随后,在配电台区灵活资源多时间尺度优化调度模型中详细考虑了建筑的可调虚拟储能特性,分别在日前调度和日间修正两个时间尺度对建筑虚拟储能进行充分利用,提出以运行成本最低为目标的日前经济调度方法和跟踪微网联络线设定值的日间修正方法。最后以夏季制冷场景为例,利用典型建筑微网系统验证了本文所提多时间尺度优化调度方法的有效性。结果表明,本文所提方法可有效调度建筑的虚拟储能能力,实现在日前运行阶段降低建筑微网的运行成本,在日间运行阶段有效平抑可再生能源的随机波动。

并联天线机构尺度优化分析与验证

天线机构尺度优化设计是天线样机研制和工程应用的重要环节,将承载能力与驱动分支运动范围作为并联天线机构尺度优化目标,基于参数化设计模块开展尺度优化分析.首先对并联天线机构结构进行描述,建立了机构运动学模型;然后根据天线工作要求定义机构的设计变量、目标函数和约束条件,利用ADAMS优化设计模块建立机构的参数化模型;其次研究设计变量对目标函数的影响,得到综合性能优异的机构尺度参数;最后根据尺度优化结果研制天线样机并开展实验研究,实验结果表明,天线样机可实现预期运动且未出现干涉现象,其结果为并联天线机构的优化设计和样机研制提供参考.

基于需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中引入用户价格型需求响应,对用户负荷进行精准调控;采用基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法处理风光出力、电价不确定性,减少日前日内出力偏差,再结合日前调度构成了多时间尺度优化调度模型,并采用滚动优化得到日内优化调度结果。以湖南某小型虚拟电厂系统进行算例仿真,结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够精确预测风光出力及用户负荷,在有效抑制功率波动的同时保证了系统的经济性。

计及电动汽车充电灵活性的主动配电网多时间尺度优化调度

由于风电出力具有不确定性,构建了含有电动汽车参与的主动配电网多时间尺度协调优化模型,模型包括日前-日内2个优化阶段。日前阶段结合风电预测值作初步经济调度;日内阶段,风电出力的预测结果更准确。为了进一步降低配电网与上级电网并网功率的波动性,充分利用电动汽车的灵活性,通过调度电动汽车的充放电以减少功率波动,同时考虑了配电网潮流约束,将系统电压控制在正常范围内。算例仿真结果表明,建立的模型能够平抑等效负荷的波动,兼顾调度的安全性与经济性。

一种2R1T远中心运动并联机构性能分析及尺度优化

与串联机构相比,并联机构具有刚度好、精度高、结构稳定紧凑等优点,适用于外科手术领域。提出一种可用于微创手术本体结构的两转动一移动远中心运动(Remote Center of Motion,RCM)(5R)O C-URR并联机构,具有部分运动解耦特性。建立机构位置分析模型,推导出机构位置逆解表达式;在此基础上,针对微创手术工作任务,定义机构期望工作空间。应用局部运动/力传递性能评价指标,给出机构期望工作空间内平均传递指标定义及计算方法。以平均传递指标最大化为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并应用加速灰狼优化(Accelerating Grey Wolf Optimization,AGWO)算法求解该问题。数值实例测试显示,AGWO算法求解约束优化问题的综合性能优于对比算法。机构优化设计结果表明,给出的优化模型和算法可行有效。研究结果为该机构的实际应用奠定了理论基础。

装配式建筑墙板安装机动力学分析与尺度优化

以新型装配式建筑墙板安装机为研究对象,分析了机构构型及具体实施方式,建立了动臂起落机构运动学、动力学数学模型,求解了油缸最大负载与尺度参数的函数关系;以动臂起落机构各构件尺度参数为设计变量,以动臂抬升过程中动臂油缸最大负载最小为目标函数,以整机布局、机构奇异性、几何约束等为约束条件,建立了动臂起落机构尺度优化模型;基于复合形法并通过Matlab软件进行迭代计算,得到了动臂起落支链各构件最优尺度参数,使得动臂起落油缸最大负载降低了11%左右,有效提升了机构的动态性能;基于Creo软件分别建立了优化前、后装配式建筑墙板安装机虚拟样机,并进行动力学仿真分析,验证了尺度优化模型的正确性。研究为装配式建筑墙板安装机性能提升提供了依据。

基于力均布性指标的主梁式TBM推进机构尺度优化设计

以主梁式TBM推进机构为研究对象,利用坐标变换理论得出运动学反解方程及其雅克比矩阵。分析直线掘进过程中推进机构的受力情况,并得出受力平衡方程。为降低偏载现象对机构及刀盘的损害,引入力均布性评价指标,并分析不同参数与力均布性指标之间的关系。以力均布性指标最小为目标,建立机构尺度参数优化模型,并运用遗传算法求解该问题。给出机构尺度优化设计实例,并对比该机构优化前后的最大关节力变化,相关结果表明:该优化模型合理有效,相关结果可为推进机构设计提供参考。

一种八柔索驱动并联调姿吊装机构运动学分析与尺度优化

传统吊装系统需求整体空间较大,或调整位姿方向单一,无法保证在一定空间限制下驱使物体发生多自由度运动。本文提出一种采用八条绳索驱动的并联机构,能够实现X、Y、Z方向的平移和绕X、Y、Z轴转动的六个自由度。分析了该机构的运动原理。采用闭环矢量法求解物体运动时各个绳索的长度,根据螺旋理论,建立静力平衡方程计算各个绳索的受力,并且对结构尺寸进行尺度优化,实现最小驱动力下的机构最大承载能力。

求解变量重叠型大尺度优化问题的相关性学习协同演化策略

协同演化是解决大尺度连续优化问题的一种有效策略.但是,对于决策变量重叠型(决策变量不可分且相互依赖)的高维问题,其分组方法可能会误导算法的搜索.针对这一情况,本文提出一种全新的协同演化策略(Differential Evolution Cooperative Coevolution with Correlation Learning Between Variables,DECC-CLV),其思想是首先计算演化种群分布所包含的主特征轴,然后计算各维决策变量在主轴上的投影值并利用它们之间的正负相关性进行分组.该算法在迭代过程中,利用期望最大化算法对种群进行概率主成分分析,并根据决策变量在当前种群主轴上的投影值大小关系对其进行动态分组.通过和目前主流的演化算法在CEC2013的第三类函数上的仿真试验和分析,验证了算法的有效性和适用性.

基于遗传算法的锻造操作机缓冲机构尺度优化

为实现锻造操作机钳杆运动的精确控制,须减小竖直升降过程中钳杆在水平方向的耦合位移。针对一种新型2 t/5 t·m锻造操作机机构,提出一种通过水平缓冲机构尺度优化来提高解耦性的方法。首先建立主运动机构计算模型,定义了优化目标函数和边界条件;然后设计了优化流程图,基于遗传算法并借助MATLAB软件得到目标函数最优解;最后使用ADAMS进行仿真验证。结果表明,优化后钳杆末端耦合位移量最小为1.092 8 mm,且始终保持在误差范围(±5 mm)内,达到了运动解耦效果。

尺度优化的Retinex增强算法与微视觉图像增强

光照不均匀、光学显微镜的放大作用、光学衍射等使微视觉图像存在动态范围大、整体像素灰度值偏低、微细结构与背景对比度低、信噪比低等不足.为增强图像质量,文中利用对比度设计高斯平滑卷积核的尺度优化准则以合理估计光照分量,提出了尺度优化的Retinex增强算法,并用该算法对模拟图像和实拍的同轴光光强变化的微视觉图像进行增强.结果表明,该增强算法在压缩动态范围内既能提高对比度,又能较好地保留图像细节信息,增强效果优于同态滤波算法.

生物检测机器人操作臂工作空间分析与尺度优化

研究一种具有正交关节轴的6R操作臂工作空间分析与尺度优化方法,用于指导危险环境下生物检测机器人上装机械臂的工作范围和结构尺度优化。分析6R操作臂拓扑结构并建立其位移逆解模型,通过考察各关节尺度参数与转角变化范围的组合,揭示出可达工作空间随操作臂主要构件尺度参数与关节转角范围的变化规律,从而得到一种最佳的关节转角范围组合,进而建立一种操作臂任务空间的快速计算方法。在此基础上,以特征长度法和计权Frobenius范数构造的归一化速度雅可比矩阵条件数的倒数为性能评价指标,综合出一组最优操作臂结构尺度参数,并得到该条件下操作臂末端的可达工作空间和任务空间。该方法具有工作空间分析直观,结构参数优化快速等优点,可使这类操作臂获得良好的运动学性能。

张力腿平台尺度优化设计

提出了一种张力腿平台（TLP）的尺度优化模型。以平台造价为目标函数，考虑尺寸约束、运动约束和强度约束，用约束变尺度法求解了尺度优化这个非线性规划问题，为张力腿平台的概念设计提供了一种有效的工具。

混合人工蜂群算法在并联机构尺度优化中的应用

以4-RUPaR并联机构为研究对象,以机构杆长为约束条件,利用解析几何中的坐标变换理论,得到其运动学反解模型,根据该模型,利用所有满足约束条件的'点集'描述并联机构定姿态工作空间大小。建立以并联机构驱动连杆长度、执行连杆长度和动平台尺寸为设计变量,以工作空间最大化作为优化目标的尺度优化模型。在求解多维优化问题时,为提高算法的搜索效率及解的质量,文中将差分进化(Differential Evolution, DE)算法融入人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法,提出一种混合人工蜂群(Hybrid Artificial Bee Colony,HABC)算法,以增强算法的全局优化能力。应用HABC算法求解并联机构尺度优化设计,获得了较好的优化效果。

飞控系统的μ分析与μ综合的变尺度优化方法

针对工程设计结果的非唯一性，用结构奇异值分析对其进行鲁棒性评估，在达到品质要求的多组控制律或参数中进一步选出鲁棒性较强的设计，这相当于同时考虑性能品质和鲁棒性的一种多目标设计．此外，在其控制律不变的前提下，以结构奇异值为目标函数并加上适当的约束条件，对控制律中的几个主要参数用变尺度法或其它优化方法进行优化，以得到鲁棒性较好又适合工程实际的控制器．最后，以某型飞机横航向飞控系统为例进行仿真研究．

基于参数化设计的一种新型锻造操作机机构尺度优化

为了实现一种新型锻造操作机主运动机构的尺度优化,首先求解了该锻造操作机机构的位置及静力学反解。提出了一种采用ADAMS软件的几何线条建立该新型锻造操作机参数化模型的新方法,这种方法建模简单快捷,添加运动副方便,易于实现参数化。定义了升降缸驱动力效率和俯仰缸驱动力效率,然后基于升降缸驱动力效率及所需行程指标对升降驱动机构进行了尺度优化,以俯仰缸驱动力效率及所需行程为优化目标对俯仰驱动机构进行了尺度优化。最后基于解耦性指标对缓冲机构进行了尺度优化,结果使钳杆升降过程中其水平位移接近为零,极大地简化了锻造加工控制过程。

一种支持尺度优化的重叠和非重叠社区质量评价方法

复杂网络社区发现具有重要的研究和应用价值.科学合理的社区评价可促使发现隐含的真实社区结构.复杂关联关系使得具有聚团性质的社区可能是非重叠结构,也可能是重叠结构.虽然当前学者们提出许多专门针对非重叠社区、重叠社区的评价方法,但是,在无法预知真实社区拓扑的情况下,采用不同标准对可能出现的多种结果进行评估不具有可比性.所以,急需能同时评价重叠与非重叠社区的统一评价模型,科学合理的评价模型可以辅助发现合适的社区边界及社区尺度,发现隐含的真实聚团子结构.本文从社区聚集度和社区重叠度两个视角出发,提出了一种适用于重叠与非重叠社区的评价模型,不仅能评价出微结构差异引发的社区聚团属性的变化,而且该评价能在一定程度上制衡社区内部聚团性和社区重叠性,从而辅助发现合适尺度、合适边界的重叠或非重叠社区的作用.通过理论分析和各种数据实验证实了本文所提评价模型的合理性和可用性.

基于遗传算法的30万t级FPSO主尺度优化

FPSO集生产、储油、卸油于一体,自从出现以来,由于其灵活性和经济性,已经成为海上油田开发的主要设备.根据搜集的VLCC和FPSO的资料,提出了适用于30万t级FPSO的船体钢料重量估算公式,指出了各船型参数对此类船舶船体钢料重量的影响,并以船体钢料重量为目标,建立了30万t级FPSO船型参数的多目标优化数学模型,根据最小偏差法原理结合遗传算法,实现了该船型的主尺度优化.所得结果表明此方法适用于大型FPSO和VLCC的主尺度优化问题.

基于变尺度优化方法的快速神经网络学习算法研究

本文提出了一种基于变尺度优化方法的多层前向神经网快速学习算法，实验结果表明，这种算法对于加快网络的收敛速度有着显著成效。

传递空间最大化的球面5R并联机构尺度优化

以2自由度球面5R并联机构为研究对象,应用教学优化(Teaching-learning-based optimization,TLBO)算法求解机构尺度优化设计问题。首先,采用坐标变换法推导机构位置反解方程,再以传动角为机构运动或力传递性能评价指标,进而给出球面5R并联机构的优质传递工作空间(Good transmission workspace,GTW)定义和数值计算方法。以最大化GTW面积为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并用TLBO算法求解该问题。结果表明,文中给出的优化模型和算法是可行有效的。