基于改进自适应backstepping的三相光伏并网逆变器控制器设计

针对三相光伏并网逆变器模型存在参数未知的问题,提出了一种改进自适应控制方法设计控制器,在每一步的虚拟函数设计中引入K类函数,保证闭环系统的稳定,加快系统状态变量收敛速度。仿真结果表明,相对于传统自适应控制方法,该方法更加优良有效。

舰船混沌运动的改进自适应Backstepping控制

针对舰船混沌运动控制中模型参数无法确知导致的控制结果不确定问题,将自适应控制方法与Backstepping方法相结合,在设计控制器时,引入参数估计误差补偿项,有效实现了系统参数的准确辨识,并得到了一种改进自适应Backstepping控制方法。实验结果表明,该方法能够实现对系统关键参数未知的舰船混沌运动的稳定有效控制,为舰船航向的高精度保持提供了一种有效途径。

多机电力系统TCSC改进自适应backstepping滑模控制

针对含TCSC的两区域互联电力系统,将其等值为两机系统,采用改进backstepping方法、自适应控制以及滑模控制,设计了一种全新的非线性鲁棒控制器。在设计阻尼系数的参数替换律时,采用浸入和不变自适应控制,突破了确定性—等价性原理。将虚拟控制变量的导数看作不确定项,采用滑模控制补偿其不确定性,解决了backstepping方法的＂系数膨胀＂问题。而且,在设计中,未对系统的数学模型采用线性化方法,使系统的非线性得以保留。最后,仿真结果表明,所设计的控制器明显提高了输电系统的暂态稳定性。

基于有限时间干扰观测器的改进模型水下机器人自适应鲁棒容错控制

针对无人水下机器人(unmanned underwater vehicle,UUV)工作中存在的执行器故障,在系统不确定性与外界干扰下,提出一种基于有限时间扰动观测器(finite time disturbance observer,FTDO),并结合改进模型的自适应鲁棒容错控制方法。一方面,FTDO能在有限时间内对外界环境干扰进行估计;另一方面利用滑模控制加上径向基神经网络(radial basis function neyral network,RBF)的万能逼近特性,建立带有执行器故障的输入补偿;其中改进模型的引入解决了系统不确定性导致的输入饱和,提高了稳定性与鲁棒性;其次采用一种新型的双幂趋近律使滑模量在更短时间收敛到稳态误差界内;仿真与水池实验结果表明了所提方法相对于滑模控制有着更好的容错效果。

基于改进深度学习的主动式通信网络入侵行为自适应识别算法

针对外界参数变化较大时会严重影响识别准确率的问题,设计一种基于改进深度学习的主动式通信网络入侵行为自适应识别算法。归一化主动式通信数据,将卷积神经网络和BGRU进行结合,构建一个端到端检测攻击的改进型的循环神经网络,优化激活函数与逻辑回归分类器,稳定且自适应地识别主动式通信网络入侵行为。实验结果表明,所提算法在卷积核大小和学习率改变的情况下仍能保持较高的识别准确性,主动式通信网络入侵行为的识别结果具有自适应性。

基于灰狼自适应阈值分割和改进模糊增强的红外图像NSCT增强算法

研究低成本和便携的红外成像技术是最近几年带电检测的发展趋势,为减少红外检测环境、红外传感器以及其他因素的影响,解决红外检测中红外图像含噪声干扰、模糊和对比度低的问题,文章设计了一种基于灰狼自适应阈值分割和改进模糊增强的红外图像NSCT增强算法。对原始红外图像进行NSCT域变换;变换后含有噪声的高频分量采用VT去噪后,接着采用改进模糊增强处理;对变换后含有电力设备主体的低频分量进行灰狼自适应阈值分割为背景和前景部分,随后分别进行增强处理;最后将处理后的各分量进行逆NSCT变换。经对比应用,验证了该算法应用在变电站电力设备红外检测上的优越性:文章算法与其他算法相比在边缘强度、信息熵、对比度、标准差、峰值信噪比五类评价指标上的涨幅至少为3.94%、2.16%、9.86%、7.45%、21.86%。文章算法处理后的红外图像符合人眼视觉效果,更易于人眼识别故障,有利于电力设备热故障的检测与故障定位。

基于改进自适应遗传算法的小径短绳自动打捆机步进电机PID控制

为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良参数的退化现象。MATLAB仿真结果表明,改进的自适应遗传PID提高了收敛精度,并具有更快的收敛速度。针对步进电机的实际测试结果表明,与经典遗传算法相比,改进的自适应遗传PID调整时间更短、超调量更低。

基于改进模型与优化自适应CKF的锂离子电池快速变温工况下的SOC估计

为实现锂离子电池在快速变温环境下高精度强鲁棒性的状态监测,本文提出了一种基于改进电池模型与优化自适应容积卡尔曼滤波器的锂离子电池荷电状态估计方法。首先,讨论了伪二维电化学模型与等效电路模型中对于电池荷电状态定义上的差异,并通过中间变量来修正传统等效电路模型中安时积分法计算得到的荷电状态结果,提出了一种新的改进电池模型。其次,基于多组恒温环境下所获得的锂离子电池开路电压测试数据与动态应力测试工况数据获取了所建立模型与环境温度相关的各项参数。同时,基于矩阵对角化原理与协方差矩阵自适应原理改进了传统的容积卡尔曼滤波器,进一步提升了整体算法的稳定性和处理随机采样噪声的能力。最后,在快速变温环境中6组不同的电池工况下验证了所建立改进电池模型的精度以及存在随机采样噪声干扰时所提荷电状态估计方法的有效性。结果显示,所提出的荷电状态估计方法适用于快速变温环境下的各类电池工况,在随机采样噪声干扰下估计结果的均方根误差均在1.3%以内。

改进无模型自适应迭代学习的直线电机滑模控制

二维直线电机具有非线性、多变量及强耦合等特点,其精确模型无法获得,同时,在实际过程中由于参数摄动及扰动而造成的运行不稳定现象,致使对其跟踪控制十分困难。针对以上问题,根据无模型自适应迭代学习控制不依赖被控系统精确数学模型的特点,及滑模控制具有可设计且与对象参数和扰动无关的滑动模态,提出一种改进无模型自适应迭代学习的滑模结构复合控制策略。在无模型自适应迭代学习控制方案的准则函数中加入误差变化率,并对其收敛性进行分析论证;然后在紧格式动态线性化基础上,设计指数趋近律滑模控制,使改进无模型自适应迭代学习的滑模控制复合策略能够克服不稳定现象并具有很强的鲁棒性,从而进一步提高系统响应速度和控制精度。最后通过仿真和实物验证,控制精度稳定在1μm范围内,并与其他控制方案相比,验证了所提方法的准确性和有效性。

基于改进四叉树和比例边界有限元法的自适应设计域拓扑优化方法

针对大型结构拓扑优化计算成本高和固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)在优化后结构边界处求解精度低的问题,提出了一种基于SIMP法的自适应设计域(ADD)拓扑优化方法。将改进四叉树法应用在拓扑优化的过程中,通过自动划分不同等级的网格单元来减少网格数量、减轻计算负担并提高边界处求解精度;采用比例边界有限元法(SBFEM)实时计算划分后结构的有限元信息,解决了不同等级网格间悬挂节点的问题。所提方法可在初始网格相对较少的情况下得到更加精确的结果,大幅度地降低了计算成本。数值算例结果表明,所提方法在最终结构边界处精度相同的情况下,计算时间最快可缩短为原来的1/100,可以为后续降低大型结构拓扑优化的计算成本提供参考。

GNSS/SINS组合导航系统的改进变分贝叶斯自适应滤波算法

针对系统噪声及测量噪声统计量不准确的组合导航系统线性高斯状态模型,提出一种组合导航系统的改进变分贝叶斯自适应滤波算法(modified variational Bayesian adaptive filter,MVBAKF)。首先,选择Wishart分布作为已知均值的高斯分布协方差矩阵的共轭先验,并给出测量噪声方差、状态向量及其预测误差协方差矩阵的联合概率分布函数;然后,利用变分贝叶斯方法给出测量噪声方差及状态向量预测误差协方差矩阵的计算公式,进而提出具有迭代性质的MVBAKF算法;最后,进行基于MVBAKF算法的GNSS/SINS组合导航系统仿真实验。结果表明,相对于传统VBAKF算法,MVBAKF算法可较准确地估计测量噪声方差,有效克服系统噪声统计量不准确对滤波精度的影响,进而提高组合导航系统的滤波精度。

基于改进粒子群算法的自适应构网型变流器控制策略

构网型控制是一种改善新能源高渗透率下电力系统稳定性问题的技术手段。针对传统构网型变流器均采用固定参数控制而未能发挥出最佳调频效果这一问题,基于构网型变流器控制参数可调的特点,提出一种自适应控制策略,以优化构网型变流器的输出并改善电力系统的动态特性。首先,通过仿真实验得到典型构网型变流器虚拟惯量和阻尼系数在大功率事件下对系统动态特性的影响;其次,研究典型构网型变流器的频率曲线与功角曲线,提出包含频率偏差和频率变化率的自适应构网型变流器控制策略;然后,通过改进粒子群算法对自适应控制策略涉及参数进行整定;最后,基于MATLAB/Simulink搭建的微电网模型,验证所提控制策略的稳定性与鲁棒性。仿真结果表明,所提控制策略可以自适应改变控制参数,使构网型变流器的输出能够满足系统各个阶段的不同需求,优化电力系统的动态特性。

自适应STWF与改进OMP的滚动轴承微弱故障诊断方法

针对工业环境中随机冲击干扰下滚动轴承微弱故障特征提取难题,提出一种基于自适应短时维纳滤波(Adaptive Short Time Wiener Filtering,ASTWF)和改进正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)的滚动轴承故障特征提取方法。该方法首先采用包络峭度和随余比(Random Shocks and Margin Ratio,RMR)作为联合判据,界定窗长界限并自适应确定STWF最优窗长参数,进而将随机冲击干扰从测试信号中分离出来;然后,利用立方包络自相关谱估计信号中周期频率,构造周期原子库,降低匹配原子冗余度;最后,利用相似性理论优化匹配追踪迭代终止条件,并结合周期原子库,实现弱故障冲击特征快速、准确提取。根据仿真信号和通过变速箱下线检测所得工程数据,可验证所提出方法可有效识别随机冲击干扰下的滚动轴承微弱故障特征。对比最小熵形态反卷积(Minimum Entropy Morphological Deconvolution,MEMD)方法对于随机冲击干扰下滚动轴承微弱故障特征提取效果,发现所提出方法具有更好的故障特征提取能力;与经典OMP方法相比,所提出改进OMP方法信号重构速度提升66%。

锂离子电池模型参数辨识的改进自适应FFRLS算法研究

为了提高锂离子电池模型参数辨识的准确性和鲁棒性。以递归最小二乘法(FFRLS)为基础,采用了一种经过改进的自适应FFRLS算法,通过分数阶阶乘设计实现了对模型参数的逐步辨识。这种算法的特点在于其自适应性,能够更好地适应电池系统的非线性和复杂性。通过在不同工况下对锂离子电池模型进行参数辨识和研究得到了大量的实验数据。结果显示,相较于传统方法,改进的自适应FFRLS算法在处理电池系统的复杂性和非线性特性方面取得了显著的改进。通过优化算法,为电池管理系统提供了更为精确的模型。这对于改善对电池性能的监控和控制具有重要意义,有助于提高电池的使用寿命和安全性。

基于改进自适应趋近率的永磁同步电机无模型控制系统设计

传统的速度环控制在永磁同步电机负载突变时,会引起转速波动较大从而影响电机运行的稳定性,为了抑制转速波动,并实现电机转速的快速响应,采用了一种基于扩展滑模扰动观测器的改进型趋近率控制方法;新算法通过引入含有外部扰动的电机运动方程,并将扰动进行扩展分析,建立了扰动观测器的数学模型,增加扰动观测的准确性;为了减少滑模控制器的抖振,提高响应速度,提出了一种改进型的滑模趋近率,新控制器采用增益自适应、幂次自适应的方法,实现动态调节控制增益的目的;将新算法分别与基于传统指数趋近律的无模型算法和PI控制策略进行仿真对比,仿真结果验证了所提控制策略在提高系统响应速度以及抗干扰能力方面的优异性能。

基于Allan方差的改进自适应滤波SINS/GNSS导航算法

针对系统噪声和量测噪声均发生变化时,现有自适应卡尔曼滤波容易发散导致SINS/GNSS导航精度下降的问题,提出了一种基于Allan方差的改进自适应滤波SINS/GNSS导航算法。该方法在对自适应滤波进行改进的基础上,结合Allan方差估计法计算量测噪声协方差阵,克服了自适应滤波中噪声参数耦合以及高维度系统出现奇异性导致滤波发散问题,并利用残差χ2故障检测法对系统状态进行判断,对遗忘因子进行动态调整,对噪声特性跟踪效果更快速,相比其他改进方法简单易实现。仿真结果表明,与卡尔曼滤波,Sage-Husa自适应滤波相比,所提出的算法对噪声有较好的估计效果,且导航精度更高,滤波稳定性更好,速度均方误差平均可比传统Kalman滤波提高49.06%,较Sage-Husa自适应滤波提高27.19%;位置均方误差平均可比传统Kalman滤波提高41.12%,较Sage-Husa自适应滤波提高19.79%。

基于改进跟踪微分器与前馈的模糊自适应PID控制

经典PID控制器在工程领域应用广泛,但其快速性和超调量之间不能很好地实现协调控制,且误差信号在经典意义上不可微,导致微分难以被有效利用。基于此,在典型跟踪微分器研究的基础上,采用一种具有良好的动态响应和滤波功能的改进非线性跟踪微分器对输入信号进行快速、无超调跟踪。并结合前馈控制和模糊自适应PID控制提升系统的稳定性和快速性,设计了一种基于改进跟踪微分器与前馈的模糊自适应PID控制器。以移相全桥变换器为控制对象,用经典PID与其进行对比分析。仿真与实验波形分析发现,所提控制器的鲁棒性更高,同时可将调节时间缩短至40%,响应速度也更快。

基于改进粒子滤波的微电网频率自适应控制方法研究

当前,微电网频率自适应控制方法无法准确求取系统内部频率指令,导致控制频率偏差值较大。针对这一问题,提出基于改进粒子滤波的微电网频率自适应控制方法。根据微电网系统的结构,对节点逆变器和多源负荷进行分别建模。采用同调函数对系统子模型进行拟合,构建微电网系统等值模型。引入改进粒子滤波算法提取原始频率时间序列中的高频分量,并结合粒子归一化权重计算系统内部频率调度函数,以获取准确的频率指令,从而完成初始功率的分配。采用模糊逻辑原理设计频率自适应控制器,实现对微电网频率的自适应控制。以含分布式电源的微电网系统作为仿真案例进行试验。试验结果表明,利用所提方法对系统的频率波动进行控制,所得到的控制频率偏差值始终在0.05以下。该研究实现了微电网频率自适应,且控制频率偏差值较低、整体控制效果较好。

基于改进下垂的光伏发电并网自适应控制策略

为保证光伏发电并网后电力系统的稳定、安全运行,本文基于改进下垂的光伏发电并网自适应控制策略,以光伏发电并网结构为基础,分析光伏并网暂态过电压的形成机理,确定其形成的核心因素是整流站交流母线处的无功功率,因此采用下垂控制策略控制光伏侧整流器交流母线无功功率,同时采用非线性函数优化下垂控制策略的系数进行,避免下垂系数突变并提升控制精度。测试结果显示,该控制策略可最大程度发挥光伏整流器的无功调节能力,根据无功功率的调节和分配实现暂态过电压控制。

基于改进樽海鞘群算法的飞行器航迹自适应控制系统设计

飞行器在实际飞行过程中会受到风力、气流等外界干扰,会引起飞行器轨迹离期望轨迹,导致传感器获取的飞行器状态信息存在误差;为及时反馈飞行器的飞行状态,设计基于改进樽海鞘群算法的飞行器航迹自适应控制系统;改装姿态角测量传感器、位置测量传感器、空速计等传感器,调整处理器与航迹控制器的内部结构,实现硬件系统的优化设计;根据飞行器飞行任务,规划飞行器期望航迹作为系统的控制目标;利用改进樽海鞘群算法自适应检测飞行器位姿,计算气压、风速等飞行环境参数,在考虑飞行环境干扰的情况下,通过当前飞行器位姿与目标航迹的比对,得出飞行器航迹控制量的求解结果,通过控制指令的执行,实现系统的航迹自适应控制功能;实验结果表明,所设计系统应用下飞行器直线、曲线航迹控制偏差的平均值分别为0.8 km、2.1 km,飞行器的抖振幅值为2.5 dB。