双有源桥DC/DC变换器无偏模型预测控制策略

针对传统双有源桥(DAB)DC/DC变换器控制策略由于调节时间过长导致其动态响应能力较差的问题,提出了基于开环估计补偿的DAB无偏模型预测控制策略。所提控制方法基于DAB状态空间模型进行控制建模并采用开环估计补偿以消除模型误差,然后利用滚动优化算法求解代价函数来获得最优化控制效果。仿真和实验结果表明所提DAB控制方法控制效果好、电压常值跟踪能力强且动态响应迅速。

质子交换膜燃料电池性能优化控制

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的热管理,是影响PEMFC安全、稳定、高效运行的核心关键因素。该文在分析PEMFC热管理子系统的结构,以及关键组成部件(包括空气压缩机、冷却液循环泵和冷却风扇)的工作原理基础上,首先搭建耦合热管理子系统的PEMFC非线性仿真模型,进一步将其简化处理得到用于控制的线性模型;在此基础上,设计基于卡尔曼滤波的状态观测器,以实现对状态和不可测量扰动的估计,从而消除模型稳态误差;随后设计目标计算器,以净输出功率跟踪误差最小化和系统效率最大化为目标,对PEMFC系统工作状态进行优化;进而基于线性控制模型,设计无偏显式模型预测控制(offset-free explicit model predictive control,offset-free EMPC),对优化工作状态进行跟踪控制;最后,搭建一个软件在环(softwareintheloop,Si L)测试平台,通过与传统MPC控制策略的仿真结果对比可得,无偏EMPC控制策略可以显著将净输出功率的平均跟踪误差绝对值从344.29W减小到82.19W,系统效率从40.32%提升到46.56%,算法平均单步计算耗时从26ms降低到11.8ms,并且可以约束PEMFC系统运行在稳定和安全的工况。

无偏模型预测控制综述

无偏(静差)模型预测控制(Model predictive control,MPC)的设计目标是使被控变量渐近地跟踪设定值,这类控制方法直接关系到闭环系统的跟踪性能和抗扰性能.由于可以有效处理不可测扰动、模型失配等,无偏MPC具有很强的工程应用价值,但是在理论方面并没有得到充分重视.近30年来,围绕无偏MPC的原理、分析和设计展开了一系列的研究工作,并取得了系统性的研究成果.当前的一些研究结果大多分散在不同的参考文献中,缺少全面的梳理和呈现.本文的主要工作包括回顾常见无偏控制方法,综述当前无偏MPC的研究进展,并探讨一些潜在的研究方向.

分布曲线对象的无偏模型预测控制算法

随着系统总体性能要求的提高,分布曲线对象的控制问题成为研究热点。分布曲线对象是通过宏观的操作手段控制微观的输出曲线,不是任意形状的目标曲线都是能无偏跟踪的。提出了一种分布曲线对象的无偏模型预测控制算法。该方法首先采用B样条模型进行分布曲线对象的描述,其次通过复合梯形方法对滚动优化命题进行离散化,最后采用二次规划方法进行无偏目标曲线计算,以实现无偏控制。仿真结果表明了算法的有效性。

基于定数截尾样本监控Weibull分布形状参数的控制图设计

基于定数截尾样本提出了单侧和双侧ARL无偏控制图监控Weibull分布形状参数的变化.提出的控制图仅依赖于样本容量n,失效数r和指定的受控平均链长ARL_O.利用模拟方法研究了常见(r,n)组合下提出的控制图在失控状态下的平均链长性质.模拟结果显示,对于形状参数小和中等的向下飘移,文中提出的控制图要优于现有文献的结果.特别是对形状参数中等程度的向下飘移,当失效数r较大时,提出的控制图的平均链长比现有结果小了近一半.由于单侧控制图比双侧控制图能更快地发出报警信号,故建议应尽可能地使用单侧控制图监控形状参数变化.最后用一个例子说明了所提控制图的应用.

无偏显式模型预测控制及其在质子交换膜燃料电池净输出功率跟踪中的应用

考虑质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的净输出功率最优化跟踪问题,提出一种基于显式模型预测控制(Explicit model predictive control,EMPC)的无偏优化控制策略,以实现PEMFC系统在面对模型失配和约束条件的影响下,对期望净输出功率的鲁棒稳态无偏差跟踪,以及将系统工作点调节在最(次)优工作曲线附近,达到效率最优化。首先,对PEMFC系统的非线性特性进行线性化,推导出面向控制器设计的线性控制模型。在此基础上,通过设计状态观测器,实现对状态变量和模型失配度的估计;通过设计目标计算器,实现对最(次)优净输出功率的跟踪和空气压缩机工作边界的约束;通过设计EMPC控制器,对空气压缩机工作边界约束进行松弛,以获得可行的显式解,从而构成无偏EMPC控制策略。最后,搭建硬件在环测试(Hardwareinloop,HiL)平台,基于标准的车用燃料电池堆试验循环工况,通过与传统MPC和EMPC的仿真试验对比,验证所提出的无偏EMPC控制策略可将系统整体工作效率从41%提高到47.6%,输出功率的平均跟踪误差绝对值从0.26 kW降低到0.17 kW,单步平均计算耗时从22.2 ms缩短到2.1 ms。

From phenomena of synchronization to exact synchronization and approximate synchronization for hyperbolic systems

In this survey paper, the synchronization will be initially studied for infinite dimensional dynamical systems of partial differential equations instead of finite dimensional systems of ordinary differential equations,and will be connected with the control theory via boundary controls in a finite time interval. More precisely,various kinds of exact boundary synchronization and approximate boundary synchronization will be introduced and realized by means of fewer boundary controls for a coupled system of wave equations with Dirichlet boundary controls. Moreover, as necessary conditions for various kinds of approximate boundary synchronization, criteria of Kalman's type are obtained. Finally, some prospects will be given.