高性能价格比的1×7混合棒塑料光纤耦合器的研究

提出了使用圆柱形混合棒的 1× 7塑料光纤耦合器 ,它直接使用粗塑料光纤制作混合棒 ,省略了加工难度大、成本高的混合棒拉锥过程 ,因而生产成本较低 ,但也带来了结构性的通道串音。研究了混合棒失配面外接U形光纤光吸收器以降低结构性通道串音的方法 ,制作了实验样品并进行了性能测量。测量结果表明 ,该耦合器的通道串音 <- 4 0dB ,其耦合效率与 1× 7圆锥形混合棒塑料光纤耦合器相同 ,附加损耗可以降至 1.7dB以下 。

1×7圆柱形混合棒塑料光纤耦合器中的串扰及其功率代价

研究1×7圆柱形混合棒塑料光纤耦合器(CMRC)中由于混合棒端面反射造成的结构性串扰,建立不同误码率条件下串扰与功率代价的关系。串扰与功率代价的关系表明,在误码率为10^(-9)的条件下,1×7 CMRC的串扰小于-20dB时其功率代价接近于零。实验制作了1×7 CMRC,测得其端口间串扰为-23.5dB。为了进一步降低1×7 CMRC的串扰,试验了在混合棒的失配面上涂覆光吸收介质的方法。测量结果表明该方法可以使串扰降低5dB。

基于混合两阶段鲁棒的多微网合作优化运行

针对微网独立运行时面临运行成本高,受可再生能源出力和多能负荷功率不确定性影响大等问题,提出一种基于混合两阶段鲁棒优化的多微网合作运行方法。首先,为了应对源荷双重不确定性挑战,在传统两阶段鲁棒优化基础上,提出一种基于多场景数据的最恶劣概率场景驱动的混合两阶段鲁棒优化方法,并采用可并行计算列与约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法来提高求解效率。然后,在建立的多微网点对点分布式能源交易系统框架上,根据纳什谈判理论构造多微网合作成本最小化问题和收益分配问题,并提出一种耦合可并行计算C&CG的交替方向乘子法进行求解。最后,根据各微网不同的贡献率,设计一种基于点对点电能交易贡献度的非对称纳什谈判机制来分配各微网的合作收益。算例结果表明,所提方法能兼顾系统的鲁棒性、经济性和隐私性,并实现每个微网公平合理的收益分配。

1×7圆柱形混合棒塑料光纤耦合器

提出一种新型的使用圆柱形混合棒的 1× 7塑料光纤耦合器。该耦合器直接使用粗塑料光纤制作混合棒 ,与传统的 1× 7圆锥形混合棒塑料光纤耦合器相比省略了成本高的混合棒拉锥过程 ,因而成本较低。对混合棒失配面外接U形光纤光吸收器的 1× 7圆柱形混合棒塑料光纤耦合器进行了理论分析和实验研究 ,实验测量该耦合器的通道串音小于 - 40dB ,其耦合效率接近于 1× 7圆锥形混合棒塑料光纤耦合器。

基于混合型鲁棒输入训练神经网络的非线性数据校正方法及其应用

提出了一种基于混合型鲁棒输入训练神经网络的非线性数据校正模型,在基于过程数据的神经网络模型中引入了反映过程机理的约束方程.根据所提模型的网络结构,采用罚函数法将约束方程加入到网络训练目标函数中,并采用BP算法推导出该网络的学习方法,进而给出了基于该方法的数据校正流程.分别以一个五维非线性系统和某1 000 MW机组1#高加测点为对象进行算例分析,结果表明:所提出的模型能正确检验出测量数据中的不良值,具有良好的鲁棒性;在完成数据校正的同时还能保证重构数据满足相应的系统机理约束条件;在多测点同时发生故障时,也能保证数据校正的准确性和可靠性.

改善转台速率平稳性的混合鲁棒重复控制方法

提出了一种混合形式的鲁棒重复控制方法,来抑制转台速率系统中存在的位置相关周期性扰动.该方法综合了变结构控制和重复控制,重复控制在未知对象模型的情况下抑制周期性扰动,而变结构控制用于镇定不确定性系统和保证重复学习过程收敛.应用李亚普诺夫直接法证明了误差的渐近收敛性.计算机仿真结果表明该方法有效地改善了转台速率系统的平稳性.

NCS的事件触发通讯机制与主被动混合鲁棒容错控制设计

针对具有时变时延的不确定线性网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究了执行器任意失效故障情形下的主被动混合鲁棒容错控制.首先建立基于离散事件触发通讯机制的闭环故障NCS模型,并基于H∞控制思想,设计了鲁棒故障检测观测器;其次通过离线设计的被动鲁棒容错控制器确保系统在已知故障发生时稳定,未知故障发生初期减缓系统性能下降速度;同时利用鲁棒故障检测观测器实时在线检测故障,并重构控制器补偿任意未知故障对系统的影响.最后通过仿真算例验证了文中方法的可行性.

双臂空间机器人惯性空间轨迹跟踪的鲁棒混合自适应控制

讨论了载体位置与姿态均不受控情况下,漂浮基双臂空间机器人系统跟踪惯性空间轨迹的控制问题。为了克服空间机器人系统控制方程关于惯性参数的非线性性质,空间机器人被表示为欠驱动系统,保持了系统动力学方程关于惯性参数的线性关系;对系统的运动学分析表明,联系机械臂末端抓手运动线速度与机器人关节铰速度的Jacobi关系也可以通过增广向量的处理,得到保持惯性参数线性关系的增广广义Jacobi关系。基于以上结果,针对系统参数不确定的情况下,设计了自由漂浮双臂空间机器人跟踪惯性空间期望轨迹的鲁棒混合自适应控制方案。由于在上述系统运动学、动力学分析中耦合了系统动量守恒关系,所提出的控制方案具有不需要测量、反馈机器人载体位置、移动速度、加速度的优点;同时,由于上述控制方案仅在参考速度、加速度的计算中采取了参数调节方式,而在控制部分对不确定参数采用了保持鲁棒性的方法,有效地减少了计算量,有助于缓解空间机器人机载计算机运算能力有限的矛盾。通过对一个平面双臂空间机器人系统的数值仿真,验证了算法的有效性。

带滑移铰空间机器人惯性空间轨迹跟踪的鲁棒混合自适应控制

讨论了载体位置与姿态均不受控制的带滑移铰空间机器人的控制问题。为了克服空间机器人系统控制方程关于惯性参数的非线性性质,空间机器人被表示为欠驱动形式的机器人系统,其优点在于保持了系统动力学方程关于惯性参数的线性性质。对系统的运动学分析表明,联系机械手末端运动速度与机器人关节角速度的增广广义Jacobi关系,亦可以表示为一组惯性参数的线性函数。以此为基础,针对系统参数不确定的情况,设计了空间机器人跟踪惯性空间期望运动轨迹的鲁棒混合自适应控制方案。由于在上述系统运动学、动力学分析中耦合了系统动量守恒关系,提到的控制方案具有不需要测量、反馈空间机器人载体位置及移动的速度、加速度的优点;此外,由于上述控制方案仅在参考速度、加速度的计算中采取了参数调节方式,而在控制部分对不确定参数采用了保持鲁棒性的方法,有效地减少了计算量,有助于缓解机载计算机运算能力有限的矛盾。仿真运算,证实了方法的有效性。

参数不确定空间机械臂系统的鲁棒自适应混合控制

讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机械臂系统的控制问题.对系统运动学、动力学的分析结果表明,结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系以及系统的动力学方程是系统惯性参数的非线性函数.证明了借助于增广变量法可以将系统的增广广义Jacobi矩阵及系统动力学方程表示为一组适当选择的(组合)惯性参数的线性函数.以此为基础,针对系统惯性参数不确定的情况,设计了空间机械臂末端抓手跟踪惯性空间期望轨迹的鲁棒自适应混合控制方案.仿真运算结果证实了方法的有效性.

基于LMI的小灵巧炸弹鲁棒H_∞混合灵敏度BTT控制器设计

考虑小灵巧炸弹(SSB)倾斜转弯(BTT)控制器设计问题,以工程应用为目标,取易于测量的量作为状态变量,建立了SSB全状态可测量BTT弹体模型。按照俯仰/偏航通道和滚转通道,取标准弹道上的1个点建立标称模型,其他6个点建立摄动模型,采用双回路控制方法分别设计了BTT控制器。内回路应用线性二次调节器理论,以降低模型不确定性;外回路基于线性矩阵不等式鲁棒H∞混合灵敏度控制理论,抑制有界摄动和干扰。仿真结果表明,设计的控制器具有期望的动态性和稳定性,能够满足SSB控制要求。

混合H_2/H_∞鲁棒控制器设计

在状态空间描述下,定义了混合H2/H∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这4种典型情况.在二次稳定意义上,讨论了混合H2/H∞的性能指标,及这4种典型情况的混合H2/H∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件.在典型情况分析的基础上,研究一般意义上的混合H2/H∞反馈控制器设计.H2和H∞的干扰输入阵及性能评价函数各不相同时的混合H2/H∞反馈控制器,与H2和H∞控制器设计相似,归结为解两个Riccati方程.但这两个Riccati方程含有参数,最优解要通过搜索这两个参数得到.结果包含了单纯的H2和H∞设计,可看作是H2,H∞和混合H2/H∞的统一设计方法.最后通过一个简单的例子,说明了控制器设计方法的可行性.

计及多时间尺度不确定性的电-氢一体化储能站随机-鲁棒混合规划

考虑源-荷双侧长期不确定性对电-氢一体化储能站规划结果鲁棒性的影响,提出一种计及多时间尺度不确定性的储能站容量规划方法。首先,构建电-氢混合系统结构,并设计储能站主要运行模式;其次,考虑风、光、电、氢的时序相关性,提取考虑短期不确定性的源-荷双侧的时序典型场景,以年综合成本最小为目标,建立基于多场景随机优化的储能站容量规划模型;然后,进一步考虑长期不确定性,基于信息间隙决策理论对规划模型进行改进,提出考虑长-短期不确定性的储能站随机-鲁棒混合规划方法;最后,基于某风光电场历史数据进行仿真验证,并对缺能惩罚成本系数和氢气价格等关键因素进行灵敏度分析。仿真结果表明,所提方法可合理规划电-氢一体化储能站容量,提高电-氢混合系统的风险规避能力。

带参数摄动的车辆底盘的集成鲁棒混合控制研究

提出了一种新的参数摄动离散系统的鲁棒L_2-L_∞/H_∞混合控制综合方法,并将其转化为具有较低保守性的线性矩阵不等式组的凸优化问题。考虑车辆在极限工况具有参数大范围摄动和强非线性特点,利用该方法设计主动前轮转向系统和直接横摆力矩系统集成控制策略。采用Matlab/Simulink与Carsim联合平台进行典型工况仿真分析。结果表明,设计的车辆底盘集成控制器能抑制系统参数大范围摄动和强非线性的影响,改善车辆的操纵稳定性。

基于变流器统一结构模型的光伏高渗透配电网鲁棒自适应动态电压控制

针对光伏高渗透接入配电网可能带来的电压越限问题,提出一种基于变流器统一结构模型的配电网鲁棒自适应动态电压控制方法。区别于现有单一类别的分布式电源控制设计,所提方法可以适应多种控制类型和不同储能配置的分布式电源动态电压控制。首先,通过类比分布式电源的不同控制模型以及分析电压灵敏度关系,实现了不同类型分布式电源控制模型的结构统一,建立基于变流器统一结构模型的配电网整体系统模型;其次,考虑到电网动态运行中负荷变动、电源出力波动以及线路阻抗变化等多种因素带来的模型参数误差,设计了混合鲁棒控制方法,在保证系统快速动态电压反馈控制的同时,抑制此类不确定性对于电压动态控制的影响;此外,考虑到基于理论模型进行的鲁棒控制设计通常难以计及实际运行过程中电源的出力上下限以及功率因数等运行约束要求,因此进一步设计了分布式电源自适应调压控制率,通过与所提鲁棒控制的配合,实现了在控制过程中对功率因数约束和有功调压能力的良好兼顾。最后,IEEE33的仿真结果验证了所提方法的有效性。

鲁棒H_∞次优控制问题

证明了鲁棒H∞ 次优控制问题可以归结为两个代数黎卡提不等式的解。利用不等式形式上的特点 ,还研究H∞/H2 混合次优控制问题 ,并给出了应用实例以说明本结果的有效性。

地震作用下结构振动保性能鲁棒H_2/H_∞控制

针对建筑结构振动控制模型的不确定性,研究了被控建筑结构模型参数不确定性时的保性能鲁棒混合H2/H∞控制问题。将结构模型参数不确定性引入到被控结构状态方程的摄动矩阵之中,基于线性矩阵不等式设计了多目标保性能鲁棒混合H2/H∞鲁棒控制器。该控制器在规定的模型参数变化范围内,使得闭环控制系统同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能。最后,以一个缩尺的多层剪切型建筑结构模型为例,给出了保性能鲁棒混合H2/H∞控制问题的设计过程,验证所提控制方法的有效性。数值分析结果表明,所提出的保性能鲁棒混合H2/H∞控制方法的控制效果明显,能有效地减小结构的地震峰值响应,且控制系统对结构参数不确定性有很强的鲁棒性。

一种嵌入改进海鸥算法的水光储鲁棒控制研究

光伏发电具有间歇性、波动性和预测难的特性,因此需要与其他能源进行互补。常用的方法是利用水电机组的快速响应和储能电池灵活高效的补偿来构建水光储微电网系统。然而,这一系统具有强烈的非线性特性,其稳定性的一个关键问题是频率控制。针对这一问题,设计了基于多目标H_(∞)理论的混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器,主要目标是在暂态下抑制频率振荡。在控制器中嵌入海鸥算法,对海鸥算法进行混沌初始化和参数改进得到一种改进海鸥算法(improved seagull optimization algorithm,ISOA)。利用ISOA对H_(2)/H_(∞)鲁棒控制的加权矩阵系数和范数权重进行参数优化,最终获得最优混合ISOA-H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器。仿真结果表明,所设计的ISOA-H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器在功率扰动和系统参数摄动下能保证水光储系统的频率稳定,并具有满意的动态特性。

双重不确定下低碳多式联运路径优化研究

针对低碳多式联运路径优化中需求和时间不确定的问题,综合考虑直接运输成本、转运成本、时间成本、碳排放成本,建立混合鲁棒随机优化模型,设计基于随机采样的遗传算法并进行有效性检验。通过算例研究比较不同不确定模式下低碳多式联运运输方案及成本,并分析不确定参数的影响。结果表明:不确定模式会影响低碳多式联运的运输决策,需求不确定的鲁棒优化会使总成本增加,时间的不确定性对总成本的影响呈现无明显规律的波浪形变化趋势。由此,多式联运承运企业可以通过综合权衡不确定性的影响、选择合适的最大遗憾值、关注和加强时间约束等方式提高复杂市场情境的应变能力,降低成本提高运营效率,促进运输服务高质量发展。

基于事件触发机制的NCS主被动混合鲁棒H∞容错控制

研究了在离散事件触发机制(DETCS)条件下,网络化控制系统(NCS)的主被动混合鲁棒H_∞容错控制设计方法.针对具有时变时延的不确定线性NCS,在受到外部有限能量扰动的影响下,基于离散事件触发通讯机制,分别设计了正常控制器和被动鲁棒H_∞容错控制器:正常控制器使系统正常运行时能具备良好的动态性能;而当系统发生故障时,通过瞬态切换函数切换至被动鲁棒H_∞容错控制器,确保系统在已知故障发生时不仅稳定而且具有一定的H_∞扰动抑制性能,未知故障发生初期减缓系统性能下降速度.同时,设计了鲁棒H_∞故障检测观测器,实时检测故障,利用自适应补偿控制消除未知故障对系统的影响.最后通过仿真算例验证了所提方法的可行性.