应用混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略

传统磁轴承三电平调制策略在数字控制系统中存在控制延迟问题,影响电流纹波抑制效果。针对上述问题,提出一种基于混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略。基于混杂系统理论,建立混合逻辑动态模型,统一表征出驱动电路充电、放电和续流工作模态,实现三电平调制;结合模型预测控制理论,将所建立的混合逻辑动态模型作为预测模型,预测磁轴承的控制电流,实现对控制延迟的补偿,并将预测控制电流送入到代价函数中,得出驱动电路的最优控制信号;基于所提调制策略构建了磁轴承控制系统,并与传统调制策略进行对比。仿真结果表明:在轻载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)策略,电流纹波分别降低了49.90%和49.87%;在中载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略,电流纹波分别降低了49.99%和49.84%;在重载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略,电流纹波分别降低了50.08%和49.77%。在三电平调制机制的基础上,所提调制策略能够有效补偿一个采样周期的控制延迟,达到降低电流纹波的效果。

基于混合逻辑动态模型的PMSM系统开路故障诊断方法

针对永磁同步电机驱动系统功率器件开路故障问题,提出了一种基于混合逻辑动态模型和剩余电流的开路故障诊断方法,以提高永磁同步电机驱动系统的安全性与可靠性。通过研究电机驱动系统离散开关信号和连续电流状态变量,建立永磁同步电机系统的混合逻辑动态模型对电机电流进行估计;然后,利用估计模型与实际电流的残差极性与残差间的差值极性作为诊断特征量,通过查找设计的故障状态表以实现故障器件定位。该方法利用控制策略中已使用的变量实现开路故障诊断,避免使用额外的传感器,并且可有效消除转速和负载变化对诊断结果准确性的影响。仿真与实验结果表明,该方法具有诊断时间短、准确度高、鲁棒性强等优点,且诊断时间均小于基本电流周期的60%。

基于混合逻辑动态模型的三相逆变电路有限控制集模型预测控制策略

逆变电路传统开关函数模型只能描述电路的控制变迁而忽略了电路的条件变迁,为此,建立了三相逆变电路混合逻辑动态(mixed logical dynamical,MLD)模型。在此基础上,将其作为预测模型,提出了电路的有限控制集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)策略。FCS-MPC充分考虑了电路的离散特性,选择有限控制集中使目标函数值最小的开关状态作为电路开关管的控制信号,从而控制电路的输出电压,无需任何调制器,可简化MPC的优化问题。此外,基于全维状态观测器设计了电路负载电流观测器,增强了控制器的鲁棒性。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

基于混合逻辑动态模型的混杂系统预测控制

针对过程工业控制对象的混杂特性 ,采用基于混合逻辑动态模型的预测控制策略。给出混杂系统的建模方法 ,并对其稳定性进行分析。仿真结果表明基于混合逻辑动态模型的预测控制能使混杂系统跟踪设定值并满足操作约束 。

基于混合逻辑动态模型的热水器群态势感知及调控策略

信息物理融合为需求侧负荷资源调控日益显著的实时性需求提供支撑。针对面向新能源消纳的热水器实时调控需求,基于混合逻辑动态模型,提出热水器负荷群的态势感知（situational awareness,SA）及调控策略。首先引入SA架构支撑系统的分析与预测实现;并基于混合系统理论构建热水器群混合逻辑动态（mixed logical dynamic,MLD）模型,将热水器的连续温度状态、离散开关切换以及用户行为集成于同一信息物理模型架构,进而通过引入多个逻辑变量降低求解难度;此外,提出基于变值权重的优化控制策略提升热水器群调控的灵活性和有效性。最后通过算例仿真验证所提模型及控制策略具有良好的适用性。

基于混合逻辑动态模型和故障事件识别向量的新型逆变电路故障诊断

逆变电路传统开关函数模型只描述电路的控制变迁,而忽略了电路的条件变迁,这可能导致主要故障信息丢失。为此,建立了新型逆变电路的混合逻辑动态模型,该模型可准确描述电路条件变迁时的状态特征。在此基础之上,考虑到基于事件辨识的电力电子电路故障诊断方法难以用于离散事件较多的电路,利用电路的混合逻辑动态模型建立电路故障事件的故障模型,引入故障事件识别向量的概念,仅通过对电路故障事件进行辨识实现故障诊断。算例结果验证了该方法的有效性。

DC/DC变换器混合逻辑动态建模与约束优化控制策略

针对电力电子电路DC/DC(直流-直流)变换器同时存在着连续动态和离散切换两种不同类型的的混杂特性,引入N步建模方法,推导出DC/DC变换器的混合逻辑动态模型,用来描述变换器的动态特性、切换规律和系统中的约束关系。在此基础上,考虑控制输入约束和系统状态约束,应用混合整数模型预测控制方法,建立以脉冲宽度调制(PWM)为控制方式的DC/DC变换器状态反馈最优控制系统。数值仿真结果表明:DC/DC变换器基于混合逻辑动态建模的可行性,及在此基础上设计的优化控制系统具有良好的动态特性,并能满足系统的约束限制。

基于混合逻辑动态的MPPT建模仿真

针对光伏阵列的输出特性,分析最大功率点跟踪的控制原理,通过建立混合逻辑动态模型,提出一种新的MPPT控制算法--基于混合逻辑动态的功率预测控制算法。与扰动观察法进行比较,仿真结果表明该算法不但可实现对最大功率点的跟踪,同时也可改善整个光伏系统的动态性能,保证最大功率点跟踪的精准性,实现整个系统控制的快速性,验证了该算法的优越性。

基于混和逻辑动态模型的混杂电力系统及其电压稳定性分析方法研究

为了满足大规模互联电力系统安全与经济协调优化的目标,在分析了一些不同混杂电力系统模型基础上,提出了混和逻辑动态(MLD mixed logic dynamic)电力系统模型,并利用分叉与拓扑理论,针对所设计混杂电力系统模型,探讨了能否以及如何利用非线性的分析方法分析所设计系统的稳定性。文章提出了一种混杂逻辑动态电力系统模型稳定性的分叉理论分析方法,并对此方法加以具体分析,从而得出分叉理论是考察混杂电力系统稳定性的一种有效方法,并展望了分叉理论在混杂系统研究的应用前景。

基于混合逻辑动态法的污水处理除氮过程的优化控制

应用混合逻辑动态系统法 (MLD) ,对活性污泥 1号模型 (ASM1)进行了简化 ,利用有关活性污泥法的专家经验 ,建立了连续进水间歇曝气活性污泥法除氮动态模型 .再采用预测控制的方法对该过程进行优化控制 ,通过仿真结果可知 :将MLD法应用到活性污泥法建模和优化控制中 ,可以更加深入地挖掘相关的专家经验知识 ,并将这些专家经验知识和连续变量模型相结合 ,使模型更加精确 ,控制和优化的效果更好 .为污水处理领域研究提供了一条新的途径 .

基于混合逻辑动态模型的变速风力机全工况运行的控制研究

从风力机运行特性出发,结合风力机在不同工况点的非线性模型,引入混合逻辑动态模型的建模方法,建立风力机全工况运行下的混杂系统模型,并在此模型的基础上,引入经过扩展的广义预测控制算法,实现风力机全工况运行的最优控制。仿真结果表明:在风速变化的情况下,该控制策略依然可以保证风力机稳定运行,并获得最大功率输出。

基于混合逻辑动态的制造系统建模方法研究

针对制造系统中连续和离散并存的混杂特性,在分析目前混杂系统典型建模方法的基础上,提出采用针对复杂工业过程、集成控制对象定性知识和逻辑规则的混合逻辑动态(MLD)模型对制造系统进行建模方法研究,讨论了制造系统抽象的一般规律,建立了一个具体制造生产线的MLD模型,为今后相关性能分析和控制器设计奠定了基础。

汽车电子ABS控制参数混合逻辑动态自标定研究

采用软硬件协同设计方法,提出基于汽车电子子系统模块化统一建模的动态仿真测试方法。参照汽车电子电控单元参数的匹配方法,提出了基于CCP协议在线调整ABS参数的匹配方法,并从理论上研究了基于MLD(Mixed Logical Dynamical)系统的ABS控制参数自动标定算法。并通过求解MIQP问题为ECU-ABS控制解出一个优化的控制序列。以ABS开发为例进行了说明和测试,对监控标定系统进行了试验,建立了完整的电控参数标定仿真、实验流程。提出的方法对其它汽车电子嵌入式实时软件开发,缩短调试、路试周期具有重要的意义。

焊接机器人运动过程混合逻辑动态建模方法

针对焊接机器人运动过程中连续和离散并存的混杂特性,采用混合逻辑动态建模框架研究焊接机器人运动过程建模问题,建立焊接机器人运动过程MLD模型,并利用该模型进行焊接实验.结果表明,该模型可以更全面地描述焊接机器人运动过程.

混合逻辑动态系统的预测控制器设计

介绍了混合逻辑动态(MLD)系统及其预测控制的优化问题,使MLD系统在满足操作约束的情况下能稳定在期望的稳态值上,同时尽可能地考虑用启发规则表示的定性知识。根据混合逻辑动态系统的标准形式,转化为混合整数二次规划(MIQP)的问题,同时获得它的数学描述。应用相应的混合整数二次规划解题器实施滚动优化技术,在参量可以调整的情况下,得到较好的控制效果。并以三槽水位模型(混合逻辑动态系统的Benchmark问题)作为仿真实例,仿真结果表明了预测控制的良好性能。

基于混合逻辑动态的过程控制实验装置故障检测

通过将故障表示为二进制变量建立混合逻辑动态故障模型,利用滚动时域估计(MHE)方法将故障检测问题转化为混杂预测控制问题。将基于MHE的故障检测方法用于三容水箱过程实验装置进行故障检测仿真研究,建立了实验装置在执行器部件故障下的混合逻辑动态(MLD)模型,研究了利用MHE对实验装置进行状态估计和故障检测的方法。对其中产生的混合整数二次规划问题则利用改进的离散微粒群(DPSO)算法进行求解。控制结果和故障检测结果表明了本文算法的有效性,更有助于对预测控制算法和故障检测技术的理解与应用。

基于混合逻辑动态的混杂系统研究及应用

综述了一种在工业领域中使用的混杂系统建模方法,即基于混合逻辑动态MLD(Mixed Logic Dynamic)的建模方法。分析了在该建模框架下系统的可观性、可控性、形式验证、稳定性、状态估计及故障检测、最优控制和预测控制,并且以水电厂为例讨论了该方法在实际工程中的应用。基于MLD的混杂系统研究目前仍处于起步阶段,在理论上混杂系统预测控制、最优控制、多目标控制及混合整数二次规划求解都有待研究,在应用上如何根据不同问题有效地建模混杂系统也有待研究。

基于离散演化映射的DC/DC变换器混合逻辑动态建模

针对传统DC/DC变换器模型存在计算量大、进行了大量近似、不能反映电流纹波特性等不足,有机结合哈密顿原理和混杂系统理论,提出基于离散演化映射的DC/DC变换器混合逻辑动态建模方法。以Buck变换器为例,首先采用变分积分器对其进行离散化得到离散演化映射模型,然后基于混杂系统理论将CCM和DCM模式进行统一,进而得到混合逻辑动态模型。结果表明,所建立模型计算量小、精确度高,能完整描述系统的各个工作状态且能反映电感电流纹波等动态特性,为DC/DC变换器建模方法提供了新的思路。

基于混合逻辑动态模型的电力牵引传动系统硬件在环仿真

为涵盖牵引变流器所有可能开关状态以及进一步减小硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真步长,该文提出一种基于混合逻辑动态(mixed logical dynamic,MLD)模型的电力牵引传动系统HIL仿真,并于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)上实现。结合开关器件驱动信号,推导不同电流、电压条件下的开关函数逻辑表达式,依此建立二重化单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器和三相PWM逆变器的MLD模型。合理分配系统各模块计算顺序,使系统计算步长约束在500ns内。HIL仿真与Simulink仿真对比,结果验证了HIL仿真的正确性和有效性。相较于基于通用处理器的HIL仿真,MLD模型和FPGA的结合进一步减小了仿真步长,能及时反应开关动作。

热风炉混合逻辑动态模型的研究

机理建模热风炉燃烧期和送风期2个数学模型，差分方法解析求解其机理模型。采用子空间辨识的方法，分别求取热风炉燃烧期和送风期机理模型的状态方程，将热风炉间歇工作过程视为混杂系统，建立热风炉整个工作过程的混合逻辑动态控制模型，仿真研究动态模型与实际运行数据的对应关系。对比研究表明，动态模型能够更好的反映热风炉工作过程，达到热风炉蓄热和换热过程的充分而且平稳，可以指导运行中的热风炉，进行模型分析和优化设计操控方案。