无数学模型的非线性约束单目标系统优化方法改进

为提高无法准确建立数学模型的非线性约束单目标系统优化问题的寻优精度,并考虑获取样本的代价,提出一种基于支持向量机和免疫粒子群算法的组合方法（support vector machine and immune particle swarm optimization,SVM-IPSO）.首先,运用支持向量机构建非线性约束单目标系统预测模型,然后,采用引入了免疫系统自我调节机制的免疫粒子群算法在预测模型的基础上对系统寻优.与基于BP神经网络和粒子群算法的组合方法（BP and particle swarm optimization,BP-PSO）进行仿真实验对比,同时,通过减少训练样本,研究了在训练样本较少情况下两种方法的寻优效果.实验结果表明,在相同样本数量条件下,SVM-IPSO方法具有更高的优化能力,并且当样本数量减少时,相比BP-PSO方法,SVM-IPSO方法仍能获得更稳定且更准确的系统寻优值.因此,SVM-IPSO方法为实际中此类问题提供了一个新的更优的解决途径.

基于约束非线性规划的励磁系统参数优化

对励磁系统模型进行了研究,提出了一种新的励磁系统参数优化方法。为了使励磁系统满足性能指标的要求,实现最佳控制,采用了各种不同的控制目标准则。基于不同控制目标准则得出励磁系统参数优化模型,参数优化的目标函数是含多变量的复杂的非线性函数,且含有不等式约束。引入惩罚项将含约束优化问题转化为无约束优化问题,然后采用单纯形替换法求出可变参数全局最优解。以IEEE AC2型励磁系统标准模型为例,基于6种不同控制目标准则,采用约束多变量非线性规划方法,通过程序设计与模型仿真相结合对励磁系统参数进行优化。对小偏差信号作用下的励磁系统各种暂态响应指标进行比较分析,结果表明所提出的基于约束非线性规划的励磁系统参数优化的方法是有效、可行的。

一类对称非线性系统及其约束广义预测控制

针对随机广义Hammerstein模型的"不对称性"和控制问题,分析了其不能描述"对称非线性系统"的原因,在模型中加入控制输入的符号函数,提出可描述"对称非线性系统"的改进模型。对超二次型目标函数的不合理性,在其中加入控制输入的符号函数,提出一个合理的超二次型目标函数。从而给出约束广义预测控制算法,适用于开环不稳定的"非最小相位"系统。对一些控制算法有稳态偏差和控制输入不收敛于以原点为中心的变化域内的问题,采用目标函数形式的切换,提出了相应的控制策略。采用投影梯度算法和变尺度算法求解目标函数的最优解。仿真研究表明了上述研究的合理性和有效性。

基于非线性预报-校正内点法的电力系统无功优化研究

在非线性原?对偶内点法的基础上引入了预报-校正技术,使改进后的非线性预报-校正内点法获得了较纯原-对偶内点法更大的迭代步长,从而加速了算法的收敛。应用该方法求解电力系统无功优化问题时能有效处理目标函数中的大量不等式约束。IEEE14节点、IEEE30节点、IEEE57节点和IEEE118节点系统的仿真结果表明,该算法收敛快、鲁棒性好。

基于控制思想求解非线性规划问题的李雅普诺夫方法

为了高效求解非线性规划问题,对一种基于控制思想的新颖方法——李雅普诺夫方法——进行了研究.该方法将约束非线性规划问题转化为一个动态系统,基于系统的动态特性给出原优化问题的最优解.分别针对单目标和多目标的非线性规划问题,对算法的收敛性进行了分析,给出了算法在应用时松弛变量、增益因子等关键参数的取值建议.大量数值算例验证了上述收敛性及参数取值建议的正确性,表明了该方法在求解非线性规划问题时的巨大潜力和新颖性.

非线性同伦参数在不可行性探测中的数值分析

以发电机的有功耗量作为目标函数,以发电机功率输出的上下限、节点电压的上下限作为变量型不等式约束条件,以节点潮流方程作为等式约束构成最优潮流的数学模型,运用非线性同伦内点法求解最优潮流问题.对IEEE6、IEEE118节点试验系统的计算表明,其计算结果与运用内点法所得的结果十分接近,同时能够及时探测出不可行情况.

空气弹簧悬架系统减振器的优化设计

为了解决现有的悬架理论难以指导非线性空气悬架系统减振器设计的问题,以提高车辆行驶平顺性为目标,对减振器的主要结构参数进行了优化设计.首先采用四阶龙格-库塔方法,分析了空气悬架的动力学特性及其随系统阻尼的变化规律.考虑到非线性悬架动力学特性对减振器的速度特性和位移特性都比较敏感,常用的线性和分段线性阻尼力计算模型不能满足要求,建立并验证了双作用筒式减振器的物理模型,通过对其阻尼特性进行参数研究,选取影响较大的阻尼阀孔径和复原阀、压缩阀最大开度为设计变量,以车身加权加速度和轮胎相对动载荷为目标函数,遵循悬架动挠度和轮胎动载荷的设计要求,采用约束NSGA-Ⅱ算法对减振器结构参数进行了优化.仿真计算结果显示,采用优化的减振器设计,车身加权加速度、车轮相对动载荷和悬架动挠度的均方根值分别降低了25.67%、18.59%和10.0%,车辆的行驶平顺性得到了提升.

基于悬链线的系泊系统优化设计

运用悬链线、几何受力分析、非线性约束优化等方法求解基于悬链线的系泊系统优化设计的3个问题,得到在给定条件下,系泊系统的状态数据以及在未定条件下怎样选择最优锚链、重物球配置来设计系泊系统。利用躺底和不躺底的悬链线公式,计算出使锚链躺底的临界风速ν_0,再根据锚链的不同形态,对两种风速下的系统,借助于非线性方程组计算求解,通过建立非线性约束优化模型,求出重物球质量m_1上下限。而在极端条件下,重新整合目标函数和约束条件,获得新的多目标非线性约束优化模型,把吃水深度和钢桶倾斜角度作为约束条件,用浮标游动区域为目标对模型优化。

基于定频MPC的飞跨电容储能双向直流变换器低频波动功率抑制策略

为抑制直流母线低频波动功率对储能系统的影响,以飞跨电容双向直流变换器为研究对象,提出基于单目标定频模型预测控制(model predictive control,MPC)低频波动功率抑制策略。为降低传统MPC算法的运算负荷,通过对变换器数学模型进行分析,提出一种单目标定频MPC控制算法。该算法仅需通过电感电流单目标约束函数,即可实现对系统电流及双端飞跨电容电压的控制,无须对两端飞跨电容电压进行独立寻优,极大地降低了计算量。为实现对储能系统低频波动功率的抑制,引入低频波动功率抑制算法,通过与所提MPC算法的融合,使最终控制方案能够在实现储能控制目标的前提下,具备低频波动功率抑制能力,且保持良好的动态性能。通过搭建小功率实验平台对所提控制策略的有效性进行了验证。

优化补偿电容器配置软件的方法

优化补偿电容器配置软件的目的就是在保证供电系统安全可靠性及良好的电能质量的前提下, 使供电系统运行的经济性最好。优化配置问题可以用数学上的非线性规划问题来描述, 即求满足一定条件的目标函数的最小值。求解过程中对目标函数和等式约束采用拉格郎日乘子法处理, 对不等式约束采用罚函数法进行处理, 将有约束条件的非线性规划问题转化为无约束条件的非线性规划问题, 具体的求解方法采用收敛性较好的共轭梯度法, 减少了计算时间。

拦截弹多约束预设性能制导控制一体化设计

为提高制导控制系统的性能,在拦截空中目标的末制导段,基于预设性能控制与动态面控制方法设计了一种一体化导引控制律。建立了具有非匹配不确定性的制导控制一体化模型。分析了拦截过程中拦截弹受到的攻击角约束和输入饱和约束,针对执行器受限,建立了辅助系统将受限系统转化为非受限系统。针对非受限系统,在动态面控制的基础上,利用预设性能趋近律,使跟踪误差按预设性能收敛,确保视线角、视线角速率、攻角跟踪误差在有限时间内收敛至预设范围内,以满足零控拦截条件和攻击角约束。运用Lyapunov函数稳定性理论严谨地证明了终端视线角跟踪误差、视线角速率的有限时间收敛性,以及系统的一致最终有界性。为保证控制律的执行,设计了非线性观测器对攻角进行观测,利用自适应律对模型不确定性进行估计。最后进行仿真实验,结果表明,所提设计方法能够使拦截弹在打击具有不同机动形式的目标时,均具备较好的导引控制性能。

动态交互式决策支持系统

本文介绍了动态交互式决策支持系统(DIDASS)的基本思想及其实现,并给出了一个数值例子。