复合坐标系跨临界液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定增长高效预测方法

针对混合动力专用内燃机实际运行的跨临界条件,传统方法对于主导可燃混合气形成质量的液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定性分析方法难以实现跨临界宽范围的有效预测。采用复合坐标系方法,建立跨临界强对流环境的等效液滴不稳定性高效预测模型,分别采用全局扩散动力学模型、热力学控制模型及局部液滴表面切向不稳定模型。在全局坐标系模型可以通过模态坐标变换求得解析解,局部坐标系引入势函数等,提高求解速度。而对于可实用性流体计算仿真模型,可通过无量纲物理参数描述不同跨临界条件下空气动力、惯性力、黏性力、表面张力、加速度等控制因素的变化规律,以及其对液滴表面切向和法向不稳定波增长的影响规律。结果表明:液滴表面的空气动力仍然支配着跨临界条件液滴表面切向不稳定波的发展;压力增大时,液相雷诺数控制的流动特性减小与欧尼索控制的液滴黏性力减弱基本抵消;环境温度增加时,雷诺数表征的流动特性对Kelvin-Helmholtz波增长的贡献越来越小,液滴的惯性力影响也越来越弱。

有界扰动系统高效鲁棒预测控制器设计

具有有界扰动的有约束线性系统是一类常见的不确定系统.针对此类系统,本文借鉴扰动不变集方法,通过离线设计两个椭圆不变集以降低以往设计的保守性,进而提出一种有界扰动系统的高效鲁棒预测控制器(SD-ERPC)的设计方法.该方法能够较好地处理扰动对系统的影响,在减小控制器在线计算量的同时,扩大原ERPC设计的初始可行域,且具有较好的控制性能.文中给出了SD-ERPC控制器可行性和鲁棒稳定性的理论证明,并通过仿真算例验证了该控制器的有效性.

基于高效MPC的活性污泥水处理系统控制

针对具多胞描述不确定性的污水处理控制系统,基于高效预测控制策略(EMPC)设计保性能的控制器。首先给出变参数活性污泥系统的状态空间模型,根据工况特点将其转化为多胞不确定模型,然后结合二次性能指标,通过在线求解凸规划问题,导出保证系统鲁棒渐近稳定的反馈控制律,最后以污水处理厂的处理能力为例,对设计的控制器进行仿真,结果表明,控制器能够保证系统闭环稳定,具有良好的控制效果。

带有欺骗攻击的区间二型T-S模糊系统的高效模型预测控制

研究欺骗攻击影响下的区间二型T-S模糊系统的高效模型预测控制(efficient model predictive control,EMPC)问题.考虑到数据从传感器节点传输到控制器节点受到欺骗攻击的影响,设计一种EMPC框架下基于状态观测器的输出反馈控制器.首先,针对能量有界的欺骗攻击,构建辅助优化问题,离线求解终端约束集以及满足系统H2安全的固定反馈控制增益和观测器增益;其次,引入摄动量提供控制自由度,离线求解增广系统的不变集,通过最大化该不变集在原状态空间的投影得到初始可行域;然后,在线优化摄动量得到满意的控制律,确保系统在欺骗攻击影响下的安全性;最后,给出所提出的EMPC算法理论可行性和系统安全性的证明,并通过仿真实例验证所提出算法的有效性.

一种基于衰减集结的鲁棒预测控制器

高效鲁棒预测控制(ERPC)是一种在线计算量较小,且控制性能较好的鲁棒预测控制算法.但采用单一椭圆不变集的设计方法存在保守性.本文采用衰减集结策略,通过离线设计在系统状态空间中投影彼此正交的两个椭圆不变集,在线进行凸组合的方法设计ERPC控制器,使系统初始可行域进一步扩大,并在一定程度上改善了控制性能.