Ethernet控制网络及其应用

介绍了以太控制网络产生的背景,全面论证了以太网络作为工业控制网络的可行性和优越性,简单介绍了其现状,详细说明了其典型应用,并辩证地估计了其发展前景。

跟网型变换器的小扰动同步稳定机理分析与致稳控制

弱电网下,跟网型变换器易出现因阻尼不足导致的小扰动同步失稳问题。为此,该文借鉴复转矩分析理论,计及复杂控制耦合,建立跟网型变换器的复转矩模型。量化多环控制耦合、线路阻抗、控制参数等因素对系统阻尼转矩的影响,从阻尼的角度揭示跟网型变换器的小扰动同步失稳机理。根据理论分析,提出一种基于相位补偿的锁相环阻尼重塑控制策略,通过补偿多环控制耦合引入的负阻尼,增强变换器的小扰动同步稳定性。最后,开展相应的仿真与实验,验证理论分析的正确性与改进控制策略的有效性。

网联自动驾驶货车编队规划与控制研究综述

物流运输联盟内开展货车编队运行,有望成为未来物流运输降低运营成本的新形态。本文以网联自动驾驶货车编队规划与控制为研究对象,通过文献检索来分析网联自动驾驶货车编队的关键技术与研究现状。从市场应用角度,分析目前实现货车编队市场应用面临的挑战,以及相关利益方之间的成本分配问题。从技术方法视角,围绕网联自动驾驶编队规划与运作控制问题,解读相关技术内涵与实现方法。通过评述网联自动驾驶编队技术研究现状,总结该领域未来研究方向,旨在为研究者掌握该方向发展脉络提供参考。

基于动态级联自抗扰的交流微网直流母线稳压控制

为解决交流微网DC-AC变换器受到外界扰动影响而导致控制效果不佳以及直流母线电压振荡现象的问题,设计了一种动态级联自抗扰稳压控制策略。首先,在初始状态观测器的基础上引入了新的观测器,形成级联观测器线性自抗扰控制结构,并且设计动态调节因子对观测器增益参数进行在线优化调节。其次,在扰动观测器的基础上给出动态因子的优化整定范围,并根据跟踪性能和抗扰性能的频率特性曲线对系统的抗扰性和稳定性进行了理论分析,说明了观测参数与控制参数对系统综合性能的影响,并得到最优参数的整定范围。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建交流微网的数字仿真实验模型,并设计多种仿真工况,将所提控制策略与其他控制策略进行对比验证。证明了所设计的控制策略的正确性和优异性,说明了所提控制策略具备较好的电压振荡抑制能力,提高了电压稳定性。

外部干扰和随机DoS攻击下的网联车安全H∞队列控制

针对网联车队列系统易受到干扰和拒绝服务(Denial of service, DoS)攻击问题,提出一种外部干扰和随机DoS攻击作用下的网联车安全H∞队列控制方法.首先,采用马尔科夫随机过程,将网联车随机DoS攻击特性建模为一个随机通信拓扑切换模型,据此设计网联车安全队列控制协议.然后,采用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)技术计算安全队列控制器参数,并应用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论,建立在外部扰动和随机DoS攻击下队列系统稳定性充分条件.在此基础上,分析得到该队列闭环系统的弦稳定性充分条件.最后,通过7辆车组成的队列系统对比仿真实验,验证该方法的优越性.

基于储能PCS并联的微网谐振抑制及稳定控制

微网系统中的储能电力电子接口变换器通常呈并联结构,且通过LCL滤波器连接到公共母线。LCL滤波器自身具有谐振问题,特别是在储能PCS并联系统中,频域分析结果中存在额外的正向谐振尖峰和反向谐振尖峰。此处在分析微网中带有LCL滤波器的储能并联逆变器系统谐振特性的基础上,采用基于双二阶滤波器的主动阻尼方法,在不引入额外的传感器和控制闭环的情况下,对并联系统中多对不稳定极点同时进行调整。该方法通过在控制系统中添加两对零极点,改变根轨迹的走向,使得多对不稳定极点均移动到z平面单位圆之内,因此系统稳定性得以保证。基于dSPACE1103搭建的实时硬件在环实验平台验证了理论分析结果。

基于混合型MMC的柔性直流电网故障电流阻断控制策略

柔性直流电网是实现大规模可再生能源发电汇集、输送和并网的有效手段。针对基于混合型MMC的直流故障电流阻断方案会引起功率传输中断的问题,本文提出了一种混合型MMC负压控制与超高速机械开关协调配合的故障电流阻断方法,该方法能够快速阻断故障电流并维持非故障线路的功率传输。通过分析故障电流组成及关键影响因素,确定了换流站的控制目标,基于全桥子模块的电压调节自由度,提出了利用混合型MMC输出负压主动吸收故障电流的控制策略,并设计了其与超高速机械开关的协调配合方案,实现故障的可靠隔离。最后,基于RTLAB实时数字仿真平台搭建了四端柔性直流电网仿真模型,仿真结果表明,本文提出的方法可快速阻断直流故障电流,缩短直流电网功率恢复时间,提高系统安全稳定性。

基于改进虚拟同步发电机的构网型并联储能逆变器控制研究

针对构网型变换器预同步过程时电力系统频率电压稳定性低导致变换器并网失败的问题,提出一种基于改进线性自抗扰控制(LADRC)的构网型变换器预同步控制策略。首先,采用无锁相环(PLL)控制策略,通过相位偏差的反馈控制对网侧电压的相位和幅值进行快速同步追踪,可避免因PLL精度较低和响应速度慢而引起的电力系统稳定性降低的问题。在此基础上,在有功频率支路模块的角频率输出端引入LADRC,这可以有效解决预同步控制过程中变换器输出电压频率存在过冲的问题,从而确保构网型变换器预同步控制顺利进行最终实现成功并网。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建基于改进LADRC的构网型变换器预同步控制模型并进行仿真验证,结果表明所提控制策略可以有效抑制系统频率震荡,并能够加速系统预同步进程,确保构网型变换器安全运行最终实现成功并网,仿真结果验证了所提方法的有效性。

附加阻尼控制下风电机组机网耦合载荷建模及分析

针对附加阻尼控制下风电机组机械载荷问题,开展风电机组机网耦合载荷建模及载荷特性分析研究。采用FAST与Matlab/Simulink软件联合方法,建立综合考虑机组机械特性和电气特性的并网风电机组机网耦合载荷模型。采用所建模型开展附加阻尼控制对机组机械载荷影响的仿真分析,并复现附加阻尼控制下风电机组机械系统与电力系统的机网共振现象。结果表明,所建模型能够表征附加阻尼控制下风电机组机械系统与电力系统的耦合互作用,系统低频振荡会导致机组关键结构出现明显振动载荷,且系统振荡频率与机组机械结构固有振动频率接近时两者共振会急剧加大机组振动载荷。

构网逆变电源故障穿越控制策略及其对保护影响的研究综述

构网(grid-forming,GFM)逆变电源(inverter-based resources,IBRs)可模拟传统同步电机行为,自主提供电压以及惯量支撑,是实现高比例新能源接入电网的必然途径。继电保护是保障电力系统安全稳定运行的第一道防线,其动作性能取决于对系统故障特征的辨识能力,而构网逆变电源主导下电力系统的故障特征则与逆变电源的物理极限和控制策略高度相关。该文首先梳理了典型构网逆变电源在正常及故障穿越时的控制策略及特点;进而归纳了电源的简化等值模型及故障特性分析研究成果;最后,总结了构网型逆变电源并网系统相关的保护技术研究现状,初步评述了构网逆变电源对当前保护技术的影响以及该领域未来所面临的问题。

基于滑模变结构的混合微电网接口变换器双向下垂控制

由于混合微电网中的交直流子网具有不同的动态特性,当系统发生负荷突变时,会在双向接口变换器(bidirectional interface converter, BIC)两侧子网间产生功率波动,使交流母线频率和直流母线电压动态响应变差,为此提出了基于分数阶滑模控制器(fractional order sliding mode controller, FOSMC)的双向下垂控制策略。将具有鲁棒性强、响应速度快和抗干扰能力强的滑模变结构控制引入到BIC的控制中,得到改进型的分数阶滑模控制器,以改善系统的暂态响应过程。通过Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型,在多种工况下验证了该控制策略的有效性。与传统双向下垂控制相比,该控制算法可以在保证系统原有稳态特性的同时,加快整个系统的响应速度,抑制暂态过程中BIC传输功率的瞬间波动,减小功率波动对交直流子网母线的反作用,提高整个系统的动态性能和抗扰动性能。

船舶岸电变流器用构网型电流矢量控制

船舶岸电变流器作为靠港船舶新的供电电源,可极大地降低船舶靠港时船用同步发电机重质柴油燃烧所带来的NOx、SOx和柴油颗粒等污染物。为保证船舶供电的连续性,岸电侧与船电侧电源多采用预同步方式完成不断电切换,然而可能会因两侧电压非理想的相位差而诱发电流冲击,进而导致岸电与船电电源切换失败。因此,该文首先提出船舶岸电变流器用构网型电流矢量控制策略,其实施于锁相环确定的船电两相同步旋转坐标系中,可在无预同步的前提下完成岸电变流器无冲击自整步并入船电系统,同时通过幅频电压-矢量电流级联闭环完成对船舶岸电变流器输出电压幅值和频率的有效调控。然后,建立构网型电流矢量控制数学模型,并基于此分析控制带宽对控制系统相位稳定裕度、电压跟踪能力以及对负载电流的抗扰能力。最后,通过Satrsim MT 8020硬件在环测试,验证了所提构网型电流矢量控制策略的有效性。

高速铁路三维控制网粗差实时判别方法研究

高速铁路三维控制网外业观测易受不利环境因素影响,难免存在测量粗差,为了尽早识别测量粗差,提高外业数据质量及后续平差结果的精度,需进行三维控制网粗差实时判别方法的研究。根据三维控制网网形及其特点,详细分析三维控制网闭合环的类型,采用三维控制网(Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类)22种闭合环进行闭合差计算;同时,基于协方差传播定律构建闭合环校核边中误差的数学模型,以2倍闭合环相对中误差为限差,判别三维控制网外业数据质量。研究表明,三维控制网网形具有较强的规律性和对称性,在完成归整后,可使用1/7000,1/13000和1/23000为对应闭合环的极限误差进行粗差判别。研究结果表明,在三维控制网外业数据观测过程中,采用该方法能够实时判别并发现测量粗差,有利于以最小代价进行现场补测,从而提高三维控制网数据可靠性和数据质量。

高海拔低纬度灌区GNSS控制网投影变形问题研究

针对高海拔低纬度地区,GNSS控制网存在投影变形的问题,如何选取合理的投影面和投影带建立坐标系,从而控制投影变形小于2.5 cm/km是问题的关键。文章从理论上分析长度变形的影响规律,提出合理的解决方法,通过工程案例验证该方法在实际工程中应用的可行性。

基于自抗扰控制的并网逆变器环流抑制策略

谐波交互是影响微网正常运行的主要扰动之一,为此带来的谐波谐振和谐波环流等问题备受关注。环流抑制是确保微网系统可靠工作的关键技术,为应对双闭环PI控制受扰动情况下抑制环流效果不佳,提出了一种基于自抗扰控制的多逆变器并联环流抑制策略,由线性扩张状态观测器对扰动进行估计并进行反馈补偿,配合独有的带宽法调参改善多逆变器并联均流控制效果。文章的主要内容是:建立了逆变器拓扑结构,进行环流的数学物理机理分析,通过两台逆变器并联在并网情况下的MATLAB仿真,证明了并联系统在扰动存在的条件下,自抗扰控制对环流有较好的抑制能力,使系统有很好的动态响应性能和均流效果,提高了并联系统的抗扰能力和可靠性。

高比例新能源接入下的历史策略库辅助源网荷储协同实时电压控制研究

随着“双碳”目标的推进,储能、充电桩等用户侧新型负荷设备数量增多。在此背景下,由于量测条件不满足造成的不可观测区域将直接导致传统的电压控制方法难以完成对分布式电源的精准调控。为解决上述问题,提出一种基于蜣螂优化算法(DBO)的极限学习机(ELM)构建历史策略库,用以辅助源网荷储协同实时电压控制的方法,可实现对配电网电压实时精确控制。首先介绍了基于近似灵敏度计算的电压控制方法,然后介绍了DBO改进的极限学习机和历史策略库的概念及结合应用方法,构建了以基于近似灵敏度计算的电网节点有功及无功功率为输入,母线期望电压为输出的ELM模型。模型输出的母线电压作为控制依据,进一步转换为下发的用户侧可调设备调节指令。仿真算例的结果验证了所提方法的有效性和优越性。

叠合板钢筋网片柔性生产线控制系统研究

针对当前叠合板钢筋网片生产过程中调试效率低的问题,提出了一套适用于装配式建筑领域的叠合板钢筋网片柔性生产线,通过灵活调整网片间距,实现网片柔性化生产。为解决叠合板钢筋网片柔性生产线中的控制器分配问题,建立了安装空间、网络传输距离与制造成本相结合的多目标优化模型,运用增强精英保留的多目标遗传算法对模型进行求解。计算结果表明:优化后的方案可以有效降低成本,保证网络传输,为设计一套安装便利、传输稳定及低成本的生产线控制系统提供了理论依据。

基于BP神经网络的集中供热二次网回水温度预测控制研究

针对集中供热系统二次管网存在的水力失调问题,设计了二次网水力平衡调节及回水温度预测模型,并实施智能控制策略,以实现二次网回水温度的精准控制。首先,构建BP神经网络预测模型,将此模型的输出视为二次网回水温度给定值;其次,在整个系统控制中,实施BP神经网络与PID控制器相结合的策略,进行二次网回水温度的控制。以高邑县某小区换热站数据为基础,通过阶跃响应曲线法建立二次网回水温度控制系统的数学模型,并通过BP-PID控制进行仿真实验。实验结果表明,与传统PID控制器相比,BP-PID控制器具有调节时间短、超调量小的优点,能够快速达到平稳状态。

面向异常行为的邮件访问控制网关的设计与实现

高校邮件系统平均每月面临数万次的暴力破解认证攻击,攻击者会使用简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocal,SMTP)认证的方式对高校师生邮件账号进行暴力破解认证,尤其是分布式暴力破解和低频慢速暴力破解难以识别检测,是导致邮件服务器面临资源消耗及账户安全问题的巨大威胁。因此,有必要设计一种面向异常行为的邮件访问控制网关,通过分析邮件日志捕获异常攻击行为,动态阻断恶意互联网协议(Internet Protocal,IP)攻击。测试结果表明,该网关通过分析邮件日志、抽取安全事件、捕获异常行为特征,构建了特征规则;基于漏桶算法捕获低频、分布式暴力破解的恶意IP,联动防火墙实现了对恶意IP的动态封禁及解除;设计、实现访问控制网关并应用于校园网,成功阻断了62%的攻击流量。

利用热网蓄能辅助供热机组调频的控制研究

随着如风电、太阳能等可再生能源的并网,使得火电机组需要进行深度调峰且快速响应调度指令。然而,传统的负荷调节控制方法难以使得机组应对调度指令的频繁变化。火电机组热网包含着大量的管道与热力设备,它们均具有很强的蓄热能力,合理利用其蓄热可在短时间内提升机组负荷响应速度。针对上述问题,对利用热网蓄能辅助供热机组负荷调节进行了研究,并设计了基于调度指令与负荷响应偏差的协调控制系统。仿真结果表明,所设计的协调控制系统能够提高机组负荷响应调度指令的能力,且保证供热压力的稳定。