A new control method based on the lattice hydrodynamic model considering the double flux difference

A new feedback control method is derived based on the lattice hydrodynamic model in a single lane. A signal based on the double flux difference is designed in the lattice hydrodynamic model to suppress the traffic jam. The stability of the model is analyzed by using the new control method. The advantage of the new model with and without the effect of double flux difference is explored by the numerical simulation. The numerical simulations demonstrate that the traffic jam can be alleviated by the control signal.

Modeling and Analysis of Submerged Arc Weld Power Supply Based on Double Closed-Loop Control

According to the soft-switching pulsed SAW (Submerged arc weld) weld power supply based on the double closed-loop constant current control mode, a small signal mathematic model of main circuit of soft-switching SAW inverter was established by applying the method of three-terminal switching device modeling method, and the math-ematic model of double closed-loop phase-shift control system circuit was established by applying the method of state-space averaging method. Dynamic performance of the inverter was analyzed on base of the established math-ematic model, and the tested wave of dynamic performance was shown by experimentation. Research and experimentation show that relation between structure of the power source circuit and dynamic performance of the controlling system can be announced by the established mathematic model, which provides development of power supply and optimized design of controlling parameter with theoretical guidance.

Application of Fuzzy Logic Controller to Level Control of Twin-Roll Strip Casting

An intelligent fuzzy-PID controller consisting of fuzzy logic controller and PID controller was developed to control the molten steel level of twin-roll strip caster.Additionally,a feedforward differential PID controller was used for stopper position control in order to avoid differential kick.It is proved by simulation that the proposed intelligent controller is able to obtain zero steady state error asymptotically and the control system is robust due to its fuggy behavior of the controller.

计及风力发电机转速安全约束的DFIG一次调频模型预测控制策略

针对传统方法控制双馈感应发电机(DFIG)的调频效果过于依赖参数整定的问题,该文提出了一种基于模型预测控制(MPC),计及转速安全约束的风力发电机参与一次调频控制策略。该方法结合风力发电机动力学模型与频率响应模型建立预测模型,通过线性回归方法变参考值将风力发电机转速的稳定性纳入考虑。相较于虚拟惯性控制等方法将系统频率偏差与转子动能直接关联,该文方法通过建立全新的预测模型,实时统筹考虑整个系统的状态信息,无需反复调整参数,在考虑转速安全性的同时兼顾全局性能。最后,通过实际算例分析验证了该文调频策略的有效性以及相对现有方法的优越性。

基于有限时间干扰观测器的改进模型水下机器人自适应鲁棒容错控制

针对无人水下机器人(unmanned underwater vehicle,UUV)工作中存在的执行器故障,在系统不确定性与外界干扰下,提出一种基于有限时间扰动观测器(finite time disturbance observer,FTDO),并结合改进模型的自适应鲁棒容错控制方法。一方面,FTDO能在有限时间内对外界环境干扰进行估计;另一方面利用滑模控制加上径向基神经网络(radial basis function neyral network,RBF)的万能逼近特性,建立带有执行器故障的输入补偿;其中改进模型的引入解决了系统不确定性导致的输入饱和,提高了稳定性与鲁棒性;其次采用一种新型的双幂趋近律使滑模量在更短时间收敛到稳态误差界内;仿真与水池实验结果表明了所提方法相对于滑模控制有着更好的容错效果。

基于直接转矩控制的双矢量直接电压模型预测控制策略

模型预测控制(Model predictive control,MPC)是目前电力电子领域研究较为广泛的一种控制策略,不需要调制环节,具有动态响应快、容易实现多目标灵活控制、简单且容易实施等特点。但是这种控制方法由于存在循环寻优的计算过程,算法计算量较大且对控制器的要求较高,不利于实际应用。参考直接转矩控制思想,提出一种双矢量直接电压模型预测控制(Double vector based-direct voltage predictive control,2VB-DVPC)策略,这种控制方式利用查表法省去繁琐的循环寻优计算过程,减少了控制算法的计算量。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建传统MPC与2VB-DVPC的仿真模型进行仿真对比,仿真结果验证了所提2VB-DVPC控制策略在保证动稳态性能的情况下,能够有效减少算法的计算量,并且能够固定平均开关频率,降低了谐波滤除的难度。

基于扩张状态观测器的双母管系统预测控制

双母管式机组较为广泛地应用于热电联产机组中,但由于多炉多机和2根大容量母管互相影响,导致热电负荷跟踪不及时,母管压力控制自动化水平较低。为此,针对双母管系统的非线性、强耦合、大迟延特性,设计了基于广义扩张状态观测器的多模型预测控制(generalized extended state observer based muti-model predictive control,GESOMMPC)方法。首先,建立了基于间隙度量(gap-metric)的多模型控制对象用于逼近非线性系统;其次,设计了扩张状态观测器估计系统耦合的集总扰动,并作为前馈信号输入到预测控制器中;最后,设计基于扰动前馈的多模型预测控制器实现对双母管系统的控制。实验结果表明,相对于PID方法,所提方法在满足电热负荷的同时,可以在允许范围内保持母管压力稳定,且动态偏差更小,过渡过程时间更短。

一种基于模糊规则切换的Fuzzy-PID双模控制器

设计了一种基于偏差和偏差变化率的模糊规则切换Fuzzy-PID双模控制器,避免了传统Fuzzy-PID双模控制阈值切换是由程序自动进行切换,而存在的阈值如何选取及切换扰动等问题.给出了本控制器的控制性能,如鲁棒性、跟踪性和抗干扰能力与PID和常规Fuzzy-PID双模控制的仿真比较.

桥式起重机分布式质量吊重系统双摆滑模控制

随着吊装作业的多元化发展,起重机吊装对象也从传统的质点式吊重向分布式质量吊重方向发展。针对桥式起重机在吊装分布式质量吊重时吊重的大摆角抑制和小车定位控制问题,提出了两种基于滑模控制理论的、用于吊重消摆和小车快速定位的方法。首先,综合考虑了桥式起重机吊装对象的结构特征、小车电机的驱动特性、摩擦阻力以及环境中的随机扰动对吊装作业的影响,建立了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学模型;然后,设计了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学普通滑模控制器(OSMC)和分层滑模控制器(HSMC),采用Lyapunov函数和Barbalat引理证明了闭环系统的稳定性;最后,利用数值仿真研究了OSMC和HSMC在分布式质量吊重减摆控制方面的性能差异。仿真及研究结果表明:与OSMC相比,采用HSMC不仅可以在12 s内实现小车精确定位目的,而且可以实现对分布式质量吊重在5°~9°摆动范围下的快速抑制目的,完成了对系统状态变量的有效控制;同时,对比结果表明HSMC对起重机系统内部和外部扰动变化有很强的鲁棒性和抗干扰性。

孤网模式下水轮机调速系统广义预测控制应用方法

针对孤网模式下水电机组PID控制策略鲁棒性差的缺点,提出基于双模型、实时反馈线性化、非线性特性补偿器和广义预测控制器的自适应广义预测控制策略(Adaptive Generalized Predictive Control,AGPC),以实现对水电站全工况实时最优控制。首先基于BP神经网络和改进樽海鞘算法构建高精度非线性水轮机模型,并结合PID控制器、引水系统、随动系统、发电机等模块搭建非线性水轮机调节系统仿真平台,然后通过定量计算揭示广义预测控制器直接应用于非线性水轮机调节系统的不合理性。进一步,结合实时反馈线性化和基于预估控制信号设计的水轮机非线性特性补偿器,提出孤网模式下广义预测控制器在水电站应用策略。最后,搭建了基于AGPC的非线性水轮机调节系统仿真平台,并以某电站真实数据验证了所提控制策略适用性、可靠性以及优良的鲁棒性。

Bifurcation and optimal control for an infectious disease model with the impact of information

A nonlinear infectious disease model with information-influenced vaccination behavior and contact patterns is proposed in this paper,and the impact of information related to disease prevalence on increasing vaccination coverage and reducing disease incidence during the outbreak is considered.First,we perform the analysis for the existence of equilibria and the stability properties of the proposed model.In particular,the geometric approach is used to obtain the sufficient condition which guarantees the global asymptotic stability of the unique endemic equilibrium Ee when the basic reproduction number Ro>1.Second,mathematical derivation combined with numerical simulation shows the existence of the double Hopf bifurcation around Ee.Third,based on the numerical results,it is shown that the information coverage and the average information delay may lead to more complex dynamical behaviors.Finally,the optimal control problem is established with information-infuenced vaccination and treatment as control variables.The corresponding optimal paths are obtained analytically by using Pontryagin's maximum principle,and the applicability and validity of virous intervention strategies for the proposed controls are presented by numerical experiments.

复合式高速无人直升机飞行力学建模及操纵策略研究

双螺旋桨复合式高速无人直升机同时具备了直升机和固定翼飞机的优势,是目前高速飞行器的研究热门之一。针对双螺旋桨复合式高速无人直升机进行了飞行力学相关分析和操纵策略研究。首先,以干扰因子的方式构建旋翼对机翼的气动干扰模型,机身模型采用风洞实验数据,然后,建立该直升机的非线性飞行动力学模型。针对操纵冗余问题,提出一种操纵策略,以权重系数来分配操纵通道,通过添加平均螺距杆纵向通道,由螺旋桨平均螺距控制前飞速度。在此基础上进行配平,实现了各个杆操纵量在3个模式间的光滑过渡,从而验证了操纵策略的合理性。

基于双积分滑模控制的DAB电压控制研究

提出一种基于双积分滑模控制的双向有源全桥(DAB)DC-DC变换器电压控制策略,该策略在模型精度要求低、控制器设计流程简单的情况下,可以获得良好的控制效果。首先,基于单移相调制方式建立变换器的降阶模型。然后,采用双积分滑模控制理论设计变换器的输出电压控制器。设计过程通过引入时域分析法进行滑模面系数的选取分析。最后,仿真和实验结果表明了所提控制策略的有效性。

矢量控制变频器在高炉探尺传动系统中的应用研究

介绍了炼铁冶金高炉探尺传动系统变频改造,在探尺传统控制工艺基础上利用6SE70变频器的自由功能块,构建了基于双稳速控制模型的转矩控制方式,以此进行变频调速,并简要介绍了变频器其他参数的设置。

双U/f下垂控制下双极MMC-HVDC系统交流阻抗建模及稳定性分析

基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统(modular multilevel converter-based high voltage direct current,MMC-HVDC)常采用双极接线方式以提高系统功率输送能力和可靠性。然而目前对于风电场经柔直外送系统的稳定性研究集中于单极接线方式,孤岛直驱风电场与采用不同双极协调控制的双极MMC-HVDC互联系统小信号稳定性问题还有待进一步探究。该文首先考虑频率耦合特性、参考系初相位和直流侧耦合特性的影响,分别建立了采用双U/f下垂控制和定U/f-P/Q控制的双极MMC-HVDC系统交流侧等效SISO阻抗模型,并详细分析了金属回线阻抗和双极间功率均分度对交流阻抗特性的影响。接着对比研究了两种协调控制中共有控制环路和特有控制环路对交流侧负电阻特性及互联系统稳定性的影响规律。最后,孤岛直驱风电场经两种双极协调控制下双极MMC-HVDC外送系统Matlab/Simulink时域仿真结果和硬件在环半实物实时仿真实验结果验证了所提出的小信号阻抗模型的精确性和稳定性分析结论的有效性。

一种喷口控制的多目标约束设计方法

为克服试凑法在控制回路参数优化中的局限性,针对涡扇发动机在加力状态易出现喷口摆动的不协调现象,考虑喷口双环控制结构工作特点,采用按需正向设计策略,按照控制系统时域、频域性能指标设计要求,制定兼顾频域、时域性能要求的内、外环协调控制的设计目标准则,提出一种喷口控制的多目标约束的差分进化内外环控制参数自整定优化设计方法,在双转子涡扇发动机非线性模型上进行闭环控制系统仿真验证。结果表明:在飞行高度从0增加到10 km、飞行马赫数从0加速到0.9的起飞和爬升状态进入加力过程以及平飞中保持飞行马赫数不变的关断加力过程中,发动机未出现喷口摆动等现象,涡轮落压比最大相对误差不大于1.5%,喷口闭环控制系统具有期望的伺服跟踪和抗飞行条件变化干扰能力。

基于改进灰色模型的集中供热温控方法研究

随着国家“双碳”政策的持续推进与发力,节能减排问题越来越受到关注。城镇范围内的集中供热系统作为目前最常见的取暖方式,耗能十分巨大,因而在保证舒适度的前提下,实现供热能耗的降低意义重大。对常见的集中供热温控方法进行分析,充分挖掘实际温度与温控面板设定温度误差的变化趋势,对历史误差序列进行改进灰色模型预测,获得预测误差,将实际误差与预测误差同时作为模糊控制的输入,建立模糊规则使模糊控制器输出调节参数,共同调节PID控制,减小误差,使原有控制策略提前响应,调控系统趋向平衡,减少过程能耗,以达到节能减排目的。通过MATLAB仿真实验,结果表明该方法响应及时,实现了舒适度前提下的节能,有助于“双碳”目标的实现。

基于Fuzzy-PID双模控制的磁悬浮转子系统控制器设计

文章针对磁悬浮轴承转子系统的开环不稳定和强烈非线性特性,在常规PID控制和模糊控制的基础上提出了一种基于模糊规则的Fuzzy-PID双模控制器结构。这种控制结构充分结合了传统PID和模糊控制的优势,使系统不但具有良好的稳态特性,而且还有很不错的动态响应特性。为了解决模糊控制器与常规PID之间功能的切换问题,采用了一种基于模糊逻辑的切换方式。通过仿真分析表明,应用Fuzzy-PID双模控制的磁悬浮轴承-转子系统的瞬态稳定和稳态性能,比单独使用PID控制器或模糊控制器有很大的提高。

基于反步法控制器的双缸液压系统同步运动控制研究

由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步控制结构中;分别搭建基于反步法控制器和PID控制器的双缸同步控制系统AMESim与Simulink联合仿真模型,并进行联合仿真。结果表明:与PID控制器相比,从阶跃响应方面看,反步法控制器最大同步误差减小了62.3%,调定时间减少了26.96%;从正弦跟踪能力方面看,反步法控制器滞后性显著降低,并且能够满足双缸同步控制要求。

新能源农机用双永磁游标电机的模型预测电流控制

模块化双永磁游标电机兼具高转矩密度和低铁耗,适用于低速大转矩的直驱应用领域。针对新能源农机用模块化双永磁游标电机控制系统存在的转矩脉动大、电流谐波多和转速波动大等问题,提出一种基于改进式模型预测电流控制策略。相比于传统模型预测电流控制,提出的控制策略采用双矢量模型预测电流控制,在每个控制周期内可同时选择2个任意电压矢量组合作用,扩大了电压矢量的选择和幅值调节范围,可进行更准确的电流控制。同时,考虑系统延迟,在预测控制中加入电流延迟补偿环节。仿真结果表明,所提的控制策略可有效减小转矩脉动、电流谐波和转速波动,提升系统的控制性能。