基于荷控忆阻器的混沌电路的Hamilton能量控制

混沌系统在振荡过程中可以产生一系列的能量交换,能量的大小取决于系统的混乱程度。基于能量交换与系统混沌振荡之间的关系,设计了一个含有荷控忆阻器的混沌电路。根据亥姆霍兹定理,计算出该混沌电路的Hamilton能量,研究了电路在电感充放电时的能量变换。利用Hamilton能量作为电路的一个控制项,可以控制电路在不同的状态,调节该控制项的反馈增益,可以有效地控制系统的混沌吸引子到期望状态。仿真结果表明,该控制方法可以有效控制系统的混沌态。

基于优化功率跟随控制的E-REV能量管理策略研究

基于功率跟随控制的增程式电动汽车能量管理策略具有减缓电池寿命衰减与提高车辆NVH性能等优势,但存在阈值参数依赖性强、增程器启停频繁等问题,为此提出了一种基于优化功率跟随控制的E-REV能量管理策略。依据车速、SOC状态与驾驶员的加速踏板力度等信息特征,制定基于功率跟随控制的能量管理策略。在此基础上,针对固定规则参数的局限性,以车辆行驶总成本与SOC变化梯度为目标函数,结合灰狼优化算法对增程器启停功率阈值参数进行优化,减少发动机频繁启停现象。运用Matlab/Simulink搭建控制策略模型,并联合基于Simcenter/AMESIM搭建的整车物理模型进行仿真试验,结果表明:CHTC-LT循环工况下,优化功率跟随控制策略与功率跟随控制策略相比,SOC最大波动值降低了28%,增程器启停次数减少了28.5%,整车燃油经济性提升了6.89%。

基于RPC的同相供电系统供电运行能量多维控制研究

为确保高速铁路安全、可靠、经济运行,提出高速铁路同相供电系统供电运行能量多维控制方法。分析供电系统组成结构与供电过程,利用潮流控制器补偿该系统功率,确保系统稳定运行;结合三相不平衡程度、电压电流波形畸变等指标构建运行能量的最佳负载模型,使传输能量损失降到最低;经过对2个供电臂电流的有功与无功补偿,消除负序电流;制定铁路功率调节器控制策略,获得降压变压器变化情况,保障直流侧电压稳定;再使用比例积分控制器获取电流理想值,得出控制信号,实现供电运行能量多维控制。仿真实验证明,所提多维控制方法能提高三相电流平衡程度,达到均压稳定效果。

基于机器学习的主动配电网能量管理与运行控制

随着分布式资源和灵活负荷广泛接入,配电网正演变成为主动配电网,其能量管理与运行控制面临着巨大挑战:1)海量分布式资源并网使得调控需求大增,同时引入了大量随机性使得运行风险增加,需要挖掘其主动支撑能力;2)分布式资源量大且异动频繁,难以及时维护,配电网模型精度差,基于精确建模的运行控制和优化调度技术的工程应用困难。为应对上述挑战,文中介绍了基于机器学习的理论和方法,提出了“测-辨-控”一体化的主动配电网能量管理与运行控制技术体系,实现少/免模型维护的运行控制与优化调度。同时,分析了以下核心技术:1)配电网弱/无模型实时调控技术,实现自律优化;2)分布式资源集群自适应动态控制技术,实现对电网的主动支撑;3)风险量化的概率优化调度方法,实现风险与经济的平衡。最后,简要介绍了适应含极高比例分布式资源的主动配电网的能量管理与运行控制系统架构。

混合储能聚合商参与能量-调频市场控制策略

提出了一种混合储能聚合商(hybrid energy storage aggregator,HESA)参与能量-调频市场的控制策略。首先,对于独立系统运营商(ISO)发出的调频指令信号进行VMDWVD时频域分析,重构固有模态分量(IMF)生成高频信号与低频信号,分别作为HESA中功率型储能和能量型储能的输入信号。其次,构建了计及多市场价格不确定性的HESA投标与运行策略min-max-min模型,基于列和约束生成算法(C&CG)和强对偶理论对主子问题进行迭代交替求解。最后,基于实际PJM市场的价格、调频信号等数据进行了仿真,验证了HESA主体投标运营策略的有效性。

船舶混合动力系统能量管理预测控制方法研究

针对混合动力系统控制稳定性和节能减排问题,明确模型预测控制在船舶能量管理中的作用、研究现状及趋势。借助CiteSpace对船舶能量管理进行可视化分析,理清了船舶能量管理的发展脉络,并通过不同能量管理策略的对比分析揭示模型预测控制在船舶能量管理中的重要性;从预测建模、优化目标及约束、求解和改进策略等3个方面开展了船舶能量管理预测控制方法的分析;最后从考虑可再生能源的能量管理策略、建模与验证的标准化、协同优化和多维度评估等方面对船舶能量管理预测控制的未来研究进行展望。结果表明:模型预测控制在智能船舶、多能源船舶等复杂的动力系统的实时控制中具有重要潜力。与其他算法结合开展多目标算法融合是提升控制精度和计算实时性的重要途径,开展多维度测试评估有利于推动策略的实船应用。

电动汽车制动能量循环回收智能控制仿真

为提高纯电动汽车的续航能力,保证车辆稳定行驶,提出一种纯电动车辆的制动能量回收控制方法。从多个角度分析纯电动汽车在行驶过程中的能量变动情况,考虑驱动力需要克服的相关阻力,根据车辆各部件的工作效率以及电池充电情况,计算车辆驱动消耗实际电量。分析纯电动汽车制动过程中的动力学以及路面的摩擦因子对制动产生的影响,明确汽车制动时产生的能量损失和影响能量回收的相关因素。为了获得最大的再生能量,在能量回收控制中,以制动的方式进行能量补偿,并将更多的动能用于动力发电机,达到制动能量的回收循环。仿真结果表明,所研究方法对制动能量的回收控制效果较好,回收利用率较为理想。

基于模型预测控制的燃料电池汽车能量管理控制策略研究

为了提高燃料电池汽车的经济性和部件的耐久性,提出一种基于实时模型预测控制(MPC)和庞特里金极小值原理(PMP)的燃料电池混合动力汽车能量管理策略。该策略采用模型预测控制实现燃料电池和电池之间的能量分配,降低总等效氢消耗;通过反向传播神经网络(BPNN)获得预测速度序列,利用极小值原理求解每个预测区间的最优控制问题。与基于规则的策略(RB)相比,该策略可以在保持电池荷电状态稳定的同时减少10.97%的总等效氢消耗量。

基于能量函数和改进虚拟同步控制的低频振荡抑制策略

随着可再生能源发电的普及和电力电子设备装机规模的扩大,电网稳定性显著降低,虚拟同步发电机(VSG)技术近年来备受关注。然而,VSG与同步发电机并网受到扰动时,VSG虚拟转子转速会发生突变,从而引起系统输出大幅度波动。为了抑制这些波动,本文提出一种基于超前滞后控制环的附加功率和惯量的VSG控制方法。通过引入能量函数的概念,得到一种新的控制策略。利用能量函数,分析VSG参数对系统低频振荡的影响,并通过调节VSG参数实现对VSG输出能量的控制,减少VSG与系统之间的能量流动,进而更好地抑制可再生能源发电系统的低频振荡。通过Matlab/Simulink和远宽半实物仿真平台证明了所提策略对可再生能源发电系统低频振荡具有良好的抑制效果。

一种新型PHEV模糊控制能量管理策略研究

基于实际工况仿真设计了一种插电式混合动力汽车的新型能量管理策略,解决了当前模型考虑实际问题少、不能真正发挥动力匹配优势的问题。改进模糊优化算法使模型有更好的适应性,引入荷电状态因子进行车辆能量管理,最大限度减少发动机频繁启停,增加动力电池寿命。实际道路工况下,对比传统CD-CS和瞬时等效油耗最低管理策略,结果表明,车辆能耗优于传统CD-CS能量管理策略,与瞬时等效油耗最低管理策略相近;用电率达到97.1%,并能实现不同初始SOC值情况下的有效控制,更适用于目前复杂工况下的控制,从而达到节能高效的目的。

双浮体直驱波浪发电装置建模分析与基于模型预测控制的能量提取算法研究

基于振荡浮体结构的直驱波浪发电装置具有损耗低、控制灵活等优点,近年来,逐渐成为波浪发电领域的研究热点。双浮体直驱波浪发电装置不需要海上固定平台,能够通过锚系结构在海水中工作,是一种工程可行的直驱波浪发电方案,但其动力学模型更为复杂,相关控制算法缺少实际装置测试。该文通过等效电路的方法对双浮体装置进行建模分析,指出采用张力锚结构可将双浮体装置等效为单浮体装置进行分析,简化控制器的分析与设计,从而建立基于模型预测控制的高效波浪能提取问题。提出一种结合波浪激励力辨识、预测与快速模型预测求解的控制算法,并且设计了双浮体直驱波浪发电装置,在不同波浪条件下进行了相关实验测试。实验结果表明,所提控制算法能够在有效降低运算复杂度的前提下提高装置的波浪能提取效率。

基于支持向量机与模型预测控制的混合动力船舶能量管理策略

为了提高混合动力船舶能量利用效能,提升混合动力船舶燃油经济性,将在线工况识别与实时优化策略相结合,提出了基于支持向量机(support vector machine,SVM)与模型预测控制(model predictive control,MPC)的混合动力船舶能量管理策略。引入SVM理论,使用“美维凯越”号新能源游轮的实船数据,优化核函数类型及关键参数,构建船舶运行4个典型工况的在线识别模型;再通过对船舶当前时刻工况特征参数的分析与判断,确定船舶实时运行工况。以最小燃油消耗和保持储能单元荷电状态(state of charge,SOC)稳定为目标,以主机和复合储能单元之间的实时输出功率为优化变量,以功率需求预测模型为约束条件,构建模型预测控制MPC模型;为提高不同工况下功率需求预测的精度,提出基于多步马尔科夫模型的功率预测模型,并根据实时工况识别结果,更新MPC模型中的功率需求预测模型约束,实现船舶能量实时动态优化。最后,采用小波变换方法,将最优功率解分解成高频信号和低频信号;再根据复合储能单元中不同动力源工作特性的差异,将高频信号和低频信号分别分配给具有高功率密度的超级电容和具有高能量密度的蓄电池。为验证方法的有效性,开展了基于MATLAB的仿真实验,结果表明:在相同工况下,所提策略累计燃油消耗量为4 404.556 1 g,平均燃油消耗率为202.973 7 g/kWh;与基于单一模型预测控制的能量管理策略相比,所提方法可节省燃油消耗4.55%,验证了所提能量管理策略的有效性。

考虑能量恢复的电解铝负荷一次调频自适应控制

大规模新能源接入使得传统调频资源无法满足新型电力系统的调频需求。电解铝作为典型的高载能负荷,其大容量、易调节的负荷特性使其具备极大的调节潜力。文中针对电解铝自身的控制特性,提出一种参数随频率变化的自适应控制策略,通过控制饱和电抗器使电解铝参与一次调频。该策略使得电解铝响应速度较快的同时保持了平稳的出力曲线,并加快了频率的恢复。为保证多次电解铝调频对生产效率、产量的影响较少,文中建立了电解铝参与调频对工艺流程影响的量化模型,并在此基础上提出电解铝参与调频后的能量恢复策略。在保证频率恢复不受较大影响的前提下,尽快使得电解铝回到初始工作状态。最后,通过算例验证了控制策略以及恢复策略的有效性与普适性。

基于模糊控制的燃料电池电动轻卡能量管理策略研究

以某款燃料电池电动轻型卡车作为研究对象,以提高燃料电池系统的经济性和耐久性为目的,利用Matlab/Simulink搭建了燃料电池电动轻卡动力系统仿真模型,对其能量管理策略进行优化。在原模糊控制策略的基础上进行改进,对燃料电池输出功率变化率进行约束,制定了一种改进后的模糊控制策略。将改进后的模糊控制策略与有限状态机控制策略和原模糊控制策略进行对比仿真验证。结果表明,在NEDC和UDDS循环工况下,改进后的模糊控制策略比原模糊控制策略氢耗量分别减少5.65%和8.29%;与有限状态机控制策略相比,改进后的模糊控制策略的氢耗量分别减少16.63%和10.64%,并且改进后的模糊控制策略的燃料电池输出功率波动幅度更小,变化更加稳定,提高了燃料电池系统的经济性和耐久性。

肌肉能量技术对非特异性腰痛患者动态姿势控制和腰神经肌肉功能效果的随机对照试验

目的 探讨肌肉能量技术(MET)对非特异性腰痛患者动态姿势控制能力以及腰部神经肌肉功能的影响。方法 2022年3月至6月,于山东体育学院招募非特异性腰痛在校大学生30例,随机分为对照组(n=15)和干预组(n=15)。对照组进行健康宣教,干预组采用MET进行干预,共4周。干预前后,采用疼痛视觉模拟量表(VAS)、腰部功能障碍指数(ODI)、Y平衡测试和躯干屈曲-放松测试评定腰部神经肌肉功能的变化。结果 干预后,两组VAS评分(|t|> 2.449,P <0.05)均下降,干预组VAS评分显著小于对照组(t=-5.068,P <0.001);干预组ODI评分下降(t=4.785,P <0.001),干预组ODI评分明显小于对照组(t=-2.895,P=0.007);干预组Y平衡测试成绩明显提高(t=-3.662,P=0.003);干预组多裂肌屈曲放松比增加(t=-2.460,P=0.029)。结论 MET能有效改善非特异腰痛患者的疼痛、腰部功能障碍、动态姿势控制和腰部多裂肌屈曲功能。

新一代低压直流供用电系统多工作模式下能量协调控制策略

新一代低压直流供用电系统(low voltage direct current supply and utilization system,LVDCSUS)强调了可再生能源的消纳以及直流用户侧电能产–销–储–用之间的协调统一,为推动直流用户侧灵活参与电力系统运行提供了全新思路。开展LVDCSUS用户侧电能的使用与生产相结合的研究,可有效挖掘直流用户侧的多元化电能资源灵活供给能力,为此该文首先依据LVDCSUS系统能量平衡关系将系统划分为全直流运行、余电上网运行、交流支撑运行3种运行模式;进而给出各模式下满足直流母线电压稳定、储能荷电状态均衡、灵活性电力资源利用三方面整体要求的协调策略;最后建立了多运行模式切换规则,实现通过切换多种运行模式改变能量协调控制策略,使LVDCSUS在稳定运行状态下主动参与电力系统能量互动。仿真结果验证了LVDCSUS多运行模式控制策略的有效性和可靠性。

基于模型预测控制的家庭能量管理优化调度方法研究

在分布式可再生能源大规模接入和分时电价实施的背景下,为降低电费成本、提高用户舒适度并提高可再生能源消纳率,提出了一种基于模型预测控制的家庭能量管理策略。建立由分布式光伏和各类用电负载等组成的家庭能量系统,分析各类设备的工作特性,提出相应的舒适度评价指标,特别针对空调这一典型功率可变负荷,结合建筑的热动态特性,建立室内温度预测模型。在建立家庭能量系统的基础上,使用遗传算法进行优化管理,并在模型预测控制框架下不断执行和更新。最后,实验对比结果表明,文中提出的基于模型预测控制的家庭能量管理策略可以有效实现能量的优化调度,并在预测不确定场景下具有较强鲁棒性。

基于能量块分配机制的温控负荷主动平衡控制方法

温控负荷是配电网供需平衡调控的重要资源,高效可行的负荷控制策略,能够使配电网达到理想的供需平衡目标。分布式光伏出力的不确定性,负荷启停的无序随机性,易造成配电网电压与负荷的波动。为此,该文提出一种基于能量块分配机制的温控负荷主动供需平衡控制方法,以平稳负荷曲线。采用吝啬算法调节设备使用能量块的顺序,使负荷调节量逐次逼近调节目标,避免多台设备同时启/停造成峰谷波动;考虑用户舒适度和用电公平,为设备分配能量块数量,避免设备长期占用电能资源;结合电压差分和时间槽延时,针对电压波动设计快速感知的分布式主动调节策略。仿真表明,该文方法能够实现负荷的有序控制、平稳负荷曲线,降低峰谷差。

永磁同步电机驱动的机械臂能量优化与位置控制

为了降低永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)驱动的机械臂能量损耗和提高位置控制精度,设计了基于反步非奇异快速终端滑模的能量优化控制。将机械臂及其驱动电机被视为一个整体系统来进行控制器设计和能量优化。设计高增益扩张状态观测器(extended state observer, ESO)估计并补偿集总扰动和建模误差。考虑到高增益ESO对测量噪声敏感,设计扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter, EKF)与ESO结合来降低测量噪声的影响。研究结果表明,能量优化控制可以降低系统能量损耗和稳态误差,具有良好的控制性能。

复合电源电动汽车双模糊控制能量管理策略设计

为增强对复合电源电动汽车锂电池峰值电流抑制作用,加强对锂电池的保护,提出双模糊控制能量管理策略。基于AVL CRUISE软件平台搭建了整车模型,在MATLAB/Simulink中建立了能量管理控制策略模型,通过联合仿真验证控制策略的有效性。与基于规则和基于单一模糊控制能量管理策略对比,本文所提出控制策略有效降低了锂电池峰值电流,同时兼顾了高低功率区间的锂电池电流波动抑制目标,使得超级电容在汽车各需求功率区间内放电功率更加合理,更好地保护了锂电池。