Chebyshev-Legendre method for discretizing optimal control problems

In this paper, a numerical method for solving the optimal control （OC） problems is presented. The method is enlightened by the Chebyshev-Legendre （CL） method for solving the partial differential equations （PDEs）. The Legendre expansions are used to approximate both the control and the state functions. The constraints are discretized over the Chebyshev-Gauss-Lobatto （CGL） collocation points. A Legendre technique is used to approximate the integral involved in the performance index. The OC problem is changed into an equivalent nonlinear programming problem which is directly solved. The fast Legendre transform is employed to reduce the computation time. Several further illustrative examples demonstrate the efficiency of the proposed method.

基于遗传算法的电网无功补偿动态优化系统

电力能源需求的增加,对电网节点电压稳定性提出了更高的要求。若电网出现故障,其节点电压会产生波动,影响电网运行的可靠性。为提高电压稳定性,设计了基于遗传算法的电网无功补偿动态优化系统。分析电网节点暂态电压波动特征,结合节点电压对无功功率的灵敏度分析,计算节点电气距离,划分电网区域。构建电网无功补偿动态优化模型,引入遗传算法对其进行求解,获得最佳的电网无功补偿动态优化方案,实现电网无功补偿的动态优化。实验结果表明,应用设计系统节点暂态电压无功补偿效果较好,电压稳定提升能力优化目标函数最大值为9.77,经济成本优化目标函数最小值为36.25万元,充分证实设计系统应用性能更佳。

多节点柔性着陆器非一致约束处理

针对新型多节点柔性着陆器协同下降轨迹规划非一致约束的问题,提出了一种基于控制障碍函数的分布式优化方法,仅需要节点间的相对距离信息即可求解出各节点无冲突下降的轨迹。通过两种典型的多节点柔性着陆器协同下降场景仿真,论证了所提方法的有效性。为解决多节点柔性着陆器的非一致约束问题提供了一种新思路。

考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制策略

忽视配电网运行的负荷特点,会导致蓄电池状态以及功率交换情况的优化不足。为了解决配电网节点拓扑和负荷不确定性的问题,提出了一种考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制方法。分析了包括负荷节点、变压器、断路器、隔离开关等节点在内的配电网拓扑结构,分别计算了并网模态、孤岛模态下的能量关系,建立源网荷储分层协调控制模型,并使用拉丁超立方抽样方法生成不确定性的场景,引入了惯性权重、学习因子等参数改进粒子群算法,设计多目标分层粒子群算法的调控流程,实现配电网源网荷储分层协调控制。实验结果表明:应用该方法后,蓄电池的能量状态更好,交换功率更高;分层协调控制效果较佳,并可以根据实际需求进行配电网负荷状态自适应调整。

基于电力数据驱动的云控平台边缘计算优化策略

随着工业互联网和智能电网的发展,电力数据量呈指数级增长。边缘计算作为一种新型计算范式,通过将计算资源部署在靠近数据源的边缘节点上,有效地缓解了中心服务器的压力,提升了数据处理的实时性和可靠性。提出了一种电力数据驱动的工业云控平台边缘计算优化策略,从数据预处理、边缘节点的合理分布以及动态任务调度等进行了系统分析。通过实际案例验证了所提出的边缘计算优化策略不仅显著提高了系统的实时响应能力及计算资源的利用,而且增强了数据的安全性,为智能电网的运行和发展奠定了基础。

基于BFGS信赖域算法的孤岛微电网潮流计算

分散下垂控制策略的孤岛微电网,系统中没有平衡节点,多个下垂控制的分布式电源(distributed generator,DG)装置参与系统频率的调节并达到新的频率稳态值,传统配电网潮流计算方法将不再适用。针对分散下垂控制策略的孤岛微电网潮流计算,提出基于BFGS信赖域算法的潮流计算新方法。把DG装置处理为PQ节点、PV节点和下垂节点3种类型,建立下垂节点潮流计算模型;分析非线性节点功率方程组的求解,并将其转化为无约束最优化问题,再采用带BFGS修正的信赖域算法进行求解,得到系统稳态频率及各节点电压。对改造后的37节点孤岛微电网系统应用提出的方法进行潮流计算,验证了算法的正确性和有效性。

无线Ad hoc网络中基于节点位置的功率控制算法

为了降低无线Ad hoc网络中节点的能量消耗,该文提出了一种基于节点位置的功率控制算法(PCAP)。PCAP算法通过分析节点间的位置关系,建立节点的优化邻居集合,并对路由层报文、MAC层控制报文和其它数据类报文使用不同的功率控制策略。PCAP算法在保证网络连接性的同时能降低网络能量消耗,计算机仿真表明,PCAP算法在MAC层的吞吐量、MAC层丢包、端到端时延等方面取得较好的性能表现。

含分布式电源的配网无功优化混合算法

针对多机电为了保证分布式电源并网后配电网的电压控制在一个合理的水平,同时解决以设备安装容量作为无功上/下限约束可能造成解搜索空间偏大的问题,文中提出一种基于节点补偿容量动态区间法的含分布式电源的配电网无功电压运行优化混合算法。在种群进化后期,引入模拟退火法、罚因子自适应调整机制及动态灾变算法,以改善算法寻优质量及精度。通过算例分析验证了本文算法的高效性及实用性。

基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制

为应对高比例分布式光伏并网引起的电压越限和电压波动问题,充分发挥光伏逆变器的实时无功调节能力,提高光伏消纳率,提出基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制方法。长时间尺度下,建立以配电网运行成本期望值最小为目标,考虑状态变量机会约束的两阶段动态随机优化调度模型,制定传统无功电压设备和光伏并网点电压的经济趋优调度计划。短时间尺度下,以并网点电压调度值为追踪目标,提出基于并网点PV-PQ-QV节点类型转换的自适应趋优控制策略,实时调整光伏无功出力和有功削减量。为提高算法效率,提出二阶锥规划与基于拉丁超立方采样概率潮流交互迭代的随机最优潮流解耦法求解两阶段动态随机优化调度模型。算例结果表明,所提方法能够有效解决配电网实时运行过程的电压安全问题,并提高系统运行的经济性。

复杂网络牵制控制优化选点算法及节点组重要性排序

本文研究复杂网络动力学模型的无向网络牵制控制的优化选点及节点组重要性排序问题.根据牵制控制的同步准则,网络的牵制控制同步取决于网络的Laplacian删后矩阵的最小特征值.因此,通过合理选择受控节点集得到一个较大的Laplacian删后矩阵最小特征值,是牵制控制优化选点问题的核心所在.基于Laplacian删后矩阵最小特征值的图谱性质,本文提出了多个受控节点选取的递归迭代算法,该算法适用于任意类型的网络.通过BA无标度网络、NW小世界网络及一些实际网络中的仿真实验表明:该算法在控制节点数较少时,能有效找到最优受控节点集.最后讨论了在复杂网络牵制控制背景下节点组重要性排序问题,提出节点组的重要性排序与受控节点的数目有关.

移动中继多播场景下的节能优化

设备间通信(D2D通信)通过复用蜂窝通信的频带资源,可以使近距离的用户直接通信,而无需通过基站进行中继。它的引入可以提升用户的服务质量,降低终端能耗,拓展小区的覆盖范围。特别的,在CDN场景中,可通过移动中继向请求相同业务内容的用户进行D2D广播传输。但是,在上述场景中,需考虑到移动终端(MT)的能耗和与蜂窝用户之间的同频干扰问题。基于此,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的联合中继节点选择和功率控制机制来最小化移动中继的总能耗并同时保证两类用户的服务质量(Qo S)需求得到满足。通过仿真,此方案效果得到了验证。

基于混合编码方式的配电网故障恢复算法研究

为提高遗传算法求解配电网故障恢复问题的效率,提出了一种染色体混合编码模型。对配电网的网络拓扑进行节点深度法编码,通过相应的交叉变异操作,产生可行的配电网生成树。非故障失电区的可中断负荷采用0-1编码,实现切负荷控制,增加故障恢复的灵活性。这种混合编码方式可以大大降低不可行解的数量,加快算法收敛速度。采用多目标优化算法NSGA-Ⅱ,减少权重系数主观性对最优解的影响,实现各个优化目标的协同进化,可以为调度人员提供多个最优恢复方案。算例计算结果验证了所提出的模型和算法的正确性和有效性。

海量网络数据传输能耗优化方法

针对传统方法对海量网络数据传输能耗进行优化时存在传输能耗估计不准确、不适合大范围使用的缺陷,提出一种新的海量网络数据传输能耗控制优化方法.通过建立网络数据传输模型,对网络数据节点能耗进行计算.选取合适节点对网络数据进行参数设计,利用分段曲线压缩算法对采集的数据进行压缩传输,结合剩余能量实现海量网络数据传输能耗的优化.结果表明,在不同数据传输距离和数据量条件下,与传统方法相比采用改进算法可以很大程度降低海量数据的传输能耗,改进算法具有的能耗优化效果具有一定的实用性.

物流节点系统布局优化控制模型研究

在分析物流节点布局定义、内涵和研究现状的基础上,根据现代控制理论的基本原理,提出了区域物流节点协同布局控制模型,并分析该模型的求解方法.通过对一算例来分析上述优化控制模型和算法的有效性.结果表明,该优化控制模型对区域物流节点规划具有较好的理论意义和实践指导价值.

一种可变时间节点的控制向量参数化方法

控制向量参数化方法是求解最优控制的一种常用方法,其时间网格通常是固定的。在每个时间段上,控制向量表示为由一组参数确定的时间的函数。时间网格的划分会影响到数值求解最优控制问题时最优化算法的准确性和效率。为了同时优化控制参数和时间网格的节点,提出了一种可变时间节点控制向量参数化方法,通过带有时间参数的S型函数来近似分段常数参数化方法中的切换过程。推导出了最优控制性能指标对时间参数的导数,并提出了处理时间节点约束的算法。利用所提出方法求解带有两个控制的最优控制实例,对于两个控制获得了不同的时间网格划分,从而能够更好地近似最优控制轨迹。

计及线间潮流控制器的电力系统潮流优化

随着电力电子技术的发展,FACTS设备得到了广泛应用。近年来,UPFC在我国得以应用,为电网潮流分布不均的输电瓶颈问题提供了新的解决思路。IPFC是一种较UPFC更为强大的FACTS装置,其不仅能像UPFC一样控制目标线路潮流,还能实现不同线路间功率的定向、定量交互,均衡输电通道潮流。然而,已有文献在对含IPFC电力系统的潮流优化研究中,并未充分计及实际电力系统及IPFC潮流调控域的各方面约束。该文首先基于附加虚拟节点法建立了IPFC的稳态模型,然后在考虑IPFC实际控制能力的情况下,获取实际系统中的IPFC潮流调控域,最终,提出一种计及IPFC潮流调控域的兼顾电力系统经济性与安全性的含IPFC电力系统多目标潮流优化方法。仿真算例验证了所述模型的有效性与准确性。

网络入侵失稳控制时最优节点选择

针对网络入侵失稳控制时最优节点选择方法一直存在选择不准确、误差大的问题,提出基于能量融合信道均衡与控制簇头竞选的节点选择方法,并应用于入侵后网络失稳控制中.建立无线传感器网络的数据传输和节点分布模型,对网络失稳后的WSN信道进行均衡控制,根据簇头竞选结果控制每代节点的定位误差,降低节点在遭到入侵后的错误选择概率.结果表明,采用改进的选择方法可以提高节点的通信覆盖率,降低了节点的死亡率,提高了失稳控制性能,保障了网络的安全稳定.

网络化C^4ISR系统结构抗毁能力优化方法

针对网络化C4ISR系统结构中关键节点、备份节点和最优备份策略等问题,提出了一种网络化C4ISR系统结构抗毁能力优化方法。该方法基于信息流点介数的节点重要度计算,结合备份处理和传输代价等约束建立了系统结构抗毁能力优化模型。最后,通过某网络化区域联合防空系统结构抗毁能力优化案例,验证了该方法的有效性。

进近管制系统风险控制网络模型

为降低进近管制系统的风险水平,保证飞行的安全性,基于过程方法识别进近管制系统中的风险,并确定相应的风险控制策略;通过构建虚拟风险节点扩展的风险控制网络图,将单一风险因素的控制问题转化成相互关联的整体的风险组合控制问题,建立进近管制系统的风险控制网络模型,确定风险控制的最优组合方案;应用该模型进行算例分析。结果表明:运用该模型获得的系统风险降低值为19. 30,所需控制成本为22. 70万元;用该模型可确定出最优的组合控制方案,降低系统的风险水平。

装配线物流合流节点控制策略研究

合流节点作为装配线重要组成部分,具有输送负载单元作用。从单个、两个合流节点输送能力最大化以及无堵塞为出发点,对三种控制策略进行了理论分析,分别得出最小发送时间间隔应满足的条件,并推导出有多个合流节点时应满足的最小时间间隔。用DEMIA/QUEST软件进行建模,采用SCL语言编写控制程序并进行仿真验证,对三种控制策略的仿真结果进行分析比较,得出理论分析的正确性。最后以案例说明只注重加工工位仿真,而忽略了合流等节点仿真带来的不利影响,并进行了优化,为工程师在最初设计时提供指导依据,同时也可以为制定MES系统提供参考。