Flight control for a flexible air-breathing hypersonic vehicle based on quasi-continuous high-order sliding mode

The focus of this paper is on control design and simulation for the longitudinal model of a flexible air-breathing hypersonic vehicle（FAHV）.The model of interest includes flexibility effects and intricate couplings between the engine dynamics and flight dynamics.To overcome the analytical intractability of this model,a nominal control-oriented model is constructed for the purpose of feedback control design in the first place.Secondly,the multi-input multi-output（MIMO） quasi-continuous high-order sliding mode（HOSM） controller is proposed to track step changes in velocity and altitude,which is based on full state feedback.The simulation results are presented to verify the effectiveness of the proposed control strategy.

Reference tracking control for flexible air-breathing hypersonic vehicle with actuator delay and uncertainty

This paper considers the problem of reference tracking control for the flexible air-breathing hypersonic flight vehicle with actuator delay and uncertainty.By constructing the Lyapunov functional including the lower and upper bounds of the time-varying delay,the non-fragile controller is designed such that the resulting closed-loop system is asymptotically stable and satisfies a prescribed performance cost index.The simulation results are given to show the effectiveness of the proposed control method,which is validated by excellent output reference altitude and velocity tracking performance.

Vibration control of flexible spacecraft actuated by piezoceramics via variable structure strategy

This paper presented a hybrid control scheme to vibration reduction of flexible spacecraft during rotational maneuver by using variable structure output feedback control （VSOFC） and piezoelectric materials. The control configuration included the attitude controller based on VSOFC method and vibration attenuator designed by constant-gain negative velocity feedback control. The attitude controller consisted of a linear feedback term and a discontinuous feedback term. With the presence of this attitude controller, an additional flexible control system acting on the flexible parts can be designed for vibration control. Compared with conventional proportional-derivative （PD） control, the developed control scheme guarantees not only the stability of the closed-loop system, but also yields better performance and robustness in the presence of parametric uncertainties and externai disturbance. Simulation results are presented for the spacecraft model to show the effectiveness of the proposed control techniques.

Flexible Satellite Attitude Control via Adaptive Fuzzy Linearization

The adaptive fuzzy control is combined with input-output linearization control to constitute the hybrid controller. The control method is then applied to the attitude maneuver control of the flexible satellite. The basic control structure is given. The rules of the controller parameter selection, which guarantee the attitude stabilization of the satellite with parameter uncertainties, have been analyzed. Simulation results show that the precise attitude control is accomplished in spite of the uncertainty in the system.

计及氢能高效利用和热电灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略

为进一步发挥氢能高效利用优势,构建绿色低碳能源系统,提出一种计及氢能高效利用和热电联产灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略。首先,对源侧供能模型进行两方面改进:一是引入含风电制氢、燃气混氢、多能用氢和储氢的氢能利用模型,并考虑到电解水和甲烷化反应过程中的热量散失情况,引入热量回收装置,构建计及热量回收的氢能高效利用模型;二是针对常规热电联产灵活性不足的问题,构建含电锅炉和有机朗肯循环的热电灵活输出模型,以解耦常规热电联产“以热定电”和“以电定热”限制。其次,在荷侧引入含可转移、可削减和可平移的电、热柔性负荷,以缓解电、热负荷峰谷差,并与源侧相结合,形成源荷灵活运行模型。最后,综合考虑阶梯型碳交易成本、设备运行维护成本、弃风成本以及购能成本,建立综合能源系统源荷灵活优化运行模型。采用CPLEX求解器对所提综合能源系统源荷灵活运行模型进行求解,并设置不同场景进行对比。结果表明,相比常规氢能利用模型,考虑所提计及热量回收的氢能高效利用模型时,系统的总成本、碳排放量分别降低了1.92%、4.22%,并且引入热电联产改进模型后,其总成本、碳排放量可进一步降低4.08%、7.32%,实现系统低碳、经济和灵活运行。

新能源极端出力特性及典型电力电量平衡场景研究

随着新能源发电占比的增加,电力系统的电力电量平衡呈现不确定性强、电力过剩/短缺交替出现等特征,给电力系统的供电可靠性带来了严重的影响。基于新能源出力实际运行特性和未来电源发展趋势,研究了含水电的新型电力系统的典型电源结构场景,并以此为基础,建立了电力电量平衡量化分析模型。通过算例结果量化了未来新能源发展场景下的典型电力电量平衡场景及系统灵活调节能力的需求,分析了新能源极端低/高出力对电力平衡的影响。研究可为我国新型电力系统构建提供决策参考。

计及改进阶梯型碳交易和热电联产机组灵活输出的园区综合能源系统低碳调度

为了进一步降低园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)碳排放量,优化热电联产(combined heat and power,CHP)机组出力的灵活性,提出一种考虑改进阶梯型碳交易和CHP热电灵活输出的PIES低碳经济调度策略。首先,将遗传算法与模糊控制相结合,设计一种遗传模糊碳交易参数优化器,从而对现有阶梯型碳交易机制进行改进,实现该机制参数的自适应变化;其次,在传统CHP中加入卡琳娜(Kalina)循环与电锅炉(electricboiler,EB),构造CHP热电灵活输出模型,以同时满足电、热负荷的不同需求;然后,提出一种柔性指标——电、热输出占比率,进而计算出电、热输出占比率区间,以衡量CHP运行灵活性;最后,将改进阶梯型碳交易机制和CHP热电灵活输出模型协同优化,以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标,构建PIES低碳经济优化模型。算例分析表明,所提策略可有效降低经济成本和碳排放量,同时还可扩展CHP灵活输出调节范围,能够为PIES低碳经济调度提供参考。

考虑灵活性分析的典型光伏日出力率曲线提取方法

为了在电力系统灵活性分析过程中,提取对系统灵活性影响较大的典型光伏日出力率曲线,提出一种考虑灵活性分析的典型光伏日出力率曲线提取方法,确定对灵活性影响较大的光伏日发电曲线范围,利用斯皮尔曼相关系数和随机贪心算法改进K-means聚类算法,对光伏日出力率曲线进行聚类,利用灰狼算法提取典型光伏日出力率曲线。算例分析以蒙西电网2019—2022年光伏日出力数据为研究对象,结果表明,利用所提方法提取的典型光伏日出力率曲线,能够有效反映光伏发电对系统灵活性的影响。

柔性直流输电用干式直流电容器工况验证试验回路研制

干式直流电容器作为柔性直流输电换流阀的核心组件,尚未开展阀组级工况试验验证。通过对目前实验室条件下换流阀组件运行情况的调研,确定采用被试阀段与陪试阀段对拖运行的拓扑,以满足验证试验回路构建的要求。通过仿真分析和系统试验,证明在满足经济性和实用性要求下,正常工作时回路各阀段至少需要5个子模块串联。考虑到该试验回路需要针对不同型号规格的电容器开展运行试验,叠层母排采用了特殊的设计,方便参数测量和电容器更换。

Distributed disturbance-observer-based vibration control for a flexible-link manipulator with output constraints

The issue of output constraints is studied for a flexible-link manipulator in the presence of unknown spatially distributed disturbances. The manipulator can be taken as an Euler-Bernoulli beam and its dynamic is expressed by partial differential equations. On account of the uncertainty of disturbances, we present a disturbance observer to estimate infinite dimensional disturbances on the beam. The observer is proven exponentially stable. Considering the problem of output constraints in the practical engineering, we propose a novel distributed vibration controller based on the disturbance observer to fulfill the position regulation of the joint angle and suppress elastic deflections on the flexible link, while confining the regulating errors of output in a suitable scope that we can assign. The closed-loop system is demonstrated exponentially stable based on an integral-barrier Lyapunov function. Simulations validate the effectiveness of the design scheme.

适应多元源荷接入的配电网两阶段灵活性提升优化方法

配电网灵活性提升优化过程中易受不均匀电压、强磁场、电流效应等问题的干扰,灵活性提升效果不明显。为了解决上述问题,提出适应多元源荷接入的配电网两阶段灵活性提升优化方法。该方法首先采用瞬时功率平衡算法保证配电网达到三相平衡状态,其次通过无功出力与有功损耗的输出特点实现配电网的无功规划,有效地提高配电网运行质量,降低网损。最后采用多元源荷接入的两阶段提升优化法提升配电网的灵活性,第一阶段基于灵活性三指标与多源源荷供给特性构建灵活性提升优化模型,第二阶段考虑配电网灵活性指标的概率平衡性,并采用线性转换算法对模型求解,完成配电网灵活性提升优化。试验结果表明,所提方法的网损率小,净负荷波动曲线小,计算时间短,配电网分布式电源接入的灵活适应性强。可见通过灵活性优化调度,可以有效提升含分布式电源配电网的灵活性,提高配电网接纳分布式电源的能力。

Nonlinear finite time attitude control of flexible spacecraft based on a novel output redefinition method

A finite time attitude controller is designed for a flexible spacecraft based on a novel output redefinition method, in this paper. To make the flexible appendages vibration suppression effective, the appendage tip-point is selected as the output. First, a novel output redefinition method is proposed to overcome the non-minimum phase property of the dynamic model. The proposed method not only makes the system model minimum phase but also improves the attitude control system performance. Consequently, the precise attitude pointing and stabilization are achieved.Then, a nonlinear finite time H∞controller is designed based on the backstepping approach. For the situation where the modal variables measurements are not available, a modal observer is also designed. The simulation results show the effectiveness of the proposed method in the presence of the model uncertainties and environmental disturbances.

考虑碳捕集-热电联产灵活运行和绿证-碳融合机制的综合能源系统低碳调度

针对传统能源系统灵活性差、新能源消纳困难的问题,提出一种计及碳捕集-热电联产灵活运行和绿证-碳融合的综合能源系统(integrated energy system,IES)低碳调度模型.首先,引入储液罐对传统碳捕集电厂(carbon capture power plant,CCPP)的灵活性不足进行改造,并构建出CCPP综合灵活运行模型;同时,考虑到传统热电联产(combined heat and power,CHP)机组存在“以热定电”、“以电定热”限制,在CHP机组中引入卡琳娜循环和电锅炉,解耦CHP固定热电比,以改进CHP灵活输出模型.然后,将改进后的CHP与CCPP灵活模型相结合,构建CCPP-CHP联合灵活运行模型.最后,在IES中引入绿证和碳交易机制,通过研究这两种机制的关联性,并顾及系统的不确定性影响,提出了计及绿证-碳融合交易及条件风险价值理论(CVaR)的IES低碳优化模型.在算例仿真中,设置不同的场景进行对比分析,验证了所提模型在提升系统经济性和低碳性方面的有效性.

基于增量投入产出分析的电力经济关系研究

提出了电力与其他部门之间的前向与后向关系系数计算模型,基于1981—1995年可比投入产出表,利用增量投入产出分析法对增量系数和弹性系数等进行分析,确定了电力工业的主要关联部门,得出电力对其他部门的增量直接消耗系数明显大于其他部门对电力产品的增量直接消耗系数,且弹性系数波动较大。电力工业产生的直接经济效益较低,可是电力工业对国民经济的前向与后向经济效益显著,且呈现增长趋势,表明电力工业在国民经济发展中起着不可忽视的拉动与推动作用。

考虑谐波传动滞后的柔性空间机械臂运动精度

空间机械臂是完成释放、回收卫星以及空间站在轨装配、维修等多种任务的航天器重要维护工具,其末端执行器运动轨迹的精度优劣直接关系到航天工作任务的成败。现有空间机械臂多采用谐波传动作为减速机构,该减速机构会产生运动滞后效应。结合谐波减速器传动滞后模型,基于Rayleigh-Ritz法给出考虑臂杆柔性与谐波传动运动滞后的动力学方程。提出描述输出误差的精度指标,研究臂杆刚度与滞后相位角对输出精度特性的影响,得到了对空间机械臂工程设计有一定参考意义的结果。

火电机组灵活性运行技术综述与展望

为有效解决大气污染问题,国家大力推进能源结构清洁化改革,风力发电、太阳能发电装机容量迅速增长,加之传统煤电产能过剩,导致电网调峰困难,这对现役火电机组的灵活性以及深度调峰能力提出了更高要求。本文以我国新能源发展趋势以及弃风、弃光程度为切入点,综述了提升火电机组灵活性运行的现状,针对火电机组现存调峰能力不足、负荷响应速度迟缓、长期偏离设计工况运行等问题进行了分析,并介绍了应对技术以及应用情况,在此基础上对火电机组灵活性运行下一步的工作方向进行了预测。

挠性卫星的变结构姿态控制

将输入输出线性化控制与自适应模糊滑模控制相结合,并将其应用于挠性卫星姿态机动控制中.给出了卫星姿态控制器的基本形式.用自适应模糊控制逼近滑模控制中非线性控制分量,并推导了模糊规则参数调整的自适应律.在线调节自适应模糊控制器的参数以克服挠性卫星的不确定性,具有较强的鲁棒性.仿真结果表明该方法实现了较高精度的卫星姿态控制.

基于集中供热系统储热特性的热电联产机组多时间尺度灵活性协调调度

我国北方地区高渗透率风电场和高比例热电联产（combined heat and power,CHP）机组的电源结构给电力系统调度和运行控制带来了巨大挑战。通过CHP机组与集中供热系统协调配合,释放CHP机组灵活性潜力是解决这一问题的有效手段。但是,CHP机组灵活性有限且难以度量,如何利用CHP机组的灵活性来协调满足电力系统调度和运行控制的不同需求,是高效、安全发挥CHP机组灵活性的前提。基于此,该文从电力系统调度和控制时间尺度角度定义了CHP机组多时间尺度灵活性,提出了满足CHP机组多时间尺度灵活性释放的CHP机组与热网系统协调模型。建立了电热系统联合调度框架：集中供热系统给出满足最大化CHP机组电出力灵活性的CHP机组允许热出力区间,电力系统以允许热出力区间为电热系统运行边界,实现CHP机组多时间尺度灵活性的最优分配。采用电/热联合系统算例,研究了高渗透率风电条件下CHP机组多时间尺度灵活性对风电消纳以及系统备用需求的影响,算例结果验证了该文所提方法的有效性和优越性。

海外分销渠道控制对出口绩效影响的实证研究——以我国制造业出口企业为例

本文以我国制造业出口企业为研究对象,就我国出口厂家在海外经营过程中对海外分销商的控制与出口绩效的关系进行实证研究。研究发现作为单边控制的结果控制以及作为双边控制的灵活性对出口绩效有正向的影响,同时,研究也发现创新性的组织文化对结果控制与出口绩效的影响关系有负向的调节作用,对灵活性与出口绩效的影响关系有正向的调节作用。

高等教育与我国地区经济发展关系的实证研究——从人力资本存量的角度

本文从人力资本存量的角度考察了2004年我国高等教育与地区经济发展之间的关系。研究发现:(1)高等教育与当地经济发展存在高度正相关,但地理位置因素也会影响到其强弱。(2)高等教育对中部地区经济增长的促进作用最明显,京津及东部沿海地区次之,西部地区最低。(3)总体来看,高等教育对经济增长贡献仍然偏低。因此,应进一步加大高等教育投入,提高其对经济增长贡献。