分布式电推进飞机能量优化动态管理技术研究

针对分布式混合涡轮电推进飞机电力系统动态能量管理技术开展研究,将分层模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法用于其能量优化控制,针对分布式电推进飞机飞行功率需求的变化特点,采用了两层能量管理控制器的方法。即顶层MPC控制混合电推进飞机系统的飞行过程能量优化分配和多发电机组间、非关键载荷的投切状态等,实现燃油消耗代偿最小的目标,将优化问题等效为混合整形二次规划问题(Mixed integer quadratic programing,MIQP);底层MPC则控制双向DC-DC变换器,负责管理电池组的充放电状态和维持直流母线的电压动态平衡,利用储能装置的“削峰填谷”,改善并优化系统在飞行任务过程中的平衡工作点,同时实现飞机电网能量的动静态特性的协同控制,达到对混合电推进飞机电力系统的动态能量优化管理的目的,并与采用基于规则控制的能量管理策略进行了对比研究。最后通过建立基于RT-LAB的分布式电推进飞机电力系统硬件在环半实物仿真平台,对混合涡轮电推进飞机的分层MPC能量管理算法进行了技术验证,数字仿真和半物理试验结果表明其对于混合电推进飞机的动态能量管理具有很强的鲁棒性和操作性,验证了理论分析和设计的正确性。

一种多无人机协同侦察航路规划算法仿真

无人机协同侦察航路规划的算法复杂,数据量大,不易收敛。针对这些特点,采用了基于分散规划、集中调整思想的层次分解策略来确定参考航路。首先改进了粒子群优化算法,并运用该算法确定无人机的协同任务初始航路;然后给出了一种新的航路光顺优化指标,对初始航路平滑修正。仿真实验结果表明,该方法能够解决无人机的协同侦察航路规划问题,是一种效率较高的规划算法。

一种面向智能配电网的分布式并行电压优化方法

针对智能配电网中分布式电源(DG)接入及电网仿真实时响应的需求,提出一种分布式并行环境下求解智能配电网中各DG最优输出功率的方法,实现了快速高效的配电网电压优化。该方法首先基于凝聚层次聚类法(HAC),解决了智能配电网自动分区的问题,在此基础上,采用分布式序列二次规划(DSQP-DG)算法,通过内外层迭代交替并行求解出DG最优出力。以接入DG的IEEE 33节点系统算例对该方法进行测试验证可知,较之辅助问题原理(APP)方法,该方法具备更好的寻优能力和快速性,能够有效解决智能配电网分布式并行电压优化问题。

基于混合A*算法的无人驾驶矿用卡车路径优化研究

为提高混合A*算法对矿区场景的适应性,文章提出一种无人驾驶矿用卡车(简称“矿卡”)路径优化方法。其首先结合矿区场景进行CCRS曲线筛选以提高混合A*算法初始解的适用性和曲率的连续性,然后采用基于二次规划的分段样条曲线数值优化方法对搜索得到的路径进行进一步的优化平滑及插值。该方法可应用于路径规划初始解的筛选及平滑优化,为无人驾驶矿卡提供一条安全、平滑且满足车辆运动学约束的可行驶路径。仿真对比实验与实车试验结果表明,所提方法能显著提高传统混合A*算法搜索路径的适用性、平滑性,且平滑效率相较于传统离散点平滑方法平均提高10倍。

基于二次规划的含局部调峰的深度调峰出清模型

仅考虑机组灵敏度的局部深度调峰出清方式以及局部深度调峰和全网深度调峰解耦出清增加了调峰成本,因报价同边际出清价格的边际机组有多个导致的多解带来了边际档位深度调峰中标电力出清随机性的问题,为此,提出基于二次规划的含局部调峰的深度调峰出清模型。该模型为2层模型:上层模型允许局部深度调峰,以保证电网运行安全性的前提下系统总调峰成本最小为目标,优化出清非边际机组非边际档位深度调峰中标电力;下层模型以边际机组的边际档位深度调峰中标电力出清的公平性为目标,优化出清边际机组的边际档位深度调峰中标电力。该模型能统一出清局部深度调峰和全网深度调峰,并保证边际机组的边际档位出清的公平性。利用CPLEX求解器对该二次规划问题进行求解,算例仿真证明了该模型的有效性,可为市场环境下的局部深度调峰出清方式提供思路。

基于HS-RRV算法的空间机械臂在轨装配运动规划

提出一种基于RRV(rapidly-exploring random vine)的混合采样算法(HS-RRV),以解决空间机械臂在拥挤杂乱环境下进行装配操作时运动规划效率低下的问题。首先,提出同时在工作空间和构形空间采样的策略,且采样权重随着算法进程动态调节,从而能够在保证算法完备性的前提下充分利用工作空间信息缩小采样范围以提高算法规划效率。其次,在局部规划器设计中,利用分层二次最小二乘规划方法,考虑了机械臂运动学和动力学特性与约束,提高了所规划轨迹的可执行性。当算法陷入局部复杂区域时,利用桥测试和主成分分析法对局部空间类型进行辨识,从而获取更加高效的拓展方向。最后,对所提方法与现有方法在多种装配场景下进行对比仿真,结果表明本方法有更高的运行效率和规划成功率,以及较短的轨迹长度。