Iterative learning control approach for ramp metering

An iterative learning control scheme is developed to the traffic densitycontrol in a macroscopic level freeway environment. With rigorous analysis, the proposed intelligentcontrol scheme guarantees the asymptotic convergence of the traffic density to the desired one. Thecontrol scheme is applied to a freeway model, and simulation results confirm the efficacy of theproposed approach.

ITER气体注入系统注入管线和气体流量控制阀特性研究

为验证国际热核聚变实验堆计划(ITER)的气体注入系统(GIS)的设计是否能够满足装置运行的要求,以及为优化气体注入系统的气体加料控制模式提供直接而可靠的数据支撑。该研究在基于ITER GIS最终设计阶段提供的设计方案的基础上,在模拟实验平台上进行实验研究,该研究涉及燃料气体H2、D2以及杂质气体Ne、Ar、N2及其混合气体的注入特性,包括其供气压力、注入管线结构对响应时间的影响。实验结论证明,气体注入系统的设计可以满足ITER装置的运行要求,且实验数据为ITER装置的气体控制模式,尤其是实现杂质气体快速、精确的控制,从而保障ITER装置安全运行,提供有力的技术支持。

ITER气体注入系统的MFC流量控制性能实验研究

ITER装置是以氘氚为燃料进行大规模核聚变反应的大型科学实验装置,气体注入系统是其重要的一个子系统。为验证和固化基于MFC(流量控制器)的ITER气体注入系统设计,对MFC的性能包括内漏、静磁场抗扰度、流量控制精度和响应时间进行实验研究并在真空模拟平台上对该气体注入原型系统开展验证测试。实验结果表明,基于MFC的ITER气体注入系统在技术参数上符合设计技术指标,同时还可为ITER装置气体注入控制方式设计提供参考,为未来聚变堆气体注入系统的设计和建造提供基础工程数据。

含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

能量路由器(energy router,ER)作为新兴电力电子设备,可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响,研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法,对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型,并对ER直流端口采用下垂控制策略,结合传统解耦法,提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算,验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响,对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算,证明ER在系统中可以支撑节点电压,减小系统运行损耗。

基于非线性交通流模型的交通子区边界控制策略研究

城市交通流具有复杂的非线性动态特征,用简化的线性交通流模型无法准确描述交通流的非线性特征。因此,在考虑扰动对子区边界控制影响的基础上,首先建立了考虑扰动的非线性城市宏观交通流模型,该模型能够更好地描述实际交通流的运行情况。其次,结合城市交通流运行的周期性特点,设计了基于迭代学习控制的子区边界控制策略,并利用Lipschitz条件和偏导数分析了迭代学习控制律的收敛性。最后,通过仿真案例验证了基于非线性交通流模型的交通子区边界控制策略的有效性。

含扰动迭代学习补偿的城市交通信号预测控制方法

城市交通流具有随机性,导致存在诸多未知干扰,在一定程度上影响了交通流模型的质量,使得基于交通流模型的城市交通信号预测控制效果受到限制。已有城市交通信号预测控制方法大多是对控制目标和控制方法进行改进,忽略了模型建立过程中由于城市交通流随机性而带来的扰动。针对该问题,在宏观交通流模型的基础上建立路网路段模型,通过模型预测控制对交叉口的排队长度进行控制,同时利用城市路网交通流的周期性特征,通过迭代学习对交通流预测模型中的未知重复扰动进行补偿,以减少扰动对所建立路网路段模型的影响。在此基础上,提出一种含扰动迭代学习补偿的城市交通信号预测控制方法,有效结合迭代学习和模型预测控制的优势,通过改变路口信号时长使路网内的车辆分布更加均匀,提高路网最大通行能力。数学分析结果验证了该方法的收敛性。仿真结果表明,相比固定配时和不含迭代补偿的模型预测控制2种方案,在该方法下路网中车辆的平均停车次数分别减少23%和10%,车辆平均延误时间分别缩短16%和8%,车辆平均速度分别提高14%和5%。

基于非线性模型预测控制的城市路网交通流优化

为提高城市路网设计效率,文中提出一种基于非线性模型预测控制的城市路网交通流优化方案。采用预测控制方法,利用模拟试验验证所提算法在道路网络中的应用,从而最大限度地提高路口的通行能力;同时,验证迭代式识别在车辆流量模型的参数识别中的正确性。研究结果表明:采用时变参数模式预测时,每个路口的队长度差异都是比较合理的,模型预测结果与仿真结果接近;采用该模型的预测控制算法可以对网络的实时状况进行实时修正,从而改善道路的运行性能,8:00时段道路阻塞状况的模拟结果证明该方法具有较好的性能。相比之下,当系统中产生随机扰动时,自适应迭代学习辨识算法可以实现对系统期望输出的快速跟踪,具有较快的收敛速度和良好的效果。

基于多元回归分析及迭代线性规划的多断面有功潮流控制算法

提出一种基于多元回归的多断面有功潮流的控制算法,首先提取与断面潮流关联性较强的系统特征量,使用皮尔逊相关系数计算提取特征量与各个断面潮流的相关系数;接着根据相关系数对提取特征量进行筛选并进行多元回归分析;继而提出迭代多断面潮流最优控制求解模型,使用该模型对给定的断面潮流调整量计算出发电机出力调整量。最后采用IEEE 39节点系统对提出的算法进行仿真验证,结果表明该算法不仅能够实现对多断面有功潮流的精确控制,且计算速度快。

基于模块化功率注入模型的含UPFC电力系统潮流算法研究

文章对统一潮流控制器(UPFC)的稳态模型和含UPFC电力系统潮流算法进行了研究。运用模块化的建模思想,将UPFC的并联端、串联端等效为节点功率注入,将直流耦合关系抽象成串联端和并联端直流功率的代数方程,建立了UPFC的潮流控制模型。基于该模型提出了含UPFC电力系统潮流的交替迭代算法,在求解系统潮流方程时,将UPFC用等效节点注入功率等值,在求解UPFC潮流方程时,将系统用恒定电压源代替。算法在PSD-PF潮流程序中得到了实现,基于IEEE 9系统和南京西环网实际工程的算例验证了文中模型及算法的正确性和有效性。

快速路交通流常微分模型的PD型迭代学习控制

针对快速路交通常微分模型,利用快速路交通流具有明显的重复性和周期性等特点,首先,设计了一种快速路交通流常微分模型的入口匝道交通流PD型迭代学习控制算法,并建立了迭代学习误差的收敛性条件;其次,利用λ范数和Bellman-Gronwall引理证明了算法的收敛性.最后,通过数值仿真结果进一步说明了提出的迭代学习控制方法的有效性.

含线间潮流控制器的电力系统联合潮流计算

线间潮流控制器(IPFC)能实现线路间的潮流转移和分配,可用于解决电力系统中潮流不均引起的一系列问题,具有较大的应用潜力和价值。为评估IPFC工程应用价值,需实现含IPFC的大系统潮流计算,但目前我国多用于电网规划设计的大型电力系统分析软件中没有开发IPFC模型。为解决上述问题,提出了一种基于Matlab与PSD-BPA的含IPFC电力系统的联合潮流计算方法。首先推导了IPFC功率注入模型的数学表达式,并设计了Matlab与BPA联合潮流计算的计算框架,由Matlab进行IPFC求解计算,BPA进行大电网潮流计算,通过数据交换接口完成两种仿真软件的交互与交替求解。进一步对IPFC功率注入模型进行改进,提出了一种基于PI控制器的变步长潮流迭代策略提高了计算方法的收敛性。以南通西北片电网为例,对提出方法进行了仿真验证,计算结果表明了提出方法的正确性和有效性。

水下结构声固耦合振动的特征值计算

针对水下结构声固耦合振动计算中出现的非对称矩阵(与频率相关)的特征值问题,本文基于共轭子空间迭代法,提出了计算水下结构振动固有频率和振型的双重迭代算法。数值算例表明:该算法收敛性好,用于水下结构声固耦合振动的特征值计算是有效的。文中分别将流体视为不可压缩和可压缩两种情况建立了流固耦合方程,计算了板、加筋板和方箱振动的固有频率和振型,将干模态和湿模态、不可压缩流体和可压缩流体的计算结果进行了比较,并分析了结构刚度和流体边界条件对附加水质量影响系数的影响。

具有闸、堰的一维河网非恒定流数学模型及其在多闸联合调度中的应用

对含有多个闸、堰等水利工程的河网,从闸门运用和河道行洪两方面考虑,采用三级联解法建立一维河网非恒定流数学模型,提出双向迭代内边界控制法对具有闸、堰的特殊河段求解。将这种模型应用于天津市永定新河洪水演进计算,考虑了该河网复杂的水闸控制条件,模型验证的结果和实测资料基本一致,将其应用于多闸联合调度方案的数值模拟,对永定新河下闸位建闸方案的确定和建闸工程的实施具有积极的指导作用。

基于层级控制的区域交通信号控制及交通流诱导协调模型

为了缓解交通拥堵,降低区域路网的系统总费用,对区域交通信号控制及交通流诱导协调模型进行了研究.构建了区域协调临界函数,对协调层级进行判别.建立策略层级下的协调模型,模型包含2层目标,第一层目标为缓解拥挤;第二层目标为降低系统总费用.采用迭代优化算法求解协调模型并选取厦门市某区域路网进行仿真实验.仿真结果表明,协调后的区域路网平均行程时间、平均流量、平均饱和度,以及系统总费用比协调前分别降低了18.42%,6.31%,19.83%和24.25%.

基于风险控制的PSCOPF改进模型及交替迭代算法

计算效率低和计算结果过于保守是困扰传统预防性安全约束最优潮流(PSCOPF)应用的2个关键难题。针对这些问题,提出一种新的具有可控风险度的改进模型及交替迭代算法。根据电力系统实际运行控制存在偏差的特点,在发电机有功和无功源电压等变量的基础上引入偏差量;以偏差量的平方和最小作为综合风险指标,构造电压互补约束,将原始大规模PSCOPF问题分解为故障数较少的PSCOPF和约束潮流2个子问题。子问题之间采用交替迭代的方式计算,获得不可控故障集和可控故障集,进而得到整个问题的解。IEEE 118、300节点标准系统和某703节点、241个预想故障实际系统的测试结果表明,所提模型及算法在不降低系统安全性的前提下具有良好的经济性和较高的计算效率;与传统模型的集中式计算方法相比,其占用内存可减少80%,串行和并行加速效果分别在5倍和10倍以上。

提高基于Adjoint方法翼型优化设计鲁棒性的研究

通过引入线搜索方法,提高了基于Adjoint方法翼型优化设计的鲁棒性。针对给定的目标函数,推导了贴体坐标系下相应的Adjoint方程与边界条件的具体表达形式,以及梯度表达式。通过数值求解流动控制方程和Adjoint方程,得到目标函数对设计变量的梯度,并采用线搜索方法获得最优步长,由此提高了优化算法的鲁棒性。算例表明,线搜索方法可以自动寻找最优的步长,有效解决了传统的取常数步长优化步长选取受到限制,优化结果受步长影响的问题,使得优化方法对步长的依赖性变小,提高了基于Adjoint方法翼型优化设计的鲁棒性。

不同湍流模型在射流推力矢量喷管数值模拟中的比较分析研究

利用数值模拟手段,分别求解以SA、SST k-ω、EASM k-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推力矢量喷管性能参数及主喷管内壁面压力分布的预测能力,探讨了激波控制产生推力矢量随不同参数的变化规律。并基于数值分析,定量给出了二次射流所带来的主喷管性能损失。数值计算结果表明,四种湍流模型都能比较准确预测出射流推力矢量喷管的性能参数,在激波捕捉和压力预测方面,相对而言SST k-ω模型最为准确。

目标确定下的含FACTS元件统一三相潮流

基于FACTS元件等效电源模型,将FACTS元件对网络的影响以等效三相注入功率表示,可以在不改变原有网络节点导纳矩阵的条件下进行三相潮流计算。将FACTS元件对线路功率的控制目标值引入到节点注入功率平衡方程中,建立含FACTS元件三相潮流模型,此模型结合交替迭代法将节点附加注入功率作为状态变量,保留了传统潮流算法的迭代形式和雅可比矩阵的特点,有利于采用基于序分量—解耦补偿法进行计算。针对3类不同FACTS元件根据其内部约束列出了模型中的差异,并以简单5节点系统进行算例分析,结果表明建立的计算模型具有一定的收敛性,FACTS元件在改善三相不平衡中具有一定的作用。

电弧风洞流量调节系统自动控制方法设计与验证

针对电弧风洞流量调节系统受高温、高压影响大,参数变化范围宽,允许调节时间短,目前缺乏有效自动控制技术的问题,通过物理过程分析,建立和简化系统控制模型;提出分阶段采用开环与闭环组合,迭代与鲁棒PI(比例积分)组合的控制方法。在CAR DC20 MW电弧风洞上开展的验证试验显示系统在0.3~3.5 kg/s的流量范围内,调试时间小于6 s,调节精度高于0.8%,且具有较强的鲁棒性,平稳性、精准性、重复性,优于人工调节。

一种基于增强型调度器的虚拟机软件保护方法

考虑到现有虚拟机的软件保护方法一般是通过改进虚拟指令处理函数(Handler)来提升保护强度,而调度器(Dispatcher)是除了Handler之外构成虚拟机保护框架的重要模块,为逆向分析者的重点攻击目标。针对Dispatcher模块易受静动态逆向攻击的问题,提出一种基于增强型Dispatcher的虚拟机软件保护方法。对Dispatcher模块中的指令序列进行多样化,切分所有指令序列。随机选择不同的指令片段进行控制流迭代混淆和加密。采用随机函数对指令片段进行连接,形成新的Dispatcher模块。实验表明,该方法在给受保护程序引入部分时间和空间开销下,能有效提升整体虚拟机保护框架的安全性。