计及SOC自恢复的混合储能平抑风电功率波动控制

混合储能系统能够较好地应对复杂的风电波动,有效地提高电网的稳定性和安全性。在混合储能平抑风电功率波动的典型应用场景下,该文首先提出一种计及荷电状态(SOC)自恢复的混合储能平抑风电功率波动控制方法,在满足风电平抑需求的情况下,通过模型预测控制快速调节储能在平抑功率过程中的荷电状态,提高储能持续稳定运行能力;然后,为提高混合储能系统协调运行能力,设计了加权滑动平均(WMA)-模糊控制策略对超级电容和蓄电池功率进行动态分配;最后,结合实际风电功率数据,通过仿真验证了所提策略能有效平衡储能寿命和平抑风电波动的矛盾,能充分考虑两种储能设备的特性差异并提高功率分配的合理性。

一种靶弹多功能控制器设计与实现

靶弹是模拟敌方来袭导弹技战术特性的实体空中靶标;针对退役导弹改装靶弹中面临的改装线路复杂、对动目标供靶精度不足等实际问题,对靶弹飞行控制规律和改装设计方法进行了研究探索,创新了靶弹制导控制方法,综合采用靶弹飞行控制回路状态转换、动目标供靶航路精确控制、靶弹功能扩展等关键技术,设计研制了集电气改装、接口转换、目标导引、安全控制等功能于一体的靶弹多功能控制器,实现了退役飞航导弹到多用途靶弹的通用化、标准化改装,探索了一种经济而有效的靶弹开发方法;试验结果表明,该多功能控制器具备简便可靠、工作量小、通用性好、弹道控制灵活等突出特点,较好地解决了靶弹改装难题,满足了防空武器系统试验训练的需要。

长寿期小型棒控压水堆控制棒方案研究

小型棒控压水堆舍弃了可溶硼,并高度依赖控制棒与可燃毒物棒控制堆芯的反应性。为研究控制棒对堆芯关键性能的影响,本文以核动力破冰船用KLT-40模型为对象,以轴向功率偏移、堆芯寿期、燃料利用率与径向功率峰因子为指标,开展长寿期小型棒控压水堆控制棒布置与动作策略设计分析。首先,基于OpenMC程序开发带棒燃耗程序;其次,比较堆芯带控制棒与无控制棒运行时的堆芯寿期等指标;最后,分析不同动作策略对轴向功率偏移等指标的影响。结果表明:控制棒将堆芯寿期从590 EFPDs(等效满功率天,Effective full power days)延长至650~698 EFPDs;低价值棒组优先动作策略使轴向功率偏移程度由−0.69与+0.80分别下降至−0.29与+0.52。因此,要准确计算长寿期压水堆寿期必须采用带控制棒燃耗计算策略,并且通过合理的动作策略能够有效减小控制棒带来的轴向功率偏移。

考虑滑块动态特性的变质心四旋翼无人机双回路控制

针对滑块动态特性引入的附加干扰力矩造成系统姿态抖动强烈的问题,开展变质心四旋翼无人机滑块参数设计与姿态/伺服双回路控制研究。通过建立双滑块变质心四旋翼无人机八自由度运动模型,明确了滑块的引入对系统的影响,给出了与滑块动态特性相关的各项附加干扰力矩;分析并设计了滑块的安装位置、质量以及行程等参数,降低滑块对系统的耦合与干扰;最后以滑块驱动力作为控制量,设计了姿态/伺服双回路动态滑模控制器,同时利用非线性扰动观测器对复合扰动进行估计和补偿,并进行了仿真试验。仿真结果表明,在考虑滑块动态特性的情况下,所设计的控制器能够实现对变质心四旋翼无人机的姿态控制,并具有良好的抗干扰性能与鲁棒性。

单自由度仿人胸腔及运动平台的设计

基于仿生学原理,分析人体胸腔骨骼结构与呼吸运动特征,设计出单自由度仿人胸腔,并搭建仿人胸腔运动平台。采用全闭环控制方案,实现仿人胸腔运动平台的高精度运动控制。对设计的仿人胸腔运动平台进行重复定位精度测试、真实对比测试、性能测试,表明能够很好地复现人体呼吸运动特征,运行准确、稳定、可靠,满足表征测试需求。

弯管内可控万向铰接柔性管动力学特性研究

针对弯管内可控万向铰接柔性管随机动态接触问题,以弯管和可控铰接柔性管为研究对象,采用哈密顿原理结合多体系统动力学理论,引入刚体运动坐标系描述可控铰的运动约束,以管-管接触模型描述可控万向铰接管和弯管的动态接触,建立了弯管内可控万向铰接柔性管多体系统接触非线性动力学的数值计算方法。以超短半径水平井造斜段柔性钻具为例,根据贝克休斯公司的钻具动力学特性标准,对柔性钻杆的振动特性进行了评价,研究了不同转速和不同钻压对柔性钻杆动力学特性的影响。研究结果表明:横向振动是导致柔性钻具可能失效的主要因素;柔性钻杆的横向振动剧烈程度随着转速的增加而减小,随着钻压的增加而增大。

基于DDPG算法的无人船动态目标跟踪控制

为了实现无人船在复杂海况上对目标的追踪,使用DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)算法对无人船进行运动控制,使无人船完成对运动目标的快速追踪。在Simulink中使用Nomoto模型对无人船的运动模型进行建模。针对无人船的运动具有大迟滞性的特点对无人船的状态量进行重构,使无人船智能体可以通过重构的状态空间观测到状态量的高阶差分量。为无人船对运动目标追踪的任务设置了不易陷入局部最优解的奖励函数,最终强化学习智能体通过与环境的交互学会了有效地控制无人船对运动目标进行追踪,验证了算法的有效性。

智能电网用电异常诊断和调控策略

为了针对智能电网不同异常用电的原因制定分类调整方法,提出了基于二次根式函数电价调整和计算定界的策略,该策略基于自动过程控制和模糊综合评价进行监控、诊断及分类调整。首先,通过指数加权移动平均值作为自动过程控制的控制变量并确定上下界来监控用电量,建立监控模型;其次,用模糊综合评价法诊断异常用电原因;最后,根据不同原因制定分类调整策略,建立电价需求响应调整模型。算例仿真结果表明,提出的基于二次根式函数电价调整策略在调整频次、残差标准误差、全社会福利和电力公司利润等方面均优于线性函数调整。应用模糊综合评价方法能有效分析异常用电原因,制定分类调整策略能消除异常并获得平稳波动用电量。

球形机器人水上运动动力学建模及控制设计

针对双轮驱动的球形机器人,研究其在水上的动力学建模与控制设计。选择球内驱动体摆角、球体转角和球体平动位移作为广义坐标,通过将水阻力分解为阻碍球形机器人平动的压差阻力和阻碍球形机器人转动的水面粘滞摩擦力,求得广义坐标对应的广义力,利用拉格朗日方程建立球形机器人水上运动的动力学模型。进一步,将得到的水上动力学模型线性化并推导出球体平动速度相对于输入转矩的传递函数,设计速度闭环PID控制器来实现球形机器人水面运动的恒速控制。最后,通过仿真和实验验证了动力学模型的正确性和所设计控制器的有效性。

基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统设计与实现

针对运动目标自动追踪系统复杂且成本较高等问题,文中旨在设计一种成本低廉且易于部署的基于STM32F103C8T6、OpenMV摄像头和二维舵机云台的运动目标自动追踪系统,以解决传统自动追踪系统设备昂贵、算法复杂难于推广的问题,并为OpenMV摄像头在安防监控等领域的应用提供新的思路。该系统主要由主控模块、OpenMV摄像头模块、二维舵机云台模块、电源模块、OLED显示模块组成,通过OpenMV摄像头模块识别特定阈值的色块或矩形图形,并处理色块与矩形角点位置信息,将处理后的数据通过串口通信发送给主控模块,再由主控模块通过PID算法与运动算法控制二维舵机云台模块运动,从而实现运动控制与自动追踪。最后通过激光笔测试装置实际追踪效果,整合数据进行分析验证,该运动目标控制与自动追踪系统的理论研究与设计能够达到目标效果。

基于收缩移动块的固定翼与飞行平台交会轨迹滚动时域规划

针对一类固定翼与飞行平台组合系统的交会轨迹规划问题,提出一种基于收缩移动块的滚动时域规划算法。首先,建立固定翼无人机与飞行平台的交会动态模型,再将交会轨迹规划问题转化为一类以累加型能耗性能指标、固定终端时域、终端状态的收缩时域滚动优化问题。其次,引入收缩移动块策略压缩轨迹规划问题的决策变量数,从而保证算法的实时性。在此基础上,建立算法的递推可行性和可转移性结果。最后,仿真比较结果验证了本文算法在交会过程节能、准时和实时计算等方面的优势。

自移机尾控制系统设计及自动导航控制方法研究

针对目前自移机尾输送带跑偏量和自移机尾相对输送带架的位置无法精确检测、推移过程中仍然需要人为干预调整、无法真正实现无人化操作的问题,设计了一种电液控制系统,引入内置式位移传感器、双轴倾角传感器、行程传感器和视觉检测系统,用来检测自移机尾自身状态、输送带跑偏及与输送带架相对位置,实现了自移机尾的手动、遥控、远程及自动控制。同时提出了一种自动导航控制方法,并完成了初步的测试验证,促进了自移机尾自动化、无人化水平的提升。

迈步式自移机尾的运动规划及液压控制系统设计

为适应现代煤矿安全高效快速掘进的发展需要,研发了迈步式自移机尾。对迈步式自移机尾的运动进行了规划,采用调高液压缸、推移液压缸、侧移液压缸实现其调高、前移、侧移、调平和调偏。完成了迈步式自移机尾的液压控制系统设计,以高压乳化液为工作动力,选用BRW125系列乳化液泵和XR125/10型乳化液箱组成乳化液泵站系统。每个液压缸都装有液压锁,确保迈步式自移机尾不会因自重自行滑落。迈步式自移机尾结构合理、适用性强,液压控制系统具备就地、遥控、远控3种模式,提高了其使用安全性能和煤矿开采效率。

基于LightGBM的集中供热系统预测控制策略研究

针对城市集中供热系统大时滞非线性、换热站负荷预测与调控过度依赖人工经验、系统预测及调控过程不精细、不及时以及系统能耗偏高等现状,提出了一种基于轻梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)的集中供热系统预测控制策略。首先,结合供热系统气候补偿工艺原理,建立了基于LightGBM换热站回水温度预测模型,用以确保回水温度预测目标的及时性与可靠性;其次,设计了基于移动加权平均算法的预测函数,结合PID控制算法实现了集中供热系统的精准负荷预测与高性能调控。实践结果表明,所提出的基于LightGBM的集中供热系统预测控制策略,可及时精准地预测换热站运行负荷且具有更好的超前控制效果,有效地提高了集中供热控制系统的可靠稳定性能。

一种带式输送机与皮带自移机尾一体控制系统

探讨了一种带式输送机与皮带自移机尾一体控制系统,主要提高实际生产工作中带式输送机和皮带机之间配合时畅通性和高效性。

综掘巷道迈步式自移机尾智能控制技术研究

针对现有综掘巷道迈步式自移机尾设备智能化水平低,智能控制技术研究不足等问题,阐释了自移机尾工作原理,分析了智能化煤矿验收办法中针对带式输送机自移机尾智能化的要求,提出自移机尾控制系统的总体设计方案,设计了一键自移控制、多机联动控制和人员接近识别与闯入预警软硬件系统。在此基础上,在神华集团神东煤炭有限责任公司哈拉沟煤矿31107运输巷掘进工作面自移机尾应用该智能控制系统,现场试验结果表明:该智能控制系统可实现自移机尾的一键自移控制;人员接近识别与闯入预警系统可以对自移机尾周边人员进行精准定位,并且能够在人员进入危险区域后进行识别,提高了自移机尾设备使用的安全性。

液压支架液控系统的动态特性分析

为提升液压支架液压系统工作效率,应用AMESim仿真软件分析支架立柱液控系统动态特性,表明增大泵站流量可明显提升升柱速度,对降柱速度影响小;缩短伸缩杠位移,可缩短升降柱时间;增大液控单向阀直径、供液管路直径,可提升升降柱速度,并在液控系统最优参数组合下,升柱时间为3.5 s,提升约17%;立柱降柱时间为2.1 s,提升约16%,提升液压支架立柱控制系统效率.

计及荷电状态的混合储能系统容量优化配置

为平抑风电输出功率波动,降低对电力系统造成的冲击,提出一种计及荷电状态的混合储能系统容量优化配置策略。采取滑动平均控制的方法抑制功率波动性,运用频谱分析将风力发电波动部分转化为高、低频波动控制量,由混合储能系统按频段分别平抑控制,构建基于储能系统不同荷电状态区间的充、放电功率优化控制策略,以年平均成本最优为目标函数建立了计及蓄电池循环使用周期的成本模型。仿真结果表明,所提方法可实现功率波动的平滑控制,实现混合储能系统功率优化分配,使荷电状态保持在合理范围内,避免发生过充和过放,具有可行性以及经济优越性。

钠水蒸汽发生器的钠温自抗扰控制研究

钠冷快堆是燃料闭式循环的成熟候选堆型,其中钠水蒸汽发生器是连接钠冷快堆二、三回路的重要枢纽,具有复杂的流动和换热特性,需要研究其钠侧出口温度的自动控制技术。文章使用机理建模,建立了钠水蒸汽发生器的动态数学模型,并选用线性自抗扰控制技术,在充分利用模型信息的基础上,设计了钠水蒸汽发生器的自抗扰控制系统。仿真实验表明,所设计的钠温自抗扰控制器具有良好的设定值跟踪和抗扰性能,该研究对钠水蒸汽发生器的运行控制有一定的参考价值。

掘进工作面自移设备列车研制与应用

针对掘进工作面动力设备、临时料场的跟机前移主要靠人工搬运、劳动强度大、安全隐患突出、与快速掘进系统不匹配、影响掘进效率的问题,研制了适用于掘进工作面的自移设备列车。设计了智能控制系统,实现了设备列车与掘进成套装备的协同控制,提高了设备列车在复杂顶底板条件下的适应性。实际应用表明:自移设备列车将掘进工作面辅助作业装备集中管理,大大提高了作业的安全性和工作效率。