基于MPC的智能网联卡车队列最优能耗控制

针对高速公路智能网联卡车队列的能耗优化问题,提出了一种基于模型预测控制的双层控制算法。算法由速度规划层和跟踪控制层两部分构成,其中速度规划层结合道路坡度及车辆状态,通过线性能量守恒模型来消除动力学模型中的非线性项,并以发动机输出功率作为油耗优化指标,采用线性模型预测控制方法获得车队的规划速度;为减少简化车队模型引起的不确定性,跟踪控制层采用基于线性矩阵不等式的分布式鲁棒模型预测控制算法,设计状态反馈控制器对上层规划的最优速度进行跟踪。仿真结果验证了上述双层控制算法的可行性和有效性,可以在保证最优能耗控制的前提下实现车队安全稳定行驶。

超薄玻璃基板化学沉积镀膜智能产线技术中的自适应控制研究

随着电子信息技术的快速发展,扁平化显示器、光伏电池等领域对超薄玻璃基板的需求不断增加。化学沉积镀膜技术由于其高效、环保等特点,成为了制备超薄玻璃基板的重要工艺之一。研究了超薄玻璃基板化学沉积镀膜智能产线技术中的自适应控制,结合传统的控制模型和现代的智能控制技术,提出了基于模型预测控制算法的自适应控制方法,该控制方法具有良好的鲁棒性和自适应性,可以有效地提高产线的稳定性和生产效率。

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度动态优化调度

为应对接入主动配电网中间歇性分布式电源出力不确定,解决其预测精度随时间尺度增长而下降,造成预测不准确的问题,提出基于模型预测控制的多时间尺度主动配电网多源协调优化调度策略,精细化协调控制和管理主动配电网中的分布式电源、储能及柔性负荷,以期实现间歇性分布式电源的最大化消纳。以长时间尺度的最优潮流有功出力值为基准,短时间尺度基于模型预测控制,采用多步动态滚动优化,求解有功出力增量,使得有功出力控制过程更加平滑。通过仿真分析,证明了所提动态优化调度策略的可行性和有效性。

三相PWM整流器模型预测虚拟电压矢量控制

传统的模型预测控制(model predictive control,MPC)在一个控制周期内仅可输出单一的离散电压矢量,考虑到变流器拓扑可提离散电压矢量的局限性,三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器存在较大的稳态功率脉动。在分析三相PWM整流器离散预测模型的基础上,提出一种模型预测虚拟电压矢量(model predictive virtual voltagevectors,MPV3)控制方法,通过构建6个虚拟的电压矢量代替传统MPC中的8个离散电压矢量,旨在拓展系统的控制集覆盖范围。首先,根据最近三矢量原则确定构建虚拟电压矢量所需的离散电压矢量,接着以功率无差拍跟踪控制为指标在线求取各离散电压矢量作用时间。为了保证虚拟电压矢量的可实现性,构建相应的目标函数进行矢量作用时间的可行性判断和动态修正。最后,为验证所提MPV3方法的可行性和有效性,分别与传统MPC和占空比优化进行仿真和实验的对比分析,并进一步归类总结出各方法的优缺点及适用范围。

两电机转矩同步系统有限集模型预测控制

首先分析了基于转矩跟随结构的两电机转矩同步控制系统,针对传统结构中同步误差开环控制的问题,通过推导同步误差变化率的影响因素,提出了一种基于统一预测模型的两电机转矩同步有限集模型预测控制策略。通过对两电机同步系统进行统一建模,将电机之间的q轴电流同步误差作为统一预测模型的一个状态变量,从预测控制的角度对同步误差实现闭环控制,使同步误差参与逆变器开关状态选择。最后,实验证明了所提控制策略能够实现系统的转矩同步控制。

异步电机低开关频率的模型预测磁链轨迹跟踪控制

提出一种采用优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的模型预测磁链轨迹跟踪控制方法,不需要实时估计定子磁链和电压的基波分量,实现了异步电机低开关频率下的优化PWM高性能闭环控制。通过将控制问题构造为一个带边界线性约束的二次目标函数型最优化问题,即二次规划(quadratic programming,QP)问题,采用有效集法实现其数值求解,将模型预测滚动优化策略结合到磁链轨迹跟踪控制器,在尽可能小地修正优化PWM开关角的同时消除跟踪磁链偏差,实现基于优化PWM的磁链轨迹跟踪控制。所提出的新型闭环控制系统在低开关频率下基于优化PWM获得较小的谐波畸变,同时通过磁链轨迹跟踪获得快速的动态响应。针对4k W小功率和1.6MW大功率的异步电机驱动系统的仿真结果表明,两组驱动系统获得的动静态性能相一致,充分验证了所提控制方案的有效性。

电流增量预测控制策略参数稳定域拓展

高性能永磁同步电机伺服系统要求快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能。电流增量预测控制策略可以获得快速的电流响应速度,但依赖电感参数的准确性。电感参数不准确时,系统稳定性难以保证。本文通过使用更多的电压及电流信息来提高参考电压计算式的阶次,以此拓宽电流增量预测控制策略对电感参数的适应性。该方法对处理器的占空比更新能力或运算速度没有特殊要求,仅需增加少量计算量就可以显著拓宽电感参数稳定域。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性与实用性。

SNCR脱硝系统的广义预测控制

由于脱硝回路具有大滞后、强非线性等特点,热电锅炉基于PID控制器的脱硝回路自动控制系统存在控制品质差、自控投运率低等问题。分析了SNCR工艺流程特点及现有控制策略的不足,提出了一种基于广义预测控制算法的SNCR脱硝系统控制策略。针对回路特点改进控制策略,利用最小二乘法获得氨水阀门开度与氮氧化物质量浓度的一阶惯性纯滞后模型,使用广义预测控制算法控制氮氧化物质量浓度,在原有DCS的基础上设计并实现了SNCR脱硝回路先进控制系统。现场投运结果表明:基于广义预测控制的脱硝系统氮氧化物排放量波动幅度降低,回路自控投运率提高。

丙烯腈流化床反应器先进控制

温度是丙烯腈生产的重要条件,在研究丙烯腈生产工艺的基础上,对丙烯腈流化床反应器进料系统PID控制器参数进行了整定,进一步采用阶梯式控制策略,用渐消记忆的递推最小二乘法辨识模型实现丙烯腈流化床反应器反应温度的广义预测控制,较好地解决了由反应器进料流量波动、反应压力变化等因素引起的反应温度的大幅波动问题,提高了反应器温度的控制品质,同时也提高了丙烯腈收率。

基于通信的大规模空调与电网互动的分布式合作模型及优化控制

大规模空调系统在集中响应时变电价时,容易形成新的电力尖峰。针对该问题,提出基于网络信息交互的大规模空调与电网互动的分布式协调模型与优化控制策略,在保证用户舒适性条件及最低费用的同时,避免（或改善）集中响应形成新的电力尖峰。控制过程中,先将系统目标分解到每个子系统,由分布的模型预测控制器（distributedmodel predictivecontroller,DMPC）进行并行的优化决策计算,并将计算出的结果通过网络发送给其他子系统;每个子系统再根据接收到的其他子系统的信息和电网信息,按合作博弈模型计算可合作的控制行为,重新发送自己的控制量给其他子系统,直至所有子系统的控制行为不再能使峰值降低。该方法在每一个预测状态演进过程中,都进行信息交互,实现对大规模分布式空调与电网协调的闭环优化控制。对某地区5万台空调响应分时电价的模拟控制结果验证了该方法的有效性。

一种基于优先级的控制系统性能评估和安全监控系统

控制系统性能监控和评估的研究对保障生产过程安全高效运行具有重要意义。对于一个控制系统,各种监控评估指标的重要性不同却有内在冲突性,例如控制系统的性能'卡边'操作与安全生产有时是矛盾的。因此,提出了优先级性能评估与监控的思想,系统依照优先级序列对各指标进行性能评估,并对事关安全的关键过程变量重点监控;开发了针对MPC多变量控制系统的优先级性能评估与监控系统,并应用于催化裂化反应-再生系统。

一种快速非线性模型预测控制律研究

为滑翔增程弹设计了一种滑翔控制律,在考虑其非线性、状态约束和控制舵偏角幅值约束的情况下,针对滑翔控制过程中采样周期短,系统动态变化快的特点,采用直接多重打靶法和实时迭代策略来缩短非线性模型预测控制中递推优化的计算时间,并应用预先优化策略避免反馈控制延迟。仿真结果表明,该控制器的控制律求解时间小于采样周期,能满足滑翔增程弹滑翔控制要求,控制效果良好。研究结果可为同类弹箭非线性模型预测控制律设计提供参考。

超超临界机组主汽温分布式监督预测控制

针对超超临界直流锅炉主汽温控制系统,提出一种基于模糊神经网络模型的分布式监督预测控制(DSPC)策略.在各子系统原有的调节层结构的基础上,增加监督层,将中间点温度和各级过热器出口温度设定值的调整问题转化为在线优化问题.子系统监督层目标函数考虑相关联子系统的性能指标,通过相邻子系统监督层的信息交换和迭代优化,实现各级子系统的协同配合.针对负荷扰动情况进行仿真实验,结果验证了所提出方法的有效性.

五桥臂双永磁同步电机系统优化模型预测控制

五桥臂逆变器传统模型预测控制一个控制周期内由单矢量作用,降低了2台电机的运行性能。针对该问题,提出了优化模型预测控制策略。通过对2台电机有效电压矢量和零电压矢量的占空比进行整体优化分配,减小电机的转矩波动,提高2台电机的控制精度,进而在满足2台三相电机控制独立性的情况下,提升了电机系统的控制性能。仿真结果验证了所提优化模型预测控制的正确性和有效性。

取水泵站能效的模型预测控制

在研究取水泵站能量模型及能效开环优化控制基础上,提出一种系统级的运行效率模型预测控制方法。本控制方法以定速泵运行状态为优化变量,以泵站总能源费用最小为目标。目标函数融入了分时电价及取水口水位等变量,并处理了总用水量、清水池水位高低限等约束。以一座配置定速泵的取水泵站为例,对开环优化及模型预测控制方法分别进行了仿真研究和对比分析。验证了能效模型预测控制方法的有效性及其处理变量预测误差的性能。提出的控制方法还能实现需求侧优化管理,有助于电网'移峰填谷'策略的实施。

动态Leontief投入产出模型的广义预测控制

基于Ｗ．Ｌｅｏｎｔｉｅｆ动态投入产出模型，探讨了广义预测控制在国民经济系统宏观管理中的应用。

基于模型预测控制的冷热电联供型微网动态优化调度

冷热电多能联供(combined cooling heating and power,CCHP)型微网具有节能、环保、经济等特点,有良好的发展前景和应用价值。为应对可再生能源的大规模接入及负荷的不确定性,该文提出基于模型预测控制的CCHP型微网动态优化调度策略。该优化策略首先对设备效率曲线模型进行分段线性化处理,以日前计划联供设备的出力值为参考值,在日内调度下建立可再生能源及负荷预测模型,基于多步滚动优化求解出各联供设备的平滑出力。仿真结果表明:分段线性效率曲线模型不但能更好模拟系统实际运行工况,且计算时间满足在线调度需求;滚动时长选取4h,不仅满足鲁棒性也能满足快速性;所提模型能够有效应对系统不确定性对系统经济调度的影响,实现其经济及安全运行。

基于模型预测控制的开绕组永磁同步电机高性能驱动系统控制策略

为了解决传统开电机驱动系统中存在的成本和响应特性问题,本文提出一种基于开绕组结构永磁同步电机的四桥臂变换器驱动系统的新型拓扑结构,采用模型预测控制算法来提高电流环的响应速度。为了抑制系统中的零序电流,改善驱动系统的特性。本文通过测得的绕组反电势三次谐波作为共模电压的补偿量,并采用比例环节等效增加零序电流阻抗来抑制其他次电流谐波,并将共模电压分配到预测控制输出的载波中,以此将零序电流抑制策略纳入模型预测控制,在此基础上构建了综合考虑电机绕组反电势三次谐波和逆变器死区的开绕组永磁电机驱动系统的仿真模型,通过仿真验证了本文提出的系统控制策略的有效性。

永磁辅助式同步磁阻电机转矩预测控制方法

为了验证永磁磁阻电机具备宽调速域的优势,同时充分发挥永磁磁阻电机在弱磁运行时的输出转矩,提出了一种基于转矩预测控制的全速域控制方法。采用Ansys设计了一台永磁磁阻电机,并与Simulink联合仿真验证了方法的可行性。验证结果表明:转矩预测控制方法可以使电机在全速域获得良好的动态性能,同时永磁磁阻电机弱磁运行时依然具有优秀的转矩输出能力。

乙二醇精制单元先进控制技术应用

介绍了Foxboro公司CONNOISSEUR先进控制软件在环氧乙烷,乙二醇装置乙二醇精制单元控制系统中的应用,对其中的伪随机二进制序列建立过程动态模型技术和多变量预测控制技术进行了详细介绍。乙二醇精制单元应用该先进过程控制技术实践证明,精制单元能够减少工艺参数波动,稳定生产,提高产品产量,降低能耗,达到提高经济效益的目的。