Control synthesis for a class of nonlinear systems based on partition of unity

A partition-of-unity-based approach is proposed to derive an approximate model for a class of nonlinear systems. The precision of the approximate model is analyzed by using the modulus of continuity of continuous functions. The system stability of the approximate model is analyzed by using Lyapunov stability theory. A design algorithm for constructing tracking controllers with tracking performance related to tracking error is given based on the approximate model and the partition of unity method.

Model and Algorithm for the Optimal Controlled Partitioning of Power Systems

解列是电力系统在故障时结构完整性得不到保证的情况下分裂为2个或多个孤立稳定运行子系统的过程或操作。及时恰当的主动解列操作将能有效地避免因保护连锁动作使得电力系统被动解列而崩溃所造成的巨额经济损失。结合图论中的相关概念和输电网最优解列的物理过程，建立电力系统最优主动解列断面选择问题的完整数学模型，并基于含连通图约束的背包问题（connected graph constrained knapsack problem，CGKP）及其求解算法提出“搜索＋调整”的2阶段求解方法。为降低问题的复杂性，将完整数学模型分解成图的最优平衡分割问题和基于优化潮流的调节问题，并分2个阶段分别求解。其中，图的最优平衡分割问题又被分解成多个CGKP，利用基于含CGKP的图分割方法进行求解。所提出的主动解列策略具有较强理论基础，计算复杂度低，算例的计算结果证明了该模型及算法的正确性和有效性。

Joint Spectrum Partition and Performance Analysis of Full-Duplex D2D Communications in Multi-Tier Wireless Networks

Full-duplex(FD)has been recognized as a promising technology for future 5G networks to improve the spectrum efficiency.However,the biggest practical impediments of realizing full-duplex communications are the presence of self-interference,especially in complex cellular networks.With the current development of self-interference cancellation techniques,full-duplex has been considered to be more suitable for device-to-device(D2D)and small cell communications which have small transmission range and low transmit power.In this paper,we consider the full-duplex D2D communications in multi-tier wireless networks and present an analytical model which jointly considers mode selection,resource allocation,and power control.Specifically,we consider a distance based mode selection scheme.The performance analysis of different D2D communications modes are performed based on stochastic geometry,and tractable analytical solutions are obtained.Then we investigate the optimal resource partitions between dedicated D2D mode and cellular mode.Numerical results validate the theoretical anlaysis and indicate that with appropriate proportions of users operated in different transmission modes and optimal partitioning of spectrum,the performance gain of FD-D2D communication can be achieved.

The Optimization Method of the Sector Partition Based on Metamorphic Voronoi Polygon

Voronoi diagram is founded by using computational geometry based on originaldistribution of the waypoints, and then the elements from Voronoi diagram are metamorphosed by usingthe rule for airsppce partition, and the controller's workload is accounted in each element that ismade up of Metamorphic Voronoi polygon. Then in accordance with the rule about balance ofcontroller's workload, Simulated Annealing algorithm (SA) is used to achieve the optimization ofcombination of those elements , and the new resolution has satisfied the restriction of two rulesfor airspace partition. Therefore, the boundaries of the aggregates of these elements are theoptimal borderlines of sectors. The result of actual airspace design example validates therationality of the sector optimization method presented in this paper.

The Optimized Disign of the Fuzzy Controller(Ⅰ)——The predigested disquisition of rules of fuzzy control

To improve the ability and precisions of the fuzzy control,this thesis points out the adjusted fuzzy control method,realizes the precision of the fuzzy quantity, and reduces the number of the fuzzy control rules,so that it can predigest the process of disigns and realize the methods without influencing the idiocratic control,which are on the base of the domain flexing.

Optimal guidance strategy for flexible load based on hybrid direct load control and time of use

The time-of-use(TOU)strategy can effectively improve the energy consumption mode of customers,reduce the peak-valley difference of load curve,and optimize the allocation of energy resources.This study presents an Optimal guidance mechanism of the flexible load based on strategies of direct load control and time-of-use.First,this study proposes a period partitioning model,which is based on a moving boundary technique with constraint factors,and the Dunn Validity Index(DVI)is used as the objective to solve the period partitioning.Second,a control strategy for the curtailable flexible load is investigated,and a TOU strategy is utilized for further modifying load curve.Third,a price demand response strategy for adjusting transferable load is proposed in this paper.Finally,through the case study analysis of typical daily flexible load curve,the efficiency and correctness of the proposed method and model are validated and proved.

3D Sector Optimum Partition of Airspace

A new method for sector optimum partition of airspace is proposed by dividing the fright altitude into several layers according to the distribution characteristics of the controller＇s workloads in an airspace. On the basis of the original distribution of the waypoints at each level of altitude, the sweel5 line algorithm of Voronoi diagram is used to divide them into certain polygons （ elements）, and the controller＇s workloads are calculated in each Voronoi polygon. Then by the rule about balance of controller＇s workload and by adding conditions of control handover or coordination for the sector, a mathematical model for the controller＇s workload based sector optimization is built. By the model, the Voronoi polygons are optimally partitioned. As a result, a 3D sector optimum partition of the whole airspace is formed by combining the sector optimum partitions at every layer. The actual airspace partition for Xiamen Airport has proved the reasonability and effectiveness of the 3D sector optimum partition of airspace proposed.

交直流电力系统电压稳定性控制方法

交直流电力系统电压稳定性控制方法主要集中在单一的调节手段上进行定功率控制,导致电压区域不稳定,发生大规模波动,为此研究交直流电力系统电压稳定性控制方法。首先,通过对交直流电力系统的电压进行分区,揭示系统电压分布的特点和规律。电压分区后,构建储能单元的数学模型,针对直流配电网的惯性特性进行详细分析,确定电压稳定负荷裕度的计算方法,以评估系统的稳定性水平,最后,结合电压暂态稳定性控制输出,实现交直流电力系统电压稳定性控制。实验结果显示,与无功补偿方法和有功潮流优化方法相比,研究的交直流电力系统电压稳定性控制方法的交流子网的电压区域稳定,未发生大规模波动,具有实际的应用价值。

基于D-分割法的直流变换器遗传自抗扰控制器设计

针对光伏发电系统中DC-DC变换器由于负载和工作环境条件变化等扰动引起的输出波动问题,提出一种基于D-分割法的直流变换器遗传自抗扰控制器(ADRC)设计方法。该方法适用于设计光伏发电领域中的双向DC-DC变换器,采用D-分割法获得满足闭环系统鲁棒稳定的ADRC控制器参数范围;利用具有全局寻优能力的遗传算法,按综合性能指标在该范围内进行参数寻优。实验结果表明,所提基于D-分割法的直流变换器遗传自抗扰控制器设计方法能有效抑制微网母线侧的电压波动和负载突变,提高控制器的鲁棒性,增强光伏发电系统的动态响应性能和抗干扰能力。

面向热电厂脱硝塔结构优化后的精准喷氨控制方案设计

精准喷氨控制优化方案通过脱硝系统关键参数的变化,将SCR尿素热解喷枪和SCR运行调整作为整体考虑,将原尿素溶液5支喷枪自动调节纳入自动控制方案中,实现喷氨供需系统联调,在保证烟气排放满足环保参数要求的前提下,结合SCR出口NOx准确快速测量、出口氨逃逸快速测量值,实现锅炉不同运行工况下的喷氨自动调节,达到脱硝效率最优化,实现节约喷氨量、减少空预器堵塞、降低一次风机、引风机电耗目的,确保脱硝系统的长期稳定运行。

基于分区操作系统的文件系统设计

研究涉及一种基于分区操作系统的文件系统设计方法,解决分区操作系统下文件的安全访问问题。分区操作系统资源、空间彼此隔离,文件系统用于管理分区数据,不能违背数据资源的隔离需求。为此,通过将文件系统部署在分区操作系统的分区;分区内和分区外采用两层分区安全访问控制;采用快照管理实现文件系统自身对并行文件访问需求,实现文件系统设计。通过测试表明,该方法能够在满足分区操作系统设计约束下,实现文件的安全访问。

基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略

为解决新能源、电动汽车、储能等新技术应用下,高复杂度电力系统电压稳定控制问题,提出了一种基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略。该方法引入模糊理论中的隶属度函数,根据系统节点与不同分区之间的耦合程度制定无功控制策略。根据灵敏度计算网络各个节点之间的电气距离,通过模糊聚类算法对节点进行初步分区,并采用聚类融合算法对聚类产生的多个结果进行融合,从而得到最终分区结果。根据关键节点对各个分区的隶属度制定主辅控制策略。IEEE30节点输电网络的算例分析表明,该控制策略可以有效实现对无功功率的控制。

磁链分区的磁场增强型永磁电机全速域模型预测直接转矩控制

磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造成转矩脉动大、电流畸变振荡、响应速度慢等问题。针对这些问题,该文提出一种基于磁链分区的磁场增强型内置式永磁电机全速域模型预测直接转矩控制控制策略。根据FI-IPM电机速度运行区域与磁链状态映射关系,构建磁链和转矩预测模型。在此基础上,提出磁链分区控制,引入磁链差值判断增磁和弱磁运行区,并进行磁链补偿,解决不同速度运行域之间切换的震荡和不稳定问题。最后,通过实验验证所提出控制策略的有效性,为该类电机在电驱动系统中的应用提供技术方案。

苏州市南星湖片区水网乡村景观生态风险时空动态变化与分区管控研究

苏南地区是中国城镇发展的先行区,具有复杂的水网空间特征,呈现出一定的地域特殊性。伴随快速化城镇发展,水网乡村景观格局破碎化、生态风险增加等问题突显,基于景观生态风险评价提出分区管控策略是维护地区生态系统稳定性的有效方法。以苏州市南星湖片区为例,运用景观格局指数构建景观生态风险评价模型,分析研究区2010–2020年景观生态风险的时空分布特征,并运用CA-Markov模型对2030年景观生态风险空间分布进行模拟预测,提出时空动态变化下的空间分区管控策略。研究表明2010–2020年南星湖片区景观生态风险呈上升趋势,高、较高风险面积占比分别增加7.77%、4.58%,中、较低风险面积有所下降,多向更高一级风险转移,其中荷花荡、甫港村等建设用地扩张区域风险等级上升较显著。2030年情景模拟下景观生态风险等级不断上升,高、较高、中风险范围逐步扩张,面积占比分别增加3.3%、0.23%、2.16%,较低、低风险面积则逐步缩减,相较于现状,2030年情景模拟下风险等级上升区主要集中于南星湖、汾湖周边等建设用地与水域镶嵌分布区域。将2020年与2030年土地利用模拟下的景观生态风险空间分布进行叠置分析,基于现状与潜在风险区识别结果并提出时空动态演变下的空间分区管控策略,为实现苏南水网乡村生态保护和合理开发提供科学指导。

基于集群动态划分的配电网无功电压自律-协同控制

针对高渗透率分布式光伏接入配电网导致的电压越限问题,以及传统集中式控制面临的通信延时、计算量大与控制设备过多等问题,提出一种基于集群动态划分的配电网无功电压自律-协同控制方法。首先,建立日前集中式无功电压优化模型,安排离散无功补偿设备投退计划,日内调度以节点电压偏差最小为目标建立日内无功电压滚动优化模型,结合同步型交替方向乘子法实现各集群间的分布式协调控制;然后,通过群内本地电压实时控制抑制群内节点电压的波动;最终,以改进的IEEE 33节点系统及某地实际60节点配电网为例,验证了该方法的正确性与有效性。

考虑储能系统控保协同体系的光伏场站送出线路突变量选相能力恢复策略

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前提条件。在此基础上,提出将光伏场站中储能侧逆变电源控制策略中的负序抑制短时屏蔽,并将故障线路两侧的正序分配系数控制到与负序分配系数相等,以此营造令传统突变量选相元件实现动作的最理想条件。该控制可以通过控制储能设备电流内环中的d轴和q轴电流实现。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在该控制策略作用下,线路两侧正序分配系数与负序分配系数几乎相等,极大程度恢复了弱电源侧的选相特征,在不同故障工况下均有较好的适应性,且不会干扰系统侧选相元件的正常动作,具有很高的可靠性。

基于无功源控制空间的自动电压控制系统聚类分区方法及关键节点选择

自动电压控制(AVC)系统在降低电网损耗、维护电网稳定等方面发挥重要作用。在应用AVC系统时,需要对电网进行分区控制从而达到全局最优的控制目标。该文提出一种基于无功源控制空间的AVC系统聚类分区方法,在构建节点导纳矩阵、建立无功源控制空间的基础上,实现聚类分区。在完成分区后,选择中枢节点和临界节点作为子分区的关键节点。通过保证关键节点的电压水平稳定,实现输电网的可靠运行。

基于蚁群优化算法的非均匀子阵划分技术

对于大型阵列天线应用于空域抗干扰系统中,为了降低硬件成本和减少计算复杂度,一般通过子阵划分技术将整个阵列划分为若干子阵,子阵内部采用模拟波束形成,子阵间采用数字自适应波束形成;由于均匀划分方法的波束形成方向图中存在栅零点,提出一种基于蚁群算法的非均匀子阵划分技术,将阵列最大输出信干噪比作为适应度函数,应用了概率计算与轮盘赌相结合的路径规划方法;结合信息素初始浓度和启发式信息范围,设计了新的适应度函数值与信息素更新的转换关系;最后对所提算法进行仿真,结果表明在不同规模、不同输入干噪比、不同期望信号扫描角度下,所提算法在输出信干噪比上优于均匀划分方法,且没有栅零点产生,与全阵元的自适应波束形成方向图、输出信干噪比相近,验证了该方法的有效性。

基于VORC模型的水网乡村生态系统健康评价及管控策略——以吴江区为例

健康的生态系统能够维持生态活力及组织力,抵御和适应外界压力,发挥生态系统服务功能。文章以苏州市吴江区为例,基于“活力(V)—组织力(O)—恢复力(R)—贡献力(C)”模型,定量评价水网乡村生态系统健康水平,分析生态系统健康空间分异特征,为生态空间分区管控提供科学依据。研究结果表明:吴江区生态系统健康综合指数在空间分布上呈正相关性,表现出“高值区较离散,低值区较集聚”的特征。健康高值区多聚集于乡村水网密布区域,生态环境质量较好,生态功能较完善;健康低值区主要集中于乡村工业产业建设集聚区域,受建设用地扩张影响,水网乡村景观生态健康水平下降。结合健康等级将吴江区划分为核心保护区、生态缓冲区、协调发展区和开发管控区等4类空间管控分区,并针对性地提出差异化管控策略。生态系统健康评价可为生态空间分区管控提供依据和参考,促进水网乡村生态系统持续、健康发展。

分区喷氨格栅在百万对冲锅炉上的应用

1000MW对冲锅炉由于烟道宽的特点对脱硝系统流场均匀性和喷氨均匀性提出了较高要求。为了实现分区喷氨格栅在1000MW对冲锅炉上的良好应用,脱硝系统的流场设计至关重要。利用模拟和试验相结合的手段对某百万对冲燃烧锅炉的分区控制式脱硝系统进行研究。针对该脱硝系统独特的导流板结构,利用模拟手段对其均流作用进行了研究。模拟结果显示:该脱硝系统在现有导流板布置下,流场分布均匀性高,满足设计要求。在额定负荷下,对喷氨格栅及催化剂进出口的流速分布不均匀度进行试验测量,试验结果发现,脱硝出口氮氧化物浓度分布不均匀度较小,流速分布均匀,试验结果验证了模拟的准确性。模拟和试验结果验证了该脱硝系统设计的优越性,该分区控制式脱硝系统设计值得推广。