Logic-based Reset Adaptation Design for Improving Transient Performance of Nonlinear Systems

In this paper, logic-based switching and resetting principles are presented to devise adaptive control laws for a class of uncertain nonlinear systems in order to ensure both the transient bound and the asymptotical convergence of the state. A novel supervisor is constructed to decide when to reset the estimation parameter with the pre-given estimation value. A benchmark example is presented to demonstrate the effectiveness of the approach. © 2014 Chinese Association of Automation.

基于暂态关键特征逻辑推理的复杂电网响应驱动暂态稳定性判别

暂态稳定实时性判别是响应式稳定控制的核心,新能源和直流输电并网下电网的结构、运行和响应特征复杂程度骤增,现有实时性判别方法的准确性和泛化性面临挑战。该文针对含新能源和直流输电的复杂电网暂态稳定性,提出了一种基于可量测暂态能量特征的自适应逻辑推理判稳方法,实现无电网模型依赖且具有可解释性的实时性稳定性判别。首先,基于发电机转子运动的能量关系,结合特勒根定理构建了面向复杂电网响应信息的能量函数并论证了其守恒性;然后,根据系统动能-势能能量转换特征定义了稳定预判因数,并结合最大功角差构成了判稳关键特征量,提出了基于自适应模糊推理神经网络(ANFIS)的关键特征量与稳定状态之间的映射模型,实现了暂态稳定性实时推理评估;最后,在简单系统中量化分析了关键特征量与系统稳定性间的关系,并在修改后含新能源与直流输电的IEEE10机39节点系统中验证了该文所提方法的有效性与泛化性。

基于模糊多判据融合的单端暂态量保护新方案

针对现有单端暂态量保护方案仅依赖单一故障特征进行故障识别导致可靠性不高的问题,提出了一种基于模糊多判据融合的单端暂态量保护新方案,实现不同单端暂态量保护方案间的优势互补。首先,分析了现有基于高低频暂态能量比值、故障初始零模/线模电压行波到达时间差以及前两个线模电压行波极性关系3种单端暂态量保护方案保护判据的特性及其动作灵敏区,在此基础上构造了相应判据的模糊隶属度函数;其次,针对不同暂态量保护方案的优缺点,基于模糊逻辑将上述3种单端暂态量保护方案进行有机融合以判别故障区段;最后,基于PSCAD/EMTDC的大量仿真,对比分析了上述3种暂态量保护方案以及所提新方案在不同故障位置、不同母线杂散电容、不同过渡电阻以及不同权重系数等条件下的适应性,验证了新方案的有效性。

基于5G MEC组网的柔性直流配电系统终端暂态稳定时序逻辑仿真分析

针对现有方法存在的判断准确性和实时性较差的问题,提出基于5G MEC组网的柔性直流配电系统终端暂态稳定时序逻辑任务调度方法,采用该方法在仿真分析时进行合理的任务调度与资源分配,在此基础上,采用马尔科夫链构建终端暂态稳定时序逻辑仿真分析模型,以获取终端全部时间段的暂态稳定时序逻辑。经测试,该方法对柔性直流配电系统终端暂态稳定时序逻辑仿真分析的误差极值均小于2,加速比均高于0.9,能够满足准确、实时的仿真分析应用需求。

一种体现构网型控制特征的柔性直流机电暂态改进建模方法

总结柔性直流采用构网型控制呈现的新特性并提出相应的机电暂态建模方法。通过分析,提出构网型控制替代跟网型控制给柔性直流带来的主要变化是:电压源支撑,故障穿越切换措施以及电流限幅方法。相对应的,构网控制型柔性直流机电暂态模型是对跟网控制型柔性直流模型的改进,包括将换流器与交流网络的接口由传统的一个交流仿真步长内的平均功率改为平均电压;增加故障穿越措施切换逻辑以及增加基于用户自定义的电流限幅措施。通过交直流间接口方法仿真对比,以及机电、电磁暂态模型故障模拟验证所提模型的有效性。该模型能高精度模拟构网控制型柔性直流在交流电网中的动态行为,具有良好的应用价值。

一种先进CMOS工艺下抗单粒子瞬态加固的与非门

先进纳米集成电路工艺的发展使得微电子器件翻转的阈值电荷不断降低,导致数字电路中由单粒子效应引起的软错误率增加。为加强集成电路中标准单元的抗辐射特性,本文提出了一种抗单粒子瞬态(single-event transient,SET)加固的与非门结构。在三阱工艺下,通过将下拉网络中每一个NMOS管的衬底和源极各自短接,便有效地提高了与非门抗辐射性能,而且随着输入端数目的增加,本文提出的与非门加固效果更加明显。利用Sentaurus TCAD软件的混合仿真模式进行粒子入射仿真实验,对于与输出节点相连的NMOS管采用经过工艺校准的三维物理模型,其他MOS管采用工艺厂商提供的Spice模型。结果显示:在40 nm工艺下,当入射粒子线性能量传输(linear energy transfer,LET)值为10 MeV·cm^(2)/mg时,本文提出的2输入与非门能够在3种输入的情况下降低输出电压扰动幅度。其中在N_(2)管关闭的输入模式下,达到了对单粒子入射免疫的效果;对于3输入与非门,即使在“最坏”输入的情况下,也能使输出电压翻转幅度降低85.4%。因此,本文提出的与非门加固方法起到了显著的抗单粒子瞬态效果。

基于电力电子辅助式有载分接开关的Sen变压器开关暂态建模与分析

提出了基于电力电子辅助式有载分接开关(OLTC)的Sen变压器(ST)的开关暂态模型,并对切换过程进行了分析,包括基本的开关逻辑、重叠角和分接头短路的影响以及不同功率因数下最佳切换角的选择方法。基于T形等效电路和拉普拉斯变换建立了基于电力电子辅助式OLTC的ST的开关暂态模型。根据电力电子辅助式OLTC的拓扑结构,建立了基本的开关逻辑。分析了重叠角和分接头短路对切换过程的影响。通过对不同功率因数下切换过程的分析给出了最佳切换角的选择方法。借助MATLAB和PSCAD/EMTDC分别进行解析计算和时域仿真,验证了所提开关暂态模型、开关逻辑和最佳切换角选择方法的有效性,并表明可以在一个周期内完成切换。此外,通过切换角可以控制重叠角和短路电流峰值的大小。

基于小波能量熵和模糊逻辑的故障选相元件

构造了新型的用于高压输电线路保护的故障选相元件。利用小波分析良好的时频局部化特性,在暂态信号多尺度表示方法的基础上定义了用于特征提取的小波能量熵,并与模糊逻辑相结合形成新的选相原理。先对采集到的故障后电压信号进行适当的小波分解,并计算小波能量熵,然后构造包含故障信息的模糊语言变量作为模糊推理系统的输入,并建立相应的模糊逻辑推理系统,通过模糊逻辑的方法进行故障选相。仿真结果表明,小波能量熵随时间变化的规律能有效反映故障出现与否,并通过模糊逻辑做出选相判断。

基于小波变换和模糊逻辑的暂态电能质量扰动分类

针对暂态电能质量扰动现象的内在特征,提出了小波变换和模糊逻辑相结合的暂态电能质量扰动分类方法。该方法使用小波变换提取扰动的时间特征,将扰动持续时间、扰动幅度、扰动频率、电压变化率绝对值作为暂态电能质量扰动的特征向量,输入到4输入2输出的模糊逻辑推理系统,自动判别暂态电能质量的扰动类型及扰动强度。在Matlab平台上使用该方法对应用电磁暂态仿真工具EMTDC仿真得到的暂态电能质量扰动波形进行分析,效果良好,验证了该方法的有效性。

模糊控制STATCOM在电网暂态稳定中的应用

研究设计了一种基于模糊逻辑的控制器,用于静止同步补偿器(STATCOM)在稳态和暂态下的控制。该控制器由主控制器和辅助控制器构成,主控制器用于调节交流侧电压,辅助控制器用于控制直流侧电容的电压。仿真研究和实验结果表明,在发生短路和带有冲击性负荷时,STATCOM能很好地改善电网的暂态稳定性。

一种基于模糊控制的混合式配电变压器的控制策略

混合配电变压器(HDT)具有丰富的电压、电流调控功能。为了更好地实现HDT直流母线电压控制,将模糊控制(FLC)引入到传统比例-积分(PI)控制器中。通过选取适当的隶属度函数,构建相应的专家数据库,利用重心法解模糊,提出一种基于FLC的HDT直流母线电压控制策略,从而有效地提高了直流母线电压控制系统的暂态性能。在Matlab/Simulink中针对上电阶段、电网电压波动以及负载功率突变时的控制过程进行仿真分析,仿真结果验证了所设计的FLC控制的正确性和可行性。

一种对面积开销有效的组合逻辑选择性加固方案

工艺尺寸进入纳米级后,数字电路的可靠性面临高能粒子效应、延时故障、器件老化等方面的威胁.提高可靠性同时也面临着面积、延时、功耗等方面的挑战.针对高能粒子瞬时效应中影响组合逻辑电路的单事件瞬态(SET),提出一种对面积开销有效的组合逻辑选择性加固方案.ISCAS-89标准电路在45nm Nangate工艺下的实验证明,该方案平均增加11.14%～44.74%的面积开销,可达到50%～99%的可靠性.

启发式电力系统暂态稳定裕度在线评估方法研究

本文定义了一个能综合反映电力系统特定结构和运行方式下整体暂态稳定水平的连续指标：综合临界切除时间（ＧＣＣＴ）。结合知识库、模糊逻辑推理和综合技术，本文提出了一种能以较高精度在线估计ＧＣＣＴ值的暂态稳定估计（ＴＳＡ）方法。利用该方法推理过程的中间结果还能帮助确定系统中稳定裕度较低的部分机群。文章以一个７机电力系统为例，集中探讨了知识库和模糊推理模型的构造、ＧＣＣＴ的估计方法以及推理结果的综合分析等问题。

电网故障条件下双馈机组运行特性分析及其协调控制

电网发生暂态故障情况下,风力发电机定、转子均会出现过压、过电流等一系列问题,若不采取及时有效的应对措施,会导致风电机组大规模解列,将使电网故障进一步恶化。为防止上述情况出现,提高风电机组应对电网暂态故障的能力,详细分析了电网故障时双馈感应风力发电机的运行特性,提出了一种电网故障条件下转子侧变流器与Crowbar电路的协调控制策略。重点研究了转子侧变流器与Crowbar电路在暂态故障期间状态切换逻辑;在低电压稳态运行期间,提出采用不同故障类型下的相应控制方法,即对称跌落时采用常规PI控制,不对称跌落时采用PIR控制;并给出了整个跌落期间双馈发电机完整的协调控制流程图。最后基于理论分析,研制了40kW双馈型风电模拟系统,将该系统应用于电力系统动模试验系统进行实验验证。实验结果表明,采用该协调控制策略,在电网暂态故障下,能有效改善双馈发电机定、转子过流、过压的情况,实现了双馈感应发电机在电网故障时的低电压穿越功能。电力系统动模试验系统与真实电网仿真度较高,研究成果对大功率机组增强应对电网故障能力具有重要的参考意义。

提高交直流电力系统稳定性的HVDC模糊逻辑控制器

提出一种附加在高压直流 ( HVDC)系统上的辅助型模糊逻辑控制器以提高交直流互联电力系统稳定性。在控制器的设计中应用能量函数法 ,通过增大振荡的减速能量来提高系统的稳定性水平。借助于 HVDC线路的快速控制能力 ,采用模糊规则平滑地调整 HVDC输送的功率 ,并使用自适应控制技术以提高控制器的稳定性。在 4机和 8机交直流电力系统上的仿真结果表明 ,该控制器在平抑系统小信号振荡的同时也可在一定程度上改进系统的暂态稳定性。

可控串补装置的动态建模及数字仿真研究

可控串补(TCSC)动态建模是暂态特性分析和控制策略研究的基础。该文用逻辑开关函数法建立了能系统描述TCSC变拓扑电路暂态全过程的解析数学模型,分析了电容电压暂态特征分量的作用及特点,并通过数字仿真研究了不同同步信号下TCSC的暂态响应过程,揭示了电容电压同步下产生超调振荡主要是由w0分量的暂态过程引起的,并提出以电容电压基波分量作同步信号。仿真结果表明,TCSC的容性调节过程快速且无超调。

自稳定的分布式事务内存模型及算法

针对具有瞬时故障的分布式系统,综合考虑系统鲁棒性和可扩展性,提出了一种自稳定的分布式事务内存模型(self-stabilizing distributed transactional memory,SSDTM).首先,利用分层技术和抵押组合理论建立模型框架,并对生成树算法进行了自稳定改进,以克服现有算法只能适应稳定环境的缺点;其次,将数据流技术与自稳定相结合,设计了数据对象操作方法,提高了系统的数据访问局部性;然后,在给出事务服务模型的基础上,提出了基于改进逻辑时钟的SSDTM并发控制算法;最后,结合理论推导,使用4个典型测试用例在SimJava环境下对SSDTM进行了多角度、大规模的分析和性能测试.结果表明,所提算法具有较强的参数鲁棒性和适用性,与其他模型相比,SSDTM具有更高的吞吐量和容错性.

塑壳断路器瞬时特性检测系统

为满足生产和检测的需要,开发了以触摸屏、PLC和恒流源为核心部件的塑壳断路器(MCCB)瞬时特性检测系统。该检测系统能根据测试产品,自动控制恒流源输出测试电流进行瞬时特性试验,并判断产品测试结果。

基于时序逻辑的移动计算的形式方法分析

现今,移动计算被广泛认为是一种由计算新技术支持的新计算范型,其主要特征是计算组件能与计算资源动态改变绑定关系,表现出移动性。有两类关注移动特性的计算——mobile computing研究基于无线网络的移动设备上进行的计算活动及相关问题;mobilecomputation研究基于WEB的移动程序。多项研究表明,在设计层次可以一致地抽象这两类分布式计算,统一为移动计算。尽管有很多新技术和语言支持移动计算,如Java、

混合忆阻器-CMOS逻辑运算的优化设计研究

基于混合忆阻器-CMOS设计成的典型逻辑门在输出端的忆阻器存在泄露电流,导致运算输出信号幅度产生衰减,引起多级互联电路逻辑运算混乱甚至出错。为了解决这一难题,文中提出采用变形逻辑运算表达式,以CMOS反相器可实现的“非”逻辑操作完成输出端信号传递这一方案,改进了电路运算设计结构但不改变电路运算的复杂度。进而以“异或”、“异或非”逻辑门和一位全加器为例,以理论分析、新电路结构设计和PSpice软件模拟仿真三者共同验证了该方案的有效性。研究结果表明,该方案很好地解决了级间连接忆阻器的泄露电流,有效降低了逻辑运算信号的衰减现象,且改进设计的电路逻辑功能正确,运算准确性得到提高,输出信号低电平近似为0 V,高电平达1.8 V,均接近理想值,有利于实现新型高性能复杂逻辑运算的设计、开发和大规模集成应用。