基于自抗扰的混合储能系统控制策略

混合储能系统作为独立光储直流微电网的重要组成部分,兼具能量型储能和功率型储能技术特性,可以实现微电网系统内不平衡功率的平抑以及直流电压的稳定。为提高混合储能系统工作性能,提出了一种基于自抗扰的控制策略,利用扩张状态观测器对内、外未知扰动进行观测估计与扰动补偿,并引入模糊自适应与扩张状态观测器相结合,从而提高系统的稳定性与抗扰性。在Matlab/Simulink数字平台对混合储能系统进行了建模仿真,验证了该控制策略的可行性与优越性。

基于动态事件触发的微电网分布式协调控制策略

在孤岛交流微电网电压和频率的协调控制中,存在着依赖周期通信、通信负担大等问题.为此,提出了一种基于动态事件触发的分布式协调控制策略,在微电网中运用多智能体系统理论,将频率和电压作为追踪同步目标.通过评估事件触发条件,从根本上摆脱了分布式电源DGs的连续通信和Zeno行为.并引入与系统偏差和反馈有关的动态变量,合理调整触发阈值和反馈增益.此方案提高了通信效率,降低了控制更新频率,保持了良好的控制性能.并且在Matlab/Simulink环境中验证了所设计控制策略的正确性和有效性.

基于自抗扰控制的H桥逆变器的混沌研究

为了解决新能源发电系统逆变器出现混沌的问题,提出了一种基于自抗扰控制的H桥逆变器的调节方案。针对处于混沌状态的逆变器的稳态和动态特性差的现象,构建了逆变器的离散模型,并通过建立跟踪微分器、扩张状态观测器以及状态误差反馈控制律进行混沌控制。通过分岔图、折叠图以及仿真分析,结果可知基于自抗扰控制的H桥逆变器比基于比例控制的H桥逆变器的稳定范围扩大了45%,有效地抑制了混沌现象的发生。通过分析可得出:该控制策略对系统的混沌行为能够进行抑制,拓宽了系统稳定工作范围。

基于自抗扰控制的并网逆变器环流抑制策略

谐波交互是影响微网正常运行的主要扰动之一,为此带来的谐波谐振和谐波环流等问题备受关注。环流抑制是确保微网系统可靠工作的关键技术,为应对双闭环PI控制受扰动情况下抑制环流效果不佳,提出了一种基于自抗扰控制的多逆变器并联环流抑制策略,由线性扩张状态观测器对扰动进行估计并进行反馈补偿,配合独有的带宽法调参改善多逆变器并联均流控制效果。文章的主要内容是:建立了逆变器拓扑结构,进行环流的数学物理机理分析,通过两台逆变器并联在并网情况下的MATLAB仿真,证明了并联系统在扰动存在的条件下,自抗扰控制对环流有较好的抑制能力,使系统有很好的动态响应性能和均流效果,提高了并联系统的抗扰能力和可靠性。

二阶LADRC在风电并网逆变器网侧直流母线电压控制中的运用

为提高风电并网系统中电网侧逆变器直流母线电压的稳定性和动态响应速度,文中设计一种无对象模型辅助的二阶线性自抗扰控制技术(linear active disturbance rejection control,ADRC)以取代电压外环的PI控制器,从而形成一种新的双闭环控制结构。文中利用频域分析法分析了ADRC控制器的稳定性、跟踪性和抗扰能力;最后在3.6 MW直驱永磁同步风力发电机组的物理实验平台中验证了该控制结构的可行性,将传统PI控制和文中所提出的控制模式在不同工作条件下的控制效果进行比较。实验结果表明,该文章设计的控制方案优于传统的PI控制器,具有良好的抗干扰性和鲁棒性,大大减少直流侧母线电压波动所造成的影响。

基于同步ADMM算法含P2G-CCS的多园区综合能源系统优化调度

多园区综合能源微电网系统交互需要解决每个微电网之间的协调优化调度的问题,文中通过引入交互耦合功率变量解耦的方法,来求解园区内微电网之间交互的电功率,将集中求解的复杂问题转换为各微电网之间相互合作而且可以内部管理的优化问题,于是文中考虑采用同步式交替向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)分布式求解方法来实现各个园区微电网系统的成本关系分配,系统只需要求解分布式优化方案所需的信息,可以最大限度地降低运行成本,同时为了保证多园区微电网系统的低碳运行和降低环境成本,在考虑单个电热冷综合能源微电网系统的基础上,采用碳捕集设备和电转气装置以及配合阶梯碳交易机制的方法,更进一步降低系统碳排放;最后,通过仿真算例来验证所提方法和模型的有效性。

基于混沌的H桥逆变器的非奇异终端滑膜控制

针对逆变器的分岔和混沌现象,建立逆变器的离散模型,通过分岔图、Lyapunov指数和折叠图分析非线性行为,并计算出系统的稳定运行范围及混沌运行范围。文中提出一种非奇异终端滑膜控制策略,设计切换面函数,推导逆变器的反馈控制律。最后进行仿真,仿真结果表明:非奇异滑膜控制能够有效抑制系统的混沌行为,从而拓宽了系统稳定工作范围,相比于比例积分控制(proportional integral derivative,PI),稳定范围扩大了80%。由此可以使得逆变器实现稳定工作,有很强的实际应用价值。

考虑源荷特性的双馈风电机组动态减载协同调频控制

为使双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)的有功输出能响应电网频率的变化,有效参与电网频率调节,提高风电系统的稳定性,文中分析了虚拟惯性控制、下垂控制以及减载控制的基本原理,探究了相关参数对风电并网系统频率特性的影响。在此基础上,提出一种考虑系统源荷特性的动态减载协同调频控制策略。该策略结合源荷扰动情况实现减载率修正,通过MATLAB/SIMULINK仿真验证表明:当负荷波动时,该控制策略相较于固定减载调频使含风电系统在不同风速下的频率稳定性有了显著提高。

基于改进YOLO v7的农田复杂环境下害虫识别算法研究

为使巡检机器人能够对体积小且密集、形态多变、数量多且分布不均的害虫进行高效精准识别,提出了一种基于改进YOLO v7的害虫识别方法。该方法将CSP Bottleneck与基于移位窗口Transformer(Swin Transformer)自注意力机制相结合,提高了模型获取密集害虫目标位置信息的能力;在路径聚合部分增加第4检测支路,提高模型对小目标的检测性能;将卷积注意力模块(CBAM)集成到YOLO v7模型中,使模型更加关注害虫区域,抑制背景等一般特征信息,提高被遮挡害虫的识别精确率;使用Focal EIoU Loss损失函数减少正负样本不平衡对检测结果的影响,提高识别精度。采用基于实际农田环境建立的数据集的实验结果表明,改进后算法的精确率、召回率及平均精度均值分别为91.6%、82.9%和88.2%,较原模型提升2.5、1.2、3个百分点。与其它主流模型的对比实验结果表明,本文方法对害虫的实际检测效果更优,对解决农田复杂环境下害虫的精准识别问题具有参考价值。

考虑主从博弈的含碳捕集电厂的综合能源系统低碳经济调度

为了合理分配综合能源系统各主体利益,促进系统低碳经济运行,提出了考虑主从博弈的含综合灵活运行方式碳捕集电厂的综合能源系统优化调度模型。首先,为了实现系统低碳经济运行,在博弈框架下构建了综合灵活运行方式碳捕集电厂-电转气-燃气机组联合运行模型,并在用户侧加入了需求侧响应策略。其次,为了调动源-荷-储三方的主动性,建立了以运营商为领导者,储能商、生产商、用户为跟随者的多利益主体模型,并构造了各利益主体收益模型。最后,结合CPLEX求解器与双突变差分进化算法对模型进行求解。以北方某园区为算例进行验证,结果表明:所提模型和算法与传统模型相比,有效降低了综合能源系统的碳排放量和运行成本。

基于滑模变结构的自抗扰异步电机矢量控制

针对异步电机实际运行的耦合性和抖振等问题,提出了一种基于滑模变结构自抗扰控制的复合控制策略。首先,建立矢量控制下的异步电机数学模型,通过选择异步电机转速为状态变量,利用自抗扰技术中LESO的补偿扰动的思想设计了异步电机转速环的双闭环SMLADRC控制器,通过证明LESO的收敛性和分析SMC的系统稳定性,说明上述控制器既保留了传统滑模的强鲁棒性,又利用自抗扰的优势,有效地削弱了电机抖振问题。通过数值仿真验证了上述控制策略的可行性与正确性。

改进型自抗扰算法在焙烧炉温控系统的应用

将传统的自抗扰控制器中的扩张状态观测器进行改进,提出了基于双曲正切函数的扩张状态观测器。通过Matlab进行仿真实验,发现其可以有效地估计出系统的各阶状态,证明该方法有效。但在估计系统的二阶状态初始阶段和对系统的误差估计的初始阶段出现了明显的峰值现象,对系统初期的估计造成误差,影响状态观测器对系统估计的效果。为此通过动态调参的方法来抑制峰值现象。将自抗扰控制算法中的扩张状态观测器替换为该文的扩张状态观测器,并将其应用到了焙烧炉温度控制系统中,实验效果令人满意。

基于LabVIEW和Matlab的数字孪生供热系统平台的设计与仿真

数字孪生技术充分利用物理结构、传感器更新、设备运行历史等数据通过集成多领域、多物理量、多可能性的模拟过程,在虚拟空间中进行镜像,以此表达相对应的实物装置的整个生命周期过程;从智慧供热的发展历史来看,依托现代工业系统理念,提出了基于“数字孪生”的智能供热系统结构;首先介绍了数字孪生的基本结构,给出了数字孪生的构建方式基于虚拟仪器Labview的大数据采集、处理、归档、仿真;然后以采集的数据为基础,得到供热系统的孪生模型,叙述了数字孪生技术解决的关键问题;最后,通过Labview仿真平台调用Matlab中神经网络智能算法,得到基于大数据采集以及经过智能算法优化后的参数,同时系统将参数反馈给物理实体设备,从而完成孪生模型的仿真、优化、反馈过程;通过热网系统优化仿真案例验证了Labview和Matlab混合编程在建立的孪生供热平台上、应用的有效性。

基于VSG的船舶微电网功率分配控制策略研究

船舶微电网在并联运行时,由于存在线路阻抗差异问题,导致功率分配不合理,传统的虚拟同步发电机控制很难实现功率的精准分配。为了解决上述问题,本文在建立风光储微电网模型基础上,研究VSG(Virtual Synchronous Generator)多机并联系统关键参数的匹配算法;采用自适应控制理论,提出虚拟阻抗自适应控制策略,逆变器根据给定功率调整虚拟阻抗值,在存在线路阻抗差异的情况下,使VSG多机并联系统能够精确地分配负荷功率。仿真结果验证了所提控制策略和参数设计方法的有效性和可行性。

PLC和模糊PID在退火炉温控系统中的应用

针对天津某工厂对非标准工件做连续退火工艺要求,设计了一套基于PLC以及模糊PID技术的工业退火炉的温度控制系统。此系统以西门子S7-200系列PLC为核心,在PLC基础上采用模糊PID算法,论述了模糊PID控制在温度控制系统中的应用,并设计了模糊PID控制器,在MATLAB中实现了系统的仿真。实际运行表明,系统性能优良,操作简单、安全、方便。

独立式风光储系统联合控制策略

针对远离大电网偏远地区采取分布式能源发电的低稳定性和低效率等问题,提出了风光储独立系统的联合控制策略,该策略结合系统功率平衡和蓄电池充放电状态设计工作模式转化控制器进行联合控制。风力和光伏系统的最大功率点跟踪控制(MPPT)采用改进传统变步长扰动观测算法(P&O);负载功率跟踪控制(LPTC)基于功率平衡梯度电压迭代法。最后在MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真验证该策略能协调风光储三个子系统进行功率转换,使系统稳定运行。

松鼠搜索算法优化SVM的液体火箭动力系统故障诊断

为了对液体火箭动力系统的故障进行诊断,提出了一种基于松鼠搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM)的故障诊断方法。将支持向量机的两个重要参数惩罚因子和核函数参数作为松鼠位置矢量,由输出的最佳参数构成SSA-SVM预测模型。实验选取某液体火箭动力系统的846组数据进行诊断。结果表明,对于168组测试样本集,诊断预测错误为4个,测试集分类错误率较低。

基于改进排序算法的模块化多电平换流器子模块电容电压均衡控制策略研究

传统基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统在运行时,存在子模块电容电压均衡运算量大和子模块开关频率高的问题,据此,文中提出了一种基于快速排序算法和改进插入排序算法相结合的电容均压控制策略,通过逐次降低待排元素的数量减少计算量。在此基础上,提出一种改进保持因子的插入方法,进一步减少计算量与开关频率。在Matlab/simulink搭建31电平MMC模型。仿真结果表明,基于快速排序算法和改进插入排序算法相结合的电容电压均衡策略能够在较好维持电容电压均衡的基础上,有效降低计算量。

谷值V2控制Boost PFC变换器快时标分岔现象抑制

为抑制Boost PFC变换器中的快时标分岔现象,采用频闪映射的方法对变换器建立数学模型,通过MATLAB/Simulink仿真软件绘制出电感电流的时域波形图和频闪采样图进行分析。施加谷值V2控制对变换器中的快时标分岔现象进行抑制,将传统斜坡补偿控制快时标分岔和谷值V2控制进行比较分析,仿真结果表明:在同等参数条件下谷值V2控制的控制效果较优于斜坡补偿控制,且谷值V2控制具有瞬态响应快、工程应用实现简单等优点。

基于改进YOLOv3的水稻叶部病害检测

为了解决水稻小病斑检测不准确的问题,提出一种基于改进YOLOv3的水稻叶部病害检测方法Rice-YOLOv3。首先,采用K-means++聚类算法,计算新的锚框尺寸,使锚框尺寸与数据集相匹配;其次,采用激活函数Mish替换YOLOv3主干网络中的Leaky Relu激活函数,利用该激活函数的平滑特性,提升网络的检测准确率,同时将CSPNet与DarkNet53中的残差模块相结合,在避免出现梯度信息重复的同时,增加神经网络的学习能力,提升检测精度和速率;最后,在FPN层分别引入注意力机制ECA和CBAM模块,解决特征层堆叠处的特征提取问题,提高对小病斑的检测能力。在训练过程中,采用COCO数据集预训练网络模型,得到预训练权重,改善训练效果。结果表明:在测试集下,Rice-YOLOv3检测水稻叶部3种病害的平均精度均值(mAP)达92.94%,其中,稻瘟病、褐斑病、白叶枯病的m AP值分别达93.34%、89.68%、95.80%,相较于YOLOv3,Rice-YOLOv3检测的m AP提高了6.05个百分点,速率提升了2.8帧/s,对稻瘟病和褐斑病的小病斑的检测能力明显增强,可以检测出原始网络模型漏检的小病斑;与Faster-RCNN、YOLOv5等模型对比,Rice-YOLOv3提高了对相似病害和微小病害的识别能力,并在原始的基础上提高了检测速率。