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运载火箭自适应增广控制参数设计及稳定性裕度分析

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系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 271-279页

作者：张亮刘思赵康伟胡存明中山大学航空航天学院广东深圳518107 上海航天控制技术研究所上海201100

针对运载火箭主动飞行段的强鲁棒姿态控制系统设计要求,提出自适应增广控制器(adaptive augmenting controller,AAC)的参数设计方法以及稳定性裕度分析方法。首先,针对传统运载火箭建立了小扰动线性化方程,推导了传递函数,并基于特征点... 详细信息

针对运载火箭主动飞行段的强鲁棒姿态控制系统设计要求,提出自适应增广控制器(adaptive augmenting controller,AAC)的参数设计方法以及稳定性裕度分析方法。首先,针对传统运载火箭建立了小扰动线性化方程,推导了传递函数,并基于特征点参数设计了比例微分(proportional-derivative,PD)控制器及校正网络。然后,开展了AAC设计,给出调节参数的具体设计方法和准则。为了评估加入AAC之后整个控制系统的稳定性,基于正弦分析法推导了AAC的正弦响应模型,从而可评估系统的稳定性。最后,在多种干扰条件下完成了六自由度(six degree of freedom,6-DOF)的仿真分析,证明了AAC的有效性,同时也获得了AAC+PD控制系统的幅值裕度和相位裕度。仿真结果表明,该方法能够反映实际系统的稳定性,具有一定的工程指导意义。

关键词：运载火箭自适应增广控制参数设计准则稳定性分析

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面向高密度混部的动态资源分配方法

计算机研究与发展 2024年

作者：郭静胡存琛包云岗中国科学院大学处理器芯片全国重点实验室（中国科学院计算技术研究所）

当前的无服务计算提供商采用了一种灵活度低、固定CPU和内存分配比例的耦合式资源分配策略．随着更多类型应用被部署在无服务计算平台中，该策略已无法满足函数应用的多样化资源需求．由于函数应用的资源分配粒度小、部署密度高，若将CP... 详细信息

当前的无服务计算提供商采用了一种灵活度低、固定CPU和内存分配比例的耦合式资源分配策略．随着更多类型应用被部署在无服务计算平台中，该策略已无法满足函数应用的多样化资源需求．由于函数应用的资源分配粒度小、部署密度高，若将CPU与内存资源的分配进行解耦，需解决资源配置空间爆炸问题．提出Semi-Share，一个面向无服务计算的解耦式资源管理系统，为函数寻找最优资源配置的同时降低混部函数之间的干扰．为解决资源配置空间爆炸问题，Semi-Share构建了一个2层资源分配架构，将资源配置空间划分为多个子空间来降低问题复杂度．第1层是函数分组，基于函数的资源使用特征和历史负载信息进行函数分组，根据分组将资源配置空间划分为多个子空间．第2层是资源分配，利用贝叶斯优化和加权打分函数来指导模型在资源配置空间中朝正确的方向搜索，降低时间开销．实验结果显示，Semi-Share相较于被广泛使用的梯度下降搜索法降低了平均85.77%的时间开销，并为函数带来平均42.72%的性能提升；与同样使用贝叶斯优化的耦合式资源分配系统COSE相比，Semi-Share能带来平均32.25%的性能提升．

关键词：无服务计算混部性能保障服务质量资源分配高部署密度

三相PWM整流器离散空间矢量无模型预测电流控制策略

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电机与控制学报 2024年第6期 163-170页

作者：胡存刚尹政张悦罗魁芮涛冯壮壮中国电力科学研究院有限公司新能源与储能运行控制国家重点实验室安徽大学电气工程与自动化学院安徽大学互联网学院

针对PWM整流器模型预测控制对系数参数准确性高度依赖的问题，提出一种基于离散空间矢量的无模型预测电流控制(MFPCC)策略。该策略通过矢量合成，在每个控制周期应用两个基本矢量，提高了预测电流的准确性；通过峰谷采样，分别测量并存... 详细信息

针对PWM整流器模型预测控制对系数参数准确性高度依赖的问题，提出一种基于离散空间矢量的无模型预测电流控制(MFPCC)策略。该策略通过矢量合成，在每个控制周期应用两个基本矢量，提高了预测电流的准确性；通过峰谷采样，分别测量并存储上一控制周期两个基本矢量作用下的电流梯度；并建立电流梯度方程，从而根据应用矢量的电流梯度进一步更新剩余6个未应用矢量的电流梯度，结合当前时刻的电流采样值，实现未来时刻的电流预测，得到下一时刻最优的虚拟矢量。该方法不依赖于任何系统参数，且消除了传统MFPCC策略中电流梯度更新停滞现象，降低了输出电流谐波。最后，通过实验和仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词： PWM整流器无模型预测电流控制离散空间矢量电流梯度更新停滞现象

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宽范围输入三电平半桥LLC变换器混合控制

电机与控制学报 2024年第2期28卷 120-128页

作者：胡存刚刘威朱文杰张治国李善庆安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 合肥华耀电子工业有限公司安徽合肥230088

针对传统变频(PFM)控制的LLC谐振变换器在宽电压输入条件下效率低的问题,提出一种三电平半桥LLC谐振变换器的变频-移相(PFM-PS)混合控制策略。首先,分析三电平半桥LLC谐振变换器的工作模态,建立其等效模型,获得了移相控制和变频控制下... 详细信息

针对传统变频(PFM)控制的LLC谐振变换器在宽电压输入条件下效率低的问题,提出一种三电平半桥LLC谐振变换器的变频-移相(PFM-PS)混合控制策略。首先,分析三电平半桥LLC谐振变换器的工作模态,建立其等效模型,获得了移相控制和变频控制下的电压增益曲线。其次,分析了变频控制的工作区间与软开关特性,推导得到了移相控制下实现软开关的最小占空比。通过混合控制策略,在升压时采用变频控制和在降压时采用移相控制,相较于全变频控制和全移相控制,混合控制可在较小频率变化范围内对电压进行升降压,在全增益范围内实现软开关,获得较宽的电压增益范围,提升了变换器的效率。最后,通过仿真和输入500~800 V/4.5 kW实验样机验证了所提出混合控制策略的有效性。

关键词：谐振变换器变频控制电压增益混合控制宽电压

计及采样噪声补偿的并网逆变器三矢量无模型预测电流控制方法

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上海交通大学学报 2024年

作者：曹文平王尧张悦罗魁胡存刚芮涛中国电力科学研究院安徽大学互联网学院安徽大学电气工程与自动化学院

针对基于查询表的并网逆变器无模型预测电流控制方法中存在的电流纹波大、电流梯度更新停滞和采样噪声干扰等问题，提出了计及采样噪声补偿的三矢量无模型预测电流控制方法。首先，每个控制周期的输出电流由三个电压矢量对应的电流梯度... 详细信息

针对基于查询表的并网逆变器无模型预测电流控制方法中存在的电流纹波大、电流梯度更新停滞和采样噪声干扰等问题，提出了计及采样噪声补偿的三矢量无模型预测电流控制方法。首先，每个控制周期的输出电流由三个电压矢量对应的电流梯度预测得到，并通过价值函数求解各矢量作用时间，降低了电流纹波；其次，根据电压矢量和基本矢量坐标分量的重叠关系，采用两步更新的方式消除停滞现象；最后，根据采样噪声对电流梯度更新的影响，采用二阶广义积分器估计梯度误差并对其进行补偿，进而提高电流梯度的准确性。仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：并网逆变器无模型预测电流控制三矢量梯度更新停滞采样噪声补偿

基于LADRC的柔性多状态开关平滑切换策略

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电网技术 2024年第4期48卷 1663-1671,I0080页

作者：刘一琦孙明哲胡存刚李振杰班明飞东北林业大学计算机与控制工程学院黑龙江省哈尔滨市150000 安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230000

为实现多端口柔性多状态开关(flexible multi-state switches,FMSS)在所连馈线发生故障时的平滑切换,该文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的平滑切换策略,使用LADRC代替比例积分(proportional integral,PI)控制器的直流电压外环并设计解耦状态观测器以便控制器参数调节,引入内环电流指令值反馈以减小其在控制模式切换时的变化幅度,实现FMSS控制模式的平滑切换。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了馈线故障出现在PQ或UdcQ控制端口的连接处时,采用基于LADRC的平滑切换策略均可显著减小FMSS的直流电压偏移率,使端口有功功率过渡平滑,迅速恢复稳定,更好地实现了多端口FMSS控制模式的平滑切换。

关键词：柔性配电网线性自抗扰控制柔性多状态开关馈线故障平滑切换

计及采样扰动抑制的电压源逆变器三矢量无模型预测电流控制方法

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2408-2417,I0027页

作者：胡存刚尹政芮涛陆格野曹文平唐曦安徽大学安徽省合肥市230601 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100084

针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用... 详细信息

针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用3个基本矢量,并根据价值函数计算矢量作用时间,降低了输出电流纹波;其次,通过建立不同矢量作用下的电流梯度方程组,实现电流梯度数据的实时更新,消除了停滞现象;再次,分析采样扰动对MFPCC的影响,采用扩张状态观测器估计采样扰动以补偿预测电流控制,抑制其对输出电流的影响。最后,通过仿真和实验,对所提方法的有效性进行了验证。

关键词：电压源逆变器无模型预测电流控制三矢量电流梯度更新采样扰动

三有源桥变换器开关开路故障诊断与容错运行策略

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2374-2385,I0025页

作者：杨伟业马建军朱淼胡存刚文书礼刘碧安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601 上海交通大学国家电投智慧能源创新学院上海市闵行区200240 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240

作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分... 详细信息

作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。

关键词：分布式直流系统三有源桥变换器开路故障故障诊断故障容错运行

基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制

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高电压技术 2024年

作者：于新红操建生许立斌胡存刚汪凤翔电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心(中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心) 福建农林大学机电工程学院福州大学电气工程与自动化学院安徽大学电气工程与自动化学院

针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点，提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先，结合... 详细信息

针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点，提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先，结合预测控制与无模型控制方法构建双有源桥变换器的电压预测超局部模型，代替传统物理模型，降低参数依赖；其次，设计线性扩张状态观测器对超局部模型中动态部分进行反馈补偿，提高控制精度。同时在线拟合电压误差趋势，自适应调整观测器带宽，实现超前补偿；最后，设计成本函数，求解最优移相比，实现无模型预测电压控制。实验结果验证了该方法在提升系统鲁棒性和动态性方面的有效性。

关键词：双有源桥自适应线性扩张状态观测器超局部无模型预测电压控制鲁棒性动态性