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Model predictive control and improved low-pass filtering strategies based on wind power fluctuation mitigation

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Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 2019年第3期7卷 512-524页

作者： Yushu sun Xisheng TANG xiaozhe sun Dongqiang JIA Zhihuang CAO Jing PAN Bin XU Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China Sinopec Oilfield Service Shengli Corporation Tarim Branch Company Korla 841000China State Grid Beijing Electric Power Company Electric Power Research Institute Beijing 100075China State Grid Anhui Electric Power Company Hefei 230000China

The rapid development of renewable energy sources such as wind power has brought great challenges to the power grid. Wind power penetration can be improved by using hybrid energy storage(ES) to mitigate wind power fluctuation. We studied the strategy of smoothing wind power fluctuation and the strategy of hybrid ES power distribution. Firstly, an effective control strategy can be extracted by comparing constant-time low-pass filtering(CLF), variable-time low-pass filtering(VLF), wavelet packet decomposition(WPD), empirical mode decomposition(EMD) and model predictive control algorithms with fluctuation rate constraints of the identical grid-connected wind power. Moreover, the mean frequency of ES as the cutoff frequency can be acquired by the Hilbert Huang transform(HHT), and the time constant of filtering algorithm can be obtained. Then, an improved low-pass filtering algorithm(ILFA) is proposed to achieve the power allocation between lithium battery(LB) and supercapacitor(SC), which can overcome the over-charge and over-discharge of ES in the traditional low-pass filtering algorithm(TLFA). In addition, the optimized LB and SC power are further obtained based on the SC priority control strategy combined with the fuzzy control(FC) method. Finally, simulation results show that wind power fluctuation can be effectively suppressed by LB and SC based on the proposed control strategies, which is beneficial to the development of wind and storage system.

关键词： Wind power fluctuation mitigation Control strategies Model predictive control algorithm Hybrid energy storage(ES) Improved low-pass filtering algorithm(ILFA) Fuzzy control(FC) Strategy

Control Design for Nonlinear Electromechanical Actuation System Based on Fuzzy PID and Active Disturbance Rejection Control

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Control Design for Nonlinear Electromechanical Actuation Sys...

第30届中国控制与决策会议

作者： Jianzhong Yang Zhenshu Yang xiaozhe sun Tianjin Key Laboratory of Civil Aircraft Airworthiness and Maintenance Civil Aviation University of China

In this paper,the control strategy based on fuzzy PID and active disturbance rejection control（ADRC） is proposed because of the weak robustness and low control precision of electromechanical actuation（EMA） system,which is caused by the uncertain factors like parameter perturbation and load *** nonlinear model of EMA system is firstly established and then the load variation and nonlinear factors are regarded as the overall disturbance of the *** the active disturbance rejection controller is designed in the speed loop to compensate for the disturbance terms and improve the anti-interference ability of the ***,considering the influence of system parameter perturbation,the fuzzy PID controller is developed in the position loop to improve the tracking accuracy and system ***,numerical simulation results and analysis show that the control strategy for the EMA has good tracking performance and strong anti-interference ability.

关键词： Electromechanical actuation system Fuzzy PID Active disturbances rejection control(ADRC) Position tracking Nonlinear model

来源： cnki会议评论

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石油钻机光储柴供电系统运行控制策略

发电技术 2019年第5期40卷 469-474页

作者：孙晓哲中石化胜利石油工程有限公司塔里木分公司

石油钻机市场的繁荣发展使其供电问题越来越受到人们的关注。为了提高石油钻机的供电可靠性,采用光储柴的供电模式以替代单一柴油发电机的供电模式。首先,建立石油钻机光储柴供电系统拓扑结构,并进行相应单元的建模;其次,构建光储柴供... 详细信息

石油钻机市场的繁荣发展使其供电问题越来越受到人们的关注。为了提高石油钻机的供电可靠性,采用光储柴的供电模式以替代单一柴油发电机的供电模式。首先,建立石油钻机光储柴供电系统拓扑结构,并进行相应单元的建模;其次,构建光储柴供电系统的经济性模型,同时兼顾储能荷电状态(stateofcharge,SOC)及其功率、柴油发电机功率等约束,以实现系统的经济运行;最后,通过案例分析了运行控制策略的有效性。研究结果为石油钻机的供电模式提供了参考。

关键词：石油钻机光储柴供电系统运行控制策略

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双有源全桥变换器无电流传感器鲁棒预测控制

电工技术学报 2024年第10期39卷 3093-3104,3140页

作者：孙孝哲张祯滨韩明昊李真刘晓哲山东大学电气工程学院济南250061

该文以双有源全桥(DAB)DC-DC变换器为主要研究对象,针对传统比例积分控制动态响应慢及采用既有预测控制对量测噪声和参数敏感的缺陷,提出一种基于无电流传感器模型预测控制(CS-MPC)策略。首先构建双有源全桥DC-DC变换器的预测模型,分别... 详细信息

该文以双有源全桥(DAB)DC-DC变换器为主要研究对象,针对传统比例积分控制动态响应慢及采用既有预测控制对量测噪声和参数敏感的缺陷,提出一种基于无电流传感器模型预测控制(CS-MPC)策略。首先构建双有源全桥DC-DC变换器的预测模型,分别针对变换器启动阶段与暂态过程提出基于模型预测控制(MPC)的动态优化策略;然后定量分析DAB变换器对模型参数和采样精度的敏感性,结合卡尔曼滤波算法构建其状态空间模型,在无电流传感器的情况下实现系统的鲁棒预测控制;最后在实验样机上通过实验验证所提方法的有效性。实验结果表明:与传统控制策略相比,所提方法能够实现低电流应力下的快速启动,且动态响应性能明显改善。此外,所提方法无需电流传感器数据,即对测量噪声脱敏;在参数变化下的鲁棒性能较传统预测控制显著提升。

关键词：双有源全桥 DC-DC 变换器模型预测控制动态响应提升无电流传感器控制鲁棒控制

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考虑安全性的BWB民机飞行控制系统设计

北京航空航天大学学报 2023年第4期49卷 804-814页

作者：马立群孙晓哲中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

翼身融合(BWB)飞行器满足未来民用航空经济、绿色、低碳的运行需求,是重要的发展方向。针对BWB飞行器的飞行控制系统,对其安全性与系统设计进行了研究。给出基于系统理论的事故模型及过程,与相应的安全性分析,重点对BWB飞行器飞行控制... 详细信息

翼身融合(BWB)飞行器满足未来民用航空经济、绿色、低碳的运行需求,是重要的发展方向。针对BWB飞行器的飞行控制系统,对其安全性与系统设计进行了研究。给出基于系统理论的事故模型及过程,与相应的安全性分析,重点对BWB飞行器飞行控制系统内的复杂逻辑关系、不安全控制动作、危害致因进行分析;进行切换系统设计,给出低可靠先进系统和高可靠备用系统的设计过程,并分析切换逻辑;基于设计进行仿真验证。研究结果表明:系统理论过程分析方法能够支持BWB飞行器飞行控制系统复杂逻辑关系的安全隐患分析,同时所设计的飞行控制系统具有一定的安全性与实用性。

关键词：翼身融合飞行器飞行控制 STPA安全性分析建模与仿真运行时间监控/切换

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邓小平与广东经济特区工业化深化道路

南方经济 2024年第10期 1-8页

作者：向晓梅孙小哲广东省社会科学院广东省哲学社会科学“海洋强国建设”重点实验室广东省社会科学院经济研究所

兴办经济特区是中国共产党人和中国人民在探索中国特色社会主义道路上进行的一个伟大创举。40多年来,在邓小平同志的亲切关怀、大力倡导和全力推进下,广东经济特区把“没有经验”变成“先进经验”、把“没有先例”变成“成功范例”,闯... 详细信息

兴办经济特区是中国共产党人和中国人民在探索中国特色社会主义道路上进行的一个伟大创举。40多年来,在邓小平同志的亲切关怀、大力倡导和全力推进下,广东经济特区把“没有经验”变成“先进经验”、把“没有先例”变成“成功范例”,闯出了一条从比较优势到竞争优势的中国特色社会主义工业化深化道路,跨越了“工业化陷阱”,为以新型工业化推动中国式现代化建设奠定了坚实基础。邓小平同志在广东经济特区实践探索出来的中国特色社会主义工业化深化道路,关键在于坚持党的集中统一领导、坚持市场化改革、坚持产业转型升级、坚持科技创新引领、坚持全方位对外开放、坚持弘扬特区精神。新征程上,经济特区要切实扛起“走在前列、勇当尖兵”使命任务,永葆“敢闯敢试、敢为人先、埋头苦干”的奋进姿态,持续擦亮广东改革的“金字招牌”,推动党的二十届三中全会改革举措精准落地、取得实效,奋力谱写广东改革开放和现代化建设新篇章。

关键词：邓小平广东经济特区工业化深化改革开放

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双余度机电作动器力纷争机理及敏感性

航空学报 2023年第S01期44卷 200-211页

作者：孙晓哲侯东杨建忠中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

双余度主-主模式机电作动系统的位置跟踪过程始终存在对伺服系统安全性不利的力纷争问题,为了更好地抑制力纷争需要解析力纷争的作用机理,确定系统参数对力纷争的影响机理和规律。通过理论分析得到力纷争影响参数,通过蒙特卡罗仿真实验... 详细信息

双余度主-主模式机电作动系统的位置跟踪过程始终存在对伺服系统安全性不利的力纷争问题,为了更好地抑制力纷争需要解析力纷争的作用机理,确定系统参数对力纷争的影响机理和规律。通过理论分析得到力纷争影响参数,通过蒙特卡罗仿真实验研究了各参数对系统动态力纷争和静态力纷争产生的影响,并对参数进行了力纷争影响的敏感性分析,确定对系统力纷争影响最大的几类因素:位置信号断续、位置信号偏置、位置传感器延迟、传动间隙,为飞控系统力均衡控制方法的设计和系统的符合性验证提供了参考依据。

关键词：机电作动系统伺服系统力纷争蒙特卡罗仿真敏感性分析力均衡控制

客机货舱火灾时期污染物的非稳态扩散规律研究

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系统仿真学报 2018年第1期30卷 278-284页

作者：杨东刘振杨士斌孙晓哲西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049 中国民航大学天津300300

针对火灾条件下客机货舱气体输运与烟雾扩散的问题,建立了基于体积火源的火灾分析模型,采用有限体积法求解了三维非定常N-S方程、组分输运方程,分析了货舱内温度场和污染气体以及烟尘的非稳态扩散规律,并同实验结果对比验证了方法的可... 详细信息

针对火灾条件下客机货舱气体输运与烟雾扩散的问题,建立了基于体积火源的火灾分析模型,采用有限体积法求解了三维非定常N-S方程、组分输运方程,分析了货舱内温度场和污染气体以及烟尘的非稳态扩散规律,并同实验结果对比验证了方法的可靠性。研究表明,货舱底部发生火灾后,热气流受到热浮力驱动形成"天花板喷流"现象,污染物随高温气流向货舱顶部聚集并向背离火源的水平方向扩散,顶部污染物浓度达到饱和后逐步向货舱底部运动,形成了远离火源位置处污染物浓度随高度减小而减小的现象。研究为机舱火灾预警提供了参考依据。

关键词：货舱火灾仿真空气污染物烟雾非稳态扩散规律

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双余度机电作动系统动态力均衡控制方法

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1208-1218页

作者：孙晓哲吴江石林轩杨建忠中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,... 详细信息

飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,研究并提出了基于速度和加速度前馈补偿控制、基于力差值反馈的PID控制联合作用的动态力均衡控制方法,并对其均衡能力及鲁棒性进行验证,结论得出所提方法不仅可以有效地减弱摩擦、间隙和指令延迟这3个因素造成的动态力纷争,还对系统中各种参数的扰动有一定的鲁棒性。

关键词：机电作动系统动态力纷争前馈补偿控制力差值反馈动态力均衡控制