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基于定制内点法的多无人机协同轨迹规划

自动化学报 2023年第11期49卷 2374-2385页

作者：王祝徐广通龙腾华北电力大学河北省发电过程仿真与优化控制技术创新中心保定071003 北京理工大学宇航学院北京100081

为提高多无人机(Unmanned aerial vehicles,UAV)协同轨迹规划(Cooperative trajectory planning,CTP)效率,在解耦序列凸优化(Sequential convex programming,SCP)方法基础上,提出一种高效求解凸优化子问题的定制内点法.首先引入松弛变量,构建子问题的等价描述形式,并推导该形式下的子问题最优性条件.然后在预测-校正原对偶内点法的框架下,构建一套高效求解最优性条件方程组的计算流程以降低子问题计算复杂度,并利用约束矩阵特征提出一种快速计算原对偶搜索方向的方法以提高规划效率.仿真结果表明,在解耦序列凸优化框架下,定制内点法可将协同轨迹规划耗时降低一个数量级,达到秒级.

关键词：轨迹规划多无人机凸优化内点法

基于内点法和邻域搜索解耦动态规划法的区域电网动态无功优化方法

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中国电力 2023年第2期56卷 59-67页

作者：张杰王恒凤刘生春王华彪王沧海冉垚王献敏马勇飞颜伟国网青海省电力公司电力科学研究院青海西宁810001 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 青海德泓电力科技有限公司青海西宁810001 重庆电力高等专科学校重庆400053 四川广安发电有限责任公司四川广安638500 广东东研网络科技股份有限公司广东深圳518057 国网青海省电力公司检修公司青海西宁810000

动态规划法可高效、准确求解小规模区域电网动态无功优化问题,但随着电网规模的增大,存在组合爆炸而导致求解时间急剧增长的问题。为此,提出了基于内点法和邻域搜索解耦动态规划法的区域电网动态无功优化两阶段混合方法。第1阶段,采用Si... 详细信息

动态规划法可高效、准确求解小规模区域电网动态无功优化问题,但随着电网规模的增大,存在组合爆炸而导致求解时间急剧增长的问题。为此,提出了基于内点法和邻域搜索解耦动态规划法的区域电网动态无功优化两阶段混合方法。第1阶段,采用Sigmoid函数实现原模型的连续化,然后采用内点法求连续最优解;第2阶段,在连续解基础上,采用启发式邻域搜索策略确定解耦动态规划法搜索空间,通过站间解耦、调压和无功补偿设备的解耦协调以及站内的动态规划求解区域电网动态无功优化问题。该两阶段方法既保证了优化解的质量又可以有效避免离散变量求解状态组合爆炸问题,大幅度提高了动态规划法的计算效率。以某220 kV控制分区的仿真分析,验证了所提方法的有效性。

关键词：内点法变电站间解耦设备类型解耦动态规划法区域电网

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基于内点法的FCHEV能量管理策略研究

基于内点法的FCHEV能量管理策略研究

作者：刘锦鹏河南科技大学

学位级别：硕士

燃料电池混合动力汽车(Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle,FCHEV)具有无污染、噪音小、续航里程长和工作效率高等优点,得到了广大学者的重视。目前常见的配备混合动力源由氢燃料电池、锂电池和超级电容所组成,其中氢燃料电池作为主能... 详细信息

燃料电池混合动力汽车(Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle,FCHEV)具有无污染、噪音小、续航里程长和工作效率高等优点,得到了广大学者的重视。目前常见的配备混合动力源由氢燃料电池、锂电池和超级电容所组成,其中氢燃料电池作为主能量源提供稳定的功率输出,锂电池作为辅助能量源补充剩余的需求功率,超级电容则被利用提供车辆启动制动时所需的功率,三者互相组合共同发挥优势来完成FCHEV的需求功率的输出和整车动力性能的实现。因此,如何设计能量管理策略来合理分配三种能量源的功率输出,提高能量源的利用效率成为了研究热点。本文以FCHEV作为研究对象,开展基于内点法的FCHEV能量管理策略研究,旨在实现降低氢耗、提高燃料经济性、延长能量源使用寿命等目标,主要工作内容如下:首先,针对能量源输出特性差异和氢耗高的问题,设计基于凸优化的FCHEV能量管理策略。采用自适应模糊控制的低通滤波器完成功率解耦,保护燃料电池和锂电池免受高频功率的影响。随后,引入根据荷电状态(State of Charge,So C)实时调节等效因子的自适应等效消耗最小化策略(Adaptive Equivalent Consumption Minimization Strategy,A-ECMS)来提高燃料经济性,并根据A-ECMS的输出特点利用凸优化理论将其转化为凸问题,获得基于凸优化的能量管理策略,实现降低氢耗的目的。其次,针对传统凸优化理论在有约束问题上的局限性和燃料电池工作效率低的问题,设计基于内点法的FCHEV能量管理策略。引入松弛变量增强问题的凸性,但会不可避免的扩大可行域内求解范围,因此利用障碍函数来对可行域进行限制,将所获得的内点法有约束优化问题转化为无约束问题,更容易获取所提策略的最优解。通过改进凸优化算法,所提策略能实现进一步降低氢耗、提升燃料电池工作效率的目的。然后,针对内点法计算复杂度高及辅助能量源利用率低的问题,设计基于交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的分布式内点法的FCHEV能量管理策略。引入回馈制动来提升整车续航能力,缓解里程焦虑。通过将ADMM与内点法相结合,将原优化问题分块为一系列子问题,用内点法进行求解,并通过ADMM方法迭代更新参数,直到满足停止准则,从而获取最优解。实现所提策略能有效提高计算效率、降低氢耗、提高燃料经济性和延长能量源使用寿命的目的。最后,在MATLAB/ADVISOR工作环境下对所提出的能量管理策略进行仿真试验和分析。结果表明,基于分布式内点法的能量管理策略比基于内点法的能量管理策略相比有效降低氢耗、提升燃料电池工作效率、提高计算效率、从而延长能量源使用寿命。本文所提的能量管理策略在典型工况和实车工况下都可以有效降低FCHEV的等效氢耗、提高燃料电池工作效率,并对燃料经济性和计算效率的提升起到了积极作用,有效延长了能量源的使用寿命,实现了整车动力性能的优化。

关键词：燃料电池混合动力汽车能量管理策略等效消耗最小策略凸优化内点法分布式优化

基于非线性内点法的安全约束最优潮流 (二)算法实现

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电力系统自动化 2007年第19期31卷 6-11页

作者：李尹张伯明孙宏斌吴文传清华大学电机系电力系统国家重点实验室北京市100084

提出一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法实施方案。讨论了预想事故集中,起作用预想事故的监视与强制策略及不可行预想事故的辨识。根据简约KKT(Karush-Kuhn-Tucker)系统的带边列分块对角特殊结构,推导了内点安全约束最优潮... 详细信息

提出一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法实施方案。讨论了预想事故集中,起作用预想事故的监视与强制策略及不可行预想事故的辨识。根据简约KKT(Karush-Kuhn-Tucker)系统的带边列分块对角特殊结构,推导了内点安全约束最优潮流的一种分解协调实施算法。为保证预想事故扫描对安全约束最优潮流的支撑,提出了一种能量管理系统中安全约束最优潮流和静态安全分析模块间的衔接和交互方案。算法在IEEE14节点等4个系统上,对全部非解列型开断事故进行了大量的计算,结果表明,算法有效、可靠。安全约束最优潮流解与经典最优潮流解在安全性和经济性上的比较则显示了将静态安全约束引入经典最优潮流的必要性。

关键词：最优潮流静态安全能量管理系统非线性规划内点法分解协调

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内点法在电力系统中的应用述评

高电压技术 2005年第12期31卷 76-79页

作者：钟世霞袁荣湘武汉大学电气工程学院

根据内点法的基本原理,综述了它在国内外电力系统中的应用研究现状,评述其应用特点、发展趋势,以期更好地应用这一系统规模的多项式时间算法于电力系统。当前该法已形成投影尺度、仿射尺度和路径跟踪3种方法,且尤以路径跟踪法最具发展... 详细信息

根据内点法的基本原理,综述了它在国内外电力系统中的应用研究现状,评述其应用特点、发展趋势,以期更好地应用这一系统规模的多项式时间算法于电力系统。当前该法已形成投影尺度、仿射尺度和路径跟踪3种方法,且尤以路径跟踪法最具发展潜力。

关键词：线性规划内点法电力系统计算优化算法

基于奇异值分解和内点法的交直流系统无功优化

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电工技术学报 2009年第2期24卷 158-163页

作者：邸弢李华强范锫四川大学电气信息学院成都610065 四川省电力公司调度中心成都610041

基于奇异值分解和预测-校正原对偶内点法,提出了一种交直流系统无功优化策略。首先基于交直流网络间的耦合关系,并利用奇异值分解的右奇异向量指标判别交直流系统电压稳定弱节点,候选为无功补偿节点;然后建立了以有功网损、无功补偿设... 详细信息

基于奇异值分解和预测-校正原对偶内点法,提出了一种交直流系统无功优化策略。首先基于交直流网络间的耦合关系,并利用奇异值分解的右奇异向量指标判别交直流系统电压稳定弱节点,候选为无功补偿节点;然后建立了以有功网损、无功补偿设备的投入、电压水平为目标的无功优化数学模型,在推导出交直流系统耦合的Jacobi、Hessian矩阵后,采用预测-校正原对偶内点法进行求解,从而获取优化补偿节点及补偿节点的优化补偿容量。经算例仿真验证了该策略的有效性和快速收敛性。

关键词：交直流系统奇异值分解内点法无功优化

基于变量代换内点法的加权最小绝对值抗差状态估计

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电力系统自动化 2015年第6期39卷 48-52 106,106页

作者：厉超卫志农倪明余文杰孙国强孙永辉河海大学能源与电气学院江苏省南京市210098 南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 江苏省南京市211106

传统内点法加权最小绝对值(WLAV)抗差状态估计能够抑制坏数据影响,提高状态估计精度,但该方法模型复杂,计算效率低,限制了其工程应用价值。文中提出一种基于变量代换内点法的电力系统WLAV估计方法,该方法通过添加中间变量,将非线性量测... 详细信息

传统内点法加权最小绝对值(WLAV)抗差状态估计能够抑制坏数据影响,提高状态估计精度,但该方法模型复杂,计算效率低,限制了其工程应用价值。文中提出一种基于变量代换内点法的电力系统WLAV估计方法,该方法通过添加中间变量,将非线性量测方程分解为两步线性方程和两步非线性变换,并建立两步线性方程的WLAV估计数学模型。与传统内点法WLAV抗差状态估计相比,该方法无须形成海森矩阵,可有效提高迭代方程中系数矩阵的稀疏度,并减小矩阵的阶数,有效提高WLAV状态估计的计算速度。基于美国电气与电子工程师学会(IEEE)标准系统、波兰电网和国内某省网的仿真结果验证了所述方法的有效性,具有良好的工程应用前景。

关键词：抗差状态估计加权最小绝对值内点法变量代换状态估计

采用混沌粒子群–内点法联合算法的多目标发电调度

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电网技术 2021年第2期45卷 613-621页

作者：张吉昂王萍程泽天津大学电气自动化与信息工程学院天津市南开区300072

文章提出一种多目标混沌粒子群算法(multi-objective chaos particle swarm optimization,MOCPSO)-内点法(interior point method,IPM)联合算法(MOCPSO-IPM)来求解考虑经济环境状况的发电调度问题(economic environmental dispatching,EED),同时将负荷节点电压偏移量纳入规划。该算法包括3个阶段:1)用混沌初始化、混沌搜索和外部存档交叉变异改进的粒子群算法进行全局搜索,获取初步优化的非支配解集;2)采用基于前后代支配度比较的粒子群进化收敛判据。当满足判据时,对当前非支配解集进行自适应K-means聚类,在每个类中选取与该聚类中心归一化距离最近的可行粒子作为该类的代表粒子,用以概括非支配解集曲面的分布情况;3)对每个代表粒子,针对目标函数的取值情况,建立ε-constriant化模型,用内点法进行局部搜索和深度寻优。通过IEEE 30节点和2736节点标准算例进行仿真实验,从多角度来评估和证实本算法的有效性。

关键词：发电调度帕累托最优多目标混沌粒子群 K-means聚类内点法

基于内点法的交直流混合系统可用输电能力计算

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电力系统自动化 2009年第3期33卷 35-39,45页

作者：李国庆姚少伟陈厚合东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012

提出并建立了交直流混合系统可用输电能力优化计算模型,该模型中的混合系统可以包含两端直流系统或多种结构的多端直流系统,模型通用性强。运用非线性原—对偶内点法求解模型,在求解过程中,对简约修正矩阵进行行列变换,形成了一种便于... 详细信息

提出并建立了交直流混合系统可用输电能力优化计算模型,该模型中的混合系统可以包含两端直流系统或多种结构的多端直流系统,模型通用性强。运用非线性原—对偶内点法求解模型,在求解过程中,对简约修正矩阵进行行列变换,形成了一种便于存储和编程的数据结构,提高了计算效率。以修改的IEEE30节点混合系统为算例进行验证,仿真计算表明在换流站进行无功补偿对提高可用输电能力有明显作用,同时也验证了所提出的模型和算法的合理性和有效性。

关键词：可用输电能力交直流混合系统内点法简约修正矩阵