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燃煤电站碳捕集系统的分布式预测控制研究

动力工程学报 2023年第2期43卷 246-252,274页

作者：伍权杨晋宁王志勇徐冬杨阳唐子寒吴啸国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京102209 东南大学大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心南京210096

提出一种基于分布式模型预测控制的燃煤电站-碳捕集系统优化控制方法。基于动态矩阵控制原理为燃煤电站和碳捕集系统分别设计了局部预测控制器。最后,在660 MW超临界燃煤机组耦合单乙醇胺化学吸收碳捕集系统模型上,对所提控制方法进行... 详细信息

提出一种基于分布式模型预测控制的燃煤电站-碳捕集系统优化控制方法。基于动态矩阵控制原理为燃煤电站和碳捕集系统分别设计了局部预测控制器。最后,在660 MW超临界燃煤机组耦合单乙醇胺化学吸收碳捕集系统模型上,对所提控制方法进行仿真。结果表明:分布式预测控制方法在较高的计算效率下实现了电碳两侧控制效果的全局优化,控制效果明显优于常规分散式预测控制。

关键词：燃煤电站碳捕集灵活运行分布式预测控制动态矩阵控制

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分布式预测控制在微电网协调控制中的应用

吉林大学学报（工学版） 2020年第6期50卷 2258-2265页

作者：马苗苗邵黎阳刘向杰华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

针对微电网的功率平衡与经济调度问题,提出了一种分布式协调预测控制方法。基于风力发电优先、光伏发电配合及必要时蓄电池补充的原则,选择合理的目标函数,通过最小化目标函数,对风力发电子系统和光伏发电子系统分别设计模型预测控制器... 详细信息

针对微电网的功率平衡与经济调度问题,提出了一种分布式协调预测控制方法。基于风力发电优先、光伏发电配合及必要时蓄电池补充的原则,选择合理的目标函数,通过最小化目标函数,对风力发电子系统和光伏发电子系统分别设计模型预测控制器,将分布式预测控制器的输出作为各子系统的输入,合理分配各子系统的输出功率,使其在全工况下可以很好地响应负荷变化。仿真结果表明,在复杂的气象条件和变负荷扰动下,所提出的分布式预测控制方法可以合理地分配各子系统的输出功率,既可满足负载的需求,还可限制子系统输出功率的过大波动,保护发电设备。

关键词：自动控制技术分布式预测控制微电网功率平衡经济调度

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混合通信拓扑车队一致性分布式预测控制

浙江工业大学学报 2022年第3期50卷 253-260,269页

作者：余世明李壮陈龙何德峰浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023 蚌埠学院电子与电气工程学院安徽蚌埠233030

针对具有状态和控制约束的非线性车队系统的协同一致性稳态问题,提出了混合通信拓扑分布式分层模型预测控制策略。首先,在混合通信方式下,建立车辆动力学非线性偏差模型,为了实现车队系统在行驶中的动态一致性和跟踪稳定性,建立车队系... 详细信息

针对具有状态和控制约束的非线性车队系统的协同一致性稳态问题,提出了混合通信拓扑分布式分层模型预测控制策略。首先,在混合通信方式下,建立车辆动力学非线性偏差模型,为了实现车队系统在行驶中的动态一致性和跟踪稳定性,建立车队系统动态一致性和跟踪稳定性分布式优化问题,通过构造收缩约束使两者相关联,并依此建立动态一致性优化问题递推可行性;然后,应用MPC(Model predictive control)三要素法和滚动时域策略得出车队系统稳定性和一致性稳态的充分条件;最后,通过仿真实验验证了策略的有效性。

关键词：非线性车队混合通信拓扑分布式预测控制一致性稳定性

基于梯阶关联的多组分稀土萃取过程分布式预测控制研究

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基于梯阶关联的多组分稀土萃取过程分布式预测控制研究

作者：骆祖欣华东交通大学

学位级别：硕士

稀土被称为“工业维生素”,在新能源、新材料、节能环保、航天航空、电子信息等领域有着广泛应用,是不可再生的重要战略资源。中国是稀土资源大国,稀土的储量和产量位居世界第一。但由于我国稀土行业结构不合理,分离冶炼技术落后,国内... 详细信息

稀土被称为“工业维生素”,在新能源、新材料、节能环保、航天航空、电子信息等领域有着广泛应用,是不可再生的重要战略资源。中国是稀土资源大国,稀土的储量和产量位居世界第一。但由于我国稀土行业结构不合理,分离冶炼技术落后,国内稀土行业呈现小、散、乱的发展格局。为使得我国稀土行业健康发展,国务院颁布了《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》旨在“推整合、控总量、严进出、促利用”,使得我国稀土行业产业结构调整取得重大进展。随着新一代的信息技术和制造技术的融合发展,产学研的深入融合,我国制造业开始从“中国制造”转向“中国智造”,经济从高速发展阶段转向高质量发展阶段,因此在保证稀土产量和成本指标的前提下,提高难萃和易萃稀土元素组分含量具有重要意义。然而稀土萃取生产过程各难萃和易萃稀土元素难于在线连续检测,且与萃取剂、料液、洗涤剂流量之间存在强耦合、非线性、大时滞,难以采用较为精确的数学模型描述,且随着萃取剂的皂化度、料液配分、洗涤剂浓度等边界条件的影响而变化,故难以采用现有的控制方法对难萃和易萃稀土元素生产过程进行控制。大部分稀土企业仍然采用离线分析、经验控制、手工调整”的加药量操作模式,导致企业生产效率低、资源消耗大、产品收率和质量不稳定,已难以满足企业绿色化智能化制造要求。针对多组分稀土元素组分含量的控制难题,萃取分离La/Ce/Pr/Nd轻稀土萃取生产过程为具体研究对象,完成了以下研究工作。(1)针对多组分稀土萃取分离过程利用串级萃取理论进行机理建模。首先将二组分逐级萃取动态模型与“串级萃取理论”的萃取平衡分离系数结合,用物料平衡方程描述萃取过程的非线性特性,提出了各组分稀土元素在每一级水相和有机相中的浓度为状态量,萃取剂、料液、洗涤剂为输入变量,难萃和易萃稀土元素组分含量为输出的二组分萃取非线性动态模型。其次考虑多组分稀土萃取过程生产上的结构,以上一级的萃取生产子过程的难萃输出作为下一级萃取生产子过程的料液输入,提出了梯阶关联结构分布式模型,该模型将多组分萃取生产过程等效为多个二组分萃取生产过程,故多组分萃取非线性动态模型可分解为多个二组分萃取动态模型;接着在平衡点附近进行雅可比线性化,建立了多组分元素组分含量的线性模型;最后,仿真的结果表明建立的动态模型可以模拟多组分稀土萃取过程的动态特性。(2)根据预测控制原理,研究非线性预测模型、反馈校正、药剂量优化等单元组成的药剂量分布式预测控制方法。首先根据内容(1)所建立的稀土萃取流程模型建立稀土元素组分含量非线性预测模型,根据入矿条件、药剂量、历史组分含量分布预测下一时刻的组分含量;然后结合实时检测的组分含量对预测的组分含量反馈校正,以克服预测模型失配,利用校正后的组分含量与目标组分含量相比较,获取组分含量偏差e(k+j|k);最后,建立优化目标函数及其约束条件,并利用二次规划法求解药剂量,实现对稀土元素目标组分含量的跟踪控制,以满足稀土萃取生产指标要求。通过对上述简易线性模型使用梯阶关联的DMPC算法得到难萃与易萃组分含量。当料液配分,或因为工况发生改变导致收率发生改变时难萃与易萃稀土元素组分含量会随输入萃取剂流量与洗涤剂流量增加(减少)发生改变,仍然能达到生产指标要求。

关键词：稀土萃取过程多组分稀土萃取非线性动态模型元素组分含量梯阶关联结构分布式预测控制

考虑横纵耦合的商用车编队分布式预测控制策略

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考虑横纵耦合的商用车编队分布式预测控制策略

作者：李云勇吉林大学

学位级别：硕士

在现有的网联化技术和汽车智能化的背景下,以自动驾驶和环境信息交互技术为基础的智能网联车辆编队技术不仅可以显著降低燃油消耗量,还可以避免由人为因素引起的交通事故,缓解商用车司机短缺的情况。然而目前针对车辆编队控制的研究一... 详细信息

在现有的网联化技术和汽车智能化的背景下,以自动驾驶和环境信息交互技术为基础的智能网联车辆编队技术不仅可以显著降低燃油消耗量,还可以避免由人为因素引起的交通事故,缓解商用车司机短缺的情况。然而目前针对车辆编队控制的研究一般将车辆的纵向控制和横向控制解耦,这忽视了车辆行驶中实际存在的横纵耦合效应。针对上述问题,本文分别基于解耦控制方式与耦合控制方式设计商用车编队控制器,研究不同控制器作用下商用车队列的编队行驶问题,主要完成的工作内容如下:本文首先介绍了能够表征车辆横纵耦合运动的五自由度车辆动力学模型,并在商用车参数下对比五自由度模型与Truck Sim验证了模型有效性。同时为实现商用车队列在弯道上的编队行驶,引入了一个车道保持模型。最后对商用车编队横纵向控制目标进行了介绍。为研究横纵耦合效应对商用车编队控制的影响,本文设计了一种解耦控制器对商用车队列进行控制。纵向上采用基于准无限时域的分布式预测控制策略,通过在优化问题中加入终端不等式约束及终端代价保证了车辆编队纵向行驶的一致性,横向上采用反馈加前馈的控制策略。利用Matlab/Simulink及Truck Sim联合仿真在不同行驶工况下对解耦控制器进行了验证。由于忽视了车辆实际存在的横纵耦合效应,解耦控制器有可能会降低跟踪性能,进而影响队列的行驶安全性。本文将五自由度车辆动力学模型与车道保持模型相结合,建立了适用于队列在弯道上行驶的纵横向一体化模型,并设计了一种考虑横纵耦合的商用车编队分布式预测控制器。为解决非线性预测控制求解效率低的问题,提出一种迭代强化学习预测控制算法,基于神经网络和actor-critic网络结构来获得具有高计算效率的约束优化问题最优/次优解。通过Matlab/Simulink及Truck Sim联合仿真平台,分别基于所提算法与传统非线性预测控制算法对每辆车的约束优化问题进行求解,仿真结果验证了所提算法的有效性及优越性。

关键词：商用车编队横纵耦合分布式预测控制强化学习

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分布式预测控制优化算法

控制理论与应用 2002年第5期19卷 793-796页

作者：杜晓宁席裕庚李少远上海交通大学自动化研究所上海200030

复杂大规模预测控制系统的在线实施一直是工业界十分关注的问题之一 ,本文针对工业环境下分布式网络结构的特点 ,提出了一种基于纳什最优的分布式预测控制优化算法 ,在以低成本在线实施的同时 ,保持了良好的控制性能 ,文中进一步给出了... 详细信息

复杂大规模预测控制系统的在线实施一直是工业界十分关注的问题之一 ,本文针对工业环境下分布式网络结构的特点 ,提出了一种基于纳什最优的分布式预测控制优化算法 ,在以低成本在线实施的同时 ,保持了良好的控制性能 ,文中进一步给出了分布式线性模型预测控制算法的收敛条件 ,仿真结果表明了该算法的有效性 .

关键词：分布式预测控制优化算法模型预测控制纳什最优多智能体计算机控制

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网络信息模式下分布式系统协调预测控制

自动化学报 2013年第11期39卷 1778-1786页

作者：郑毅李少远上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 信息与系统教育部重点实验室上海200240

工业系统中广泛存在一类由多个相互关联的子系统组成的大系统.尽管分布式控制结构的性能没有集中式控制好,但由于其具有较高的灵活性和容错性,相对于集中控制更加适合控制上述系统.在保持容错性的情况下如何提高系统的整体性能是分布式... 详细信息

工业系统中广泛存在一类由多个相互关联的子系统组成的大系统.尽管分布式控制结构的性能没有集中式控制好,但由于其具有较高的灵活性和容错性,相对于集中控制更加适合控制上述系统.在保持容错性的情况下如何提高系统的整体性能是分布式控制的一个难点问题.本文提出了一种分布式预测控制(Distributed model predictive control,DMPC)方法,该方法通过在各子系统预测控制器的性能指标中加入输入变量对其下游子系统的影响的二次函数,来扩大分布式预测控制的协调度,进而在不增加网络连通度,不改变系统容错性的前提下,提高系统的性能.另外,本文给出了基于该协调策略的带输入约束的分布式预测控制器的设计方法,在初始可行的前提下,该方法相继可行并可保证系统渐近稳定.

关键词：预测控制分布式系统分布式预测控制大系统协调控制

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采用动态协调的混杂分布式预测控制方法

重庆大学学报（自然科学版） 2010年第12期33卷 103-108页

作者：魏善碧胡友强柴毅丁宝苍重庆大学自动化学院重庆400044

针对多智能体复杂协调控制问题,提出基于动态协调规则的分布式预测控制。将避碰约束处理为基于方位的混杂规则,并在代价函数中引入布尔函数项。为适应复杂时变的工况,在每个采样时刻,根据各智能体的位置关系及其与目标的相对距离,设计... 详细信息

针对多智能体复杂协调控制问题,提出基于动态协调规则的分布式预测控制。将避碰约束处理为基于方位的混杂规则,并在代价函数中引入布尔函数项。为适应复杂时变的工况,在每个采样时刻,根据各智能体的位置关系及其与目标的相对距离,设计动态协调规则以确定布尔函数项的权值。此方法增强了运动方向一致性和控制行为一致性,改进了分布式预测控制的稳定性和可行性。由于取较短的预测时域即可达到控制目标,此方法也提高了分布式预测控制方法的实时性和实用性。给出仿真例子验证了此方法的有效性。

关键词：分布式预测控制多智能体协调动态协调规则布尔函数

基于分布式预测控制的轮毂电机电动汽车横摆稳定控制

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电机与控制学报 2018年第7期22卷 107-117页

作者：钟国旗刘志远何朕井后华哈尔滨工业大学控制科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

采用基于协作的分布式预测控制策略,研究带有轮毂电机的四轮驱动电动汽车的横摆稳定控制问题。车辆对象是带有约束的高阶非线性系统,控制难度大。因此,首先在合理的假设条件下,针对轮毂电机电动车辆横摆稳定控制问题建立包含车身、车轮... 详细信息

采用基于协作的分布式预测控制策略,研究带有轮毂电机的四轮驱动电动汽车的横摆稳定控制问题。车辆对象是带有约束的高阶非线性系统,控制难度大。因此,首先在合理的假设条件下,针对轮毂电机电动车辆横摆稳定控制问题建立包含车身、车轮和电机动态并带有状态和控制约束的面向控制的高阶线性模型。然后,为了降低计算代价,将高阶线性模型分解为五个低阶的存在状态信息耦合的子模型。针对此分布式模型,引入稳态状态和控制的参数化方法设计了允许跟踪目标变化的分布式跟踪预测控制方法。最后,利用高精确度的车辆动力学仿真软件,验证方法的性能,证明所提方法的可行性和有效性。

关键词：电动汽车轮毂电机横摆控制状态耦合分布式预测控制