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混合能源直流微电网能源优化管控策略研究

电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 141-151页

作者：张琳谢洪途赵路路陈勇王一舟李世飞空军预警学院预警技术系湖北武汉430019 中山大学·深圳电子与通信工程学院广东深圳518107 中国人民解放军95369部队广东佛山528000 中国人民解放军95894部队北京102211

混合能源直流微电网在快速跟踪负载方面具有较大优势,弥补了固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)直流微电网功率跟踪缓慢的问题。现有能源管控策略重点关注能源分配,对系统效率、运行安全性和燃料亏空方面缺乏相关研究和成熟... 详细信息

混合能源直流微电网在快速跟踪负载方面具有较大优势,弥补了固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)直流微电网功率跟踪缓慢的问题。现有能源管控策略重点关注能源分配,对系统效率、运行安全性和燃料亏空方面缺乏相关研究和成熟策略。为此,提出了一种混合能源直流微型电网能源优化管控策略。首先,搭建了混合SOFC直流微电网模型。其次,采用最优操作点(optimal operating points,OOPs)实现最大效率,然后采用平均电流控制模式保证稳定的电力供应。最后,设计了基于SOFC电流的时滞控制算法来避免燃料亏空。实验结果表明,所提出的能源优化管控策略具有时间响应迅速、输出效率高和热特性良好等优势。

关键词：混合能源直流微电网能源优化管控最优操作点最大效率稳态热安全时滞控制避免燃料亏空

电动静液压主动悬架自适应Smith反馈时滞控制

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振动．测试与诊断 2022年第5期42卷 864-870,1030页

作者：寇发荣张海亮许家楠田海波彭先龙西安科技大学机械工程学院西安710054

为了提高电动静液压(electro hydrostatic actuator,简称EHA)主动悬架在时变时滞下的减振效果,提出了一种自适应Smith反馈时滞控制策略。首先,建立了含时滞的EHA主动悬架模型,根据时滞微分方程理论得到可控阻尼与临界时滞的关系,分析了... 详细信息

为了提高电动静液压(electro hydrostatic actuator,简称EHA)主动悬架在时变时滞下的减振效果,提出了一种自适应Smith反馈时滞控制策略。首先,建立了含时滞的EHA主动悬架模型,根据时滞微分方程理论得到可控阻尼与临界时滞的关系,分析了临界时滞下时滞对悬架系统动态特性的影响;其次,以遗传算法优化得到的最优时滞反馈系数及时滞量为补偿参考,采用自适应Smith反馈时滞控制对时滞主动力进行补偿;最后,仿真分析了自适应Smith反馈时滞控制策略下悬架的动态特性,开展了EHA主动悬架时滞控制台架试验。结果表明:自适应Smith反馈时滞控制下的悬架动态特性得到改善,有效降低了时滞对EHA主动悬架的影响。

关键词：电动静液压作动器主动悬架稳定性分析自适应时滞控制

基于BRGWO算法和滤波Smith预估器的气弹系统时滞控制

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振动与冲击 2023年第4期42卷 219-228页

作者：李迺璐范瑞杰骆紫薇曹智广扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225100

气弹控制系统的驱动器、闭环信号回路在实际中会存在时滞环节,由于气弹敏感性和环境复杂性,时滞会引起控制信号迟延并导致气弹控制极速恶化、甚至造成系统失稳,该问题以往研究较少。针对翼型时滞气弹控制问题,设计了一种基于BRGWO算法... 详细信息

气弹控制系统的驱动器、闭环信号回路在实际中会存在时滞环节,由于气弹敏感性和环境复杂性,时滞会引起控制信号迟延并导致气弹控制极速恶化、甚至造成系统失稳,该问题以往研究较少。针对翼型时滞气弹控制问题,设计了一种基于BRGWO算法和改进型滤波Smith的最优气弹控制方法。首先,引入二阶滤波器改进Smith预估器,设计了翼型气弹控制器;然后,创新设计了一种双向随机灰狼优化算法(bidirectional random grey wolf optimization, BGWO),提高了时滞下气弹控制参数的全局寻优能力,该算法改进了不同等级灰狼的狩猎策略,提高跳出非理想值机率、避免陷入局部最优。利用最小增益原理,在理论上证明了闭环系统稳定性。仿真结果表明,对比传统智能优化算法(如遗传算法、灰狼优化算法)和多种已有控制器(经典Smith、PI-PD型Smith和传统滤波Smith预估器),该方法具有更强的时滞补偿能力和更优的气弹控制性能,在不确定时滞、不确定风速、刚度变化和驱动干扰等算例下,保持了优良的时滞气弹控制效果,具有较强的鲁棒性。

关键词：气弹系统时滞控制滤波Smith预估器双向随机灰狼优化算法(BRGWO) 多工况

时滞控制下轴向运动非局部纳米梁横向振动的动力学研究

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时滞控制下轴向运动非局部纳米梁横向振动的动力学研究

作者：朱灿昆明理工大学

学位级别：硕士

在过去的半个世纪里,源于广泛的应用纳米技术,非经典连续介质力学与纳米结构模型的结合得到了快速的增长,纳米材料可应用于传感器、谐振器、致动器等众多领域,进行现实和可靠的实验或执行高保真模拟的应用程序经常既昂贵又费时,因此,研... 详细信息

在过去的半个世纪里,源于广泛的应用纳米技术,非经典连续介质力学与纳米结构模型的结合得到了快速的增长,纳米材料可应用于传感器、谐振器、致动器等众多领域,进行现实和可靠的实验或执行高保真模拟的应用程序经常既昂贵又费时,因此,研究者们感兴趣的是开发具有代表性的、可靠的模型来研究这些纳米结构。近几年越来越多的学者基于非局部理论去研究纳米材料的力学行为,在轴向运动的非局部纳米梁系统中,速度的存在会使系统产生横向振动行为,从而对系统的性能产生一定的影响。因此,对系统的横向振动行为进行合理的控制,使其达到更稳定的状态,进而实现系统优化是非常有必要的。本文基于非局部理论,将时滞反馈控制方法应用在轴向运动纳米梁系统中,利用哈密顿能量变分原理,推导得到了轴向运动非局部纳米梁在发生横向振动时的运动方程,研究了时滞量、反馈增益系数及小尺度参数对系统非线性振动特性的影响,得到了系统的临界速度以及失稳规律。其主要内容及研究成果如下:(1)研究了轴向运动非局部梁的稳定特性,分析得到两端简支、一端简支一端固支、两端固支三种边界条件下纳米梁系统的特征频率和模态函数,并讨论了时滞控制下,小尺度参数对系统失稳形式的影响,结果表明,系统发生首次岔式分叉的临界速度随着非局部参数的增大而减小,但是系统的稳定性还要总体考虑时滞控制和边界条件的影响;位移反馈增益系数降低了系统的稳定性,但速度反馈增益系数可以增强系统的稳定性,当位移反馈增益系数和速度反馈增益系数同时出现时,速度反馈增益系数对系统调控效果更明显;小尺度效应和速度反馈增益系数对系统振型的影响较大,位移时滞量和速度时滞量对系统振型的影响相对较小。(2)研究了轴向运动非局部纳米梁系统的参数共振稳定性,并利用Routh-Hurwitz稳定判据得到了系统发生次谐波参数共振和组合参数共振时的稳定域方程,数值分析得到了两端简支、一端简支一端固支、两端固支边界条件下轴向运动非局部纳米梁系统稳定区域随时滞参数的变化情况。研究结果表明,选取合适的时滞参数能够增大系统发生参数共振时的稳定区域,并有效增强系统的稳定性。本文采用反馈增益系数和时滞两个可以独立调节的物理参数来控制轴向运动非局部纳米梁横向振动,该方法有助于促进时滞反馈控制在微/纳机电系统领域的推广应用。本文的理论研究工作将为微/纳机电系统的器件设计提供必要的理论指导和工程应用基础。

关键词：时滞控制非局部理论稳定分析幂级数法轴向运动

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串联工业机器人的自适应稳态增益调整技术

机械设计与制造 2024年第6期400卷 338-341,347页

作者：牛鑫冯洪宁济源职业技术学院电气工程系河南济源459000 河南大学机械学院河南开封475000

由于时滞控制具有模型无关性、简单性和鲁棒性等优点,在工业机器人控制中得到了广泛的应用。然而,过高的增益会导致系统响应不稳定或振荡。为了解决这一问题,提出了一种用于串联机械臂时滞控制的自适应增益调整算法。首先,通过机器人机... 详细信息

由于时滞控制具有模型无关性、简单性和鲁棒性等优点,在工业机器人控制中得到了广泛的应用。然而,过高的增益会导致系统响应不稳定或振荡。为了解决这一问题,提出了一种用于串联机械臂时滞控制的自适应增益调整算法。首先,通过机器人机械臂时滞控制原理分析表明了恒定增益存在的缺陷。然后,采用滑动变量和边界条件为时滞控制设计了一种自适应增益调整算法,能够在无需大量的调整参数的条件下,自动将增益调整到满足时滞控制稳定性条件的稳定值。仿真和实验结果验证了所提自适应增益调整算法的有效性。研究结果表明,与传统的时滞控制(大增益)相比,所提算法将机械手跟踪的均方根误差和最大误差分别减小了31.2%和61.4%,并且即使在初始值不稳定的情况下,仍可以提供稳定的增益,控制性能显著提高。

关键词：机器人机械臂时滞控制自适应滑动变量边界条件

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时滞控制及其应用

控制理论与应用 2002年第4期19卷 500-504页

作者：钟庆昌谢剑英上海交通大学自动化系上海200030

时滞控制研究的是如何有意识地、合理地在控制器中引入时滞来改善控制系统的性能 ,主要由时滞滤波、时滞观测、时滞学习控制三个分支组成 .时滞滤波器利用时滞来滤除按指数衰减的正弦信号 ,主要应用于抑制柔性机构的残留颤抖 ;时滞观测... 详细信息

时滞控制研究的是如何有意识地、合理地在控制器中引入时滞来改善控制系统的性能 ,主要由时滞滤波、时滞观测、时滞学习控制三个分支组成 .时滞滤波器利用时滞来滤除按指数衰减的正弦信号 ,主要应用于抑制柔性机构的残留颤抖 ;时滞观测器利用时滞来观测系统存在的不确定性以及受到的外部干扰 ,从而实现系统的鲁棒控制 ;时滞学习控制器利用时滞来学习任意周期的周期信号 ,实现对任意周期信号的无差跟踪 .系统地提出了时滞控制的概念 ,阐明了时滞控制的研究目的和主要研究内容 ,综述了时滞控制的研究现状、应用实例 ,并提出了一些值得深入研究的问题 .

关键词：时滞控制时滞系统时滞滤波器时滞观测器时滞学习控制器重复控制

考虑通信约束的汽车主动悬架系统时滞控制研究

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考虑通信约束的汽车主动悬架系统时滞控制研究

作者：游维华南理工大学

学位级别：硕士

随着智能汽车逐渐进入人们的生活之中,人们对于汽车的性能要求也有了更高的要求。悬架系统作为汽车的减振装置对于汽车性能的影响是关键的,然而,主动悬架系统自身的不确定性、非线性、网络时滞以及通信约束等问题增大了对其控制的难度... 详细信息

随着智能汽车逐渐进入人们的生活之中,人们对于汽车的性能要求也有了更高的要求。悬架系统作为汽车的减振装置对于汽车性能的影响是关键的,然而,主动悬架系统自身的不确定性、非线性、网络时滞以及通信约束等问题增大了对其控制的难度。围绕上述问题,本文基于三种不同的触发机制、借助Lyapunov稳定性理论、时滞控制理论和线性矩阵不等式方法开展了下列研究:第一,以四分之一主动悬架模型为基础,利用T-S模糊模型处理系统中的非线性部分并建立了主动悬架模糊模型。其次,给出了主动悬架系统的性能评价指标,明确了控制算法的控制目标。再者,研究了通信时滞对于系统的影响,仿真结果表明通信时滞会降低系统的性能甚至导致系统失稳。第二,研究了基于时间触发机制的时滞控制问题。从通信数据传输的可靠性触发,分析了在时间触发机制下通信时滞的产生原因以及执行器存在加性故障的问题,提出了一种基于时间触发的时滞控制方法,保证了悬架系统的H性能。通过仿真验证了所提方法的有效性。第三,研究了基于事件触发机制的时滞控制问题。考虑到通信资源的有限性,构建了一种能够动态调整阈值的自适应事件触发策略,并且保证了触发间隔的有界性,避免了芝诺现象的发生。同时分析了在事件触发下的通信时滞与执行器存在范数有界故障问题,提出了一种基于事件触发的时滞控制方法。通过仿真验证了所提方法在提升悬架控制性能和缓解通信压力方面的有效性。第四,研究了基于混合触发机制的时滞控制问题。在综合考虑系统数据传输质量和通信资源受限的情况下,将时间触发机制和事件触发机制两种机制融合起来,采用一个满足伯努利分布的随机变量来表示二者的切换概率,并且可以根据系统的需要调整随机变量的数学期望。同时综合考虑两种机制下的通信时滞以及执行器的故障,提出了一种基于混合触发的时滞控制方法。通过仿真验证了所提方法能够有效提高车辆的综合行驶性能,同时能够兼具两种触发机制的优点。

关键词：主动悬架系统 T-S模糊模型时滞控制通信约束

静电驱动指数型梁式非线性微陀螺的动力学与时滞控制研究

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静电驱动指数型梁式非线性微陀螺的动力学与时滞控制研究

作者：畅兆敏天津理工大学

学位级别：硕士

随着陀螺仪的应用日趋广泛,不同的应用场景和消费市场给陀螺仪的发展和创新提出了更高的要求。工作环境的复杂多变与加工工艺的不完备等都会使陀螺仪系统产生复杂的非线性行为,进而造成陀螺仪的灵敏度降低、带宽区域减小、稳定性差等问... 详细信息

随着陀螺仪的应用日趋广泛,不同的应用场景和消费市场给陀螺仪的发展和创新提出了更高的要求。工作环境的复杂多变与加工工艺的不完备等都会使陀螺仪系统产生复杂的非线性行为,进而造成陀螺仪的灵敏度降低、带宽区域减小、稳定性差等问题。因此,消除或利用系统非线性的影响,进而提高陀螺仪的输出性能,增强系统的稳定性,对陀螺仪的发展具有重要意义。本文将指数型梁引入至陀螺仪设计,考虑了曲率非线性和惯性非线性对系统的影响,设计了一种新型的变截面梁式非线性微陀螺。利用扩展的哈密顿原理,单模近似法和拉格朗日微分方程,建立了指数型变截面梁式非线性陀螺仪的运动控制方程、边界条件和非线性离散化模型。采用ADM法计算并求解了不同截面变化因子下陀螺仪系统的静态特性。采用多尺度法对系统的非线性离散化模型进行摄动分析,完成了动态结构的求解和计算。利用陀螺仪系统的硬化非线性特征,通过调节静态偏置直流电压和指数梁截面变化因子,可以实现对系统响应中科氏力峰值和检测峰值对应频率的差值的控制。相比线性系统,调节两个峰值的频率差可以获取更高的灵敏度和更大的带宽。此外,由于指数型梁结构的特殊性,交流电压作用在梁厚度和宽度两个不同方向时,可以利用同一个系统下不同的性能优势,以满足不同的工作场景需求。通过对非线性动态方程的摄动分析,分别讨论了指数截面变化因子、交流电压、阻尼比和外部输入角速度对陀螺仪系统动态输出响应的影响规律。结果表明,选取合适的截面变化因子后,通过调节驱动和检测方向上的阻尼比、交流电压,均可以进一步增宽指数型梁式陀螺仪的带宽范围;交流电压的作用方向不同,陀螺仪的输出性能优势也会有所区别。当交流电压施加在厚度方向时,指数梁式陀螺仪系统可以获得更好的带宽性能;当交流电压施加在宽度方向,选取合适的截面变化因子,不仅可以获得较高的系统灵敏度性能,同时增加陀螺仪对外部输入角速度的线性可测范围。在指数型梁式陀螺仪模型的基础上,本文引入了时滞速度控制器和时滞位移控制器,分别讨论了两种不同控制系统的增益参数和时间滞后参数等对系统输出响应的影响规律。通过调节时滞速度控制系统的各个参数,使得指数型梁式非线性陀螺仪的输出带宽得到进一步的提高。通过调节时滞位移控制的时域内系统参数,使得指数型梁式非线性陀螺仪的响应速度得到提升。

关键词：指数型梁微陀螺仪非线性特性带宽灵敏度时滞控制

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时滞控制理论的研究进展

南京理工大学学报 2005年第S1期29卷 138-142页

作者：何率天达飞鹏尤伟江苏南京210096 东南大学自动控制系东南大学自动控制系江苏南京210096 空军第一航空学院基础部河南信阳464000

时滞是自然界中广泛存在而又不可避免的一种现象。研究时滞现象,对于解决工程中的时延问题,提高控制系统性能,有着理论和实践意义。时滞控制基于内模原理,在控制器中引入时滞项以减少额外的干扰,从而提高控制系统的性能。本文概述了时... 详细信息

时滞是自然界中广泛存在而又不可避免的一种现象。研究时滞现象,对于解决工程中的时延问题,提高控制系统性能,有着理论和实践意义。时滞控制基于内模原理,在控制器中引入时滞项以减少额外的干扰,从而提高控制系统的性能。本文概述了时滞控制理论的最新研究进展,包括:(1)时滞控制系统的数学模型及其分类,系统的鲁棒性与稳定性分析,最优与次优控制等;(2)时滞控制的基本原理与研究现状,时滞控制与其他控制方法的结合情况。最后指出了时滞控制系统需要进一步研究和解决的几个主要问题,并对其未来发展方向做了展望。

关键词：时滞控制稳定性内模原理最优控制