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不平衡电网电压下MMC-UPQC的无源超螺旋二阶滑模控制策略

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控制与决策 2024年第5期39卷 1487-1497页

作者：黄祖繁周建萍茅大钧齐国庆从帆平上海电力大学自动化工程学院上海200090

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)在电网电压不平衡时,采用传统控制方法存在补偿效率和精确性较低的问题.针对这一情况,提出一种无源超螺旋... 详细信息

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)在电网电压不平衡时,采用传统控制方法存在补偿效率和精确性较低的问题.针对这一情况,提出一种无源超螺旋二阶滑模控制策略.首先,基于MMC-UPQC的数学模型和无源控制理论,设计不平衡电网电压下基于欧拉-拉格朗日模型的正负序无源控制器;然后,加入超螺旋二阶滑模控制对无源控制器进行改善,抑制常规滑模存在的抖振,并解决无源控制对系统精度要求高的问题,提高系统的响应速度、补偿精度和抗干扰能力,提升系统的整体性能;最后,在Matlab/Simulink平台上进行仿真,并与PI控制和单独的无源控制对比,仿真结果验证了所提无源超螺旋二阶滑模控制策略的有效性和优越性.

关键词：模块化多电平换流器统一电能质量调节器电网电压不平衡无源超螺旋二阶滑模控制欧拉-拉格朗日模型

基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络一致性研究

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基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络一致性研究

作者：王创创四川轻化工大学

学位级别：硕士

多机器人网络编队控制研究中的一致性问题已成为各类学者热衷讨论的核心话题。通过设计一致性控制算法,根据算法给每个机器人的位置控制器发送控制指令,从而完成机器人编队。多机器人网络的一致性控制在不同的发展领域具备广阔的应用前... 详细信息

多机器人网络编队控制研究中的一致性问题已成为各类学者热衷讨论的核心话题。通过设计一致性控制算法,根据算法给每个机器人的位置控制器发送控制指令,从而完成机器人编队。多机器人网络的一致性控制在不同的发展领域具备广阔的应用前景,集中体现在多无人机编队飞行、合作生产运输和一体化操控等领域。本文主要研究了基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络鲁棒一致性问题,借助网络集成中个体间有限的通信数据交换与传输,获得鲁棒一致性控制协议,精确快速地完成所分配的任务,其主要工作分为以下两个方面:1.研究了噪声环境下具有通信时滞的领导跟随一致性问题。为了反应更真实的操作系统,本文引入了基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络,并进一步研究领导跟随控制算法在噪声环境下的鲁棒性和有效性。基于李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式处理技术,综合得出具有零时滞和时变时滞的受控误差网络的新型均方一致性判据,并且设计了复杂的非线性状态一致性控制器。另外,解决了控制协议中矩阵维数过大引起的计算复杂度问题。为了验证本文所提出的多机器人网络控制和噪声机制的有效性和可行性,选取了以双连杆转动关节操作臂作为领导跟随动态节点的多机器人网络做数值模拟,仿真结果表明基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络可以在时变通信时滞情形下实现良好的容噪一致性。2.研究了具有干扰情形下的多机器人网络有限时间一致性问题。本文采用欧拉-拉格朗日方程来描述机器人的动力学模型,提出了一种基于动态领导者机器人的分布式有限时间跟踪算法。然后,本文将跟踪方法推广到干扰上界已知和未知两种情况,并且定义了一些特殊的误差函数和流形宏变量。结合李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术,设计了具备通信时滞的新型协同控制算法,使得给定的多机器人网络能够同步到期望的目标轨线。此外,为了达成系统不确定项的补偿,通过自适应律进行参数估值,所设计的自适应无符号函数控制器比诸多传统控制器抗干扰性更强且能克服抖振现象。为了验证本文所提出的多机器人网络一致性控制的有效性和可行性以及同已有研究成果进行比较,选取了以双连杆转动关节操作臂为结构模型的数值模拟和仿真,通过仿真分析得到控制策略的干扰抑制的有效性证明和消抖性能的验证。

关键词：多机器人网络欧拉-拉格朗日模型鲁棒一致性控制领导跟随策略

阵性泥石流运动与堆积的欧拉─拉格朗日模型──Ⅰ.理论

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自然灾害学报 2000年第3期9卷 8-14页

作者：倪晋仁廖谦曲轶众章书成北京大学环境科学中心中国科学院东川泥石流观测研究站四川成都610041

自然界中的泥石流具有突发性和非恒定性的特点。为了模拟典型泥石流现象，在流团模型的基础上，进一步完善了基于欧拉─拉格朗日（Ｅ—Ｌ）观点的ＰＩＣ（Ｐａｒｃｅｌ　Ｉｎ　Ｃｅｌｌ）算法，细化了流元结构，建立了能够模拟典型阵... 详细信息

自然界中的泥石流具有突发性和非恒定性的特点。为了模拟典型泥石流现象，在流团模型的基础上，进一步完善了基于欧拉─拉格朗日（Ｅ—Ｌ）观点的ＰＩＣ（Ｐａｒｃｅｌ　Ｉｎ　Ｃｅｌｌ）算法，细化了流元结构，建立了能够模拟典型阵性泥石流发生、运动和堆积的准结构两相流模型。求解该模型不仅可以模拟泥石流运动过程，而且可以对泥石流的堆积过程、停积形态、冲刷特征及泥石流中多组分颗粒的分选特征进行定量描述。

关键词：泥石流堆积模型欧拉-拉格朗日模型

阵性泥石流运动与堆积的欧拉-拉格朗日模型──Ⅱ.应用

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自然灾害学报 2000年第4期9卷 53-58页

作者：廖谦倪晋仁曲轶众章书成北京大学环境科学中心水沙科学教育部重点实验室北京100871 中科院东川泥石流观测站四川成都610041

采用文献［１］中提出的阵性泥石流运动与堆积的欧拉－拉格朗日模型，模拟了阵性泥石流的运动过程和堆积形态，得出了与地学研究中观测结果较为一致的认识．文中针对影响阵性泥石流的关键条件，重点通过改变密度、坡度和各阵泥石流的... 详细信息

采用文献［１］中提出的阵性泥石流运动与堆积的欧拉－拉格朗日模型，模拟了阵性泥石流的运动过程和堆积形态，得出了与地学研究中观测结果较为一致的认识．文中针对影响阵性泥石流的关键条件，重点通过改变密度、坡度和各阵泥石流的时间间隔等参数，分析了这些参数变化对泥石流运动及堆积规律的影响，提出了简化分析整个阵性泥石流的条件。研究表明，应用经试验资料验证的数学模型不但可以方便、快捷地定量描述阵性泥石流的一般特性，而且能够提供关于阵性泥石流运动及堆积的更多细节。

关键词：阵性泥石流模拟运动堆积欧拉-拉格朗日模型

考虑燃料雾化的气液两相连续旋转爆轰数值模拟

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推进技术 2022年第1期43卷 175-183页

作者：徐高翁春生康楠武郁文郑权南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094 中国兵器工业第三〇四厂山西长治046012

为研究气液两相连续旋转爆轰发动机燃烧室内爆轰波的传播特性,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,建立了欧拉-拉格朗日模型进行二维数值仿真,其中气相方程采用时空守恒元与求解元方法求解,液相方程采用标准四阶龙格库塔法求解。在两相旋转... 详细信息

为研究气液两相连续旋转爆轰发动机燃烧室内爆轰波的传播特性,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,建立了欧拉-拉格朗日模型进行二维数值仿真,其中气相方程采用时空守恒元与求解元方法求解,液相方程采用标准四阶龙格库塔法求解。在两相旋转爆轰模型还考虑了液滴雾化破碎过程。计算结果表明:起爆后形成的初始爆轰波经过初始燃料填充区域后逐渐衰减,随后入口附近新生成的压力波经过一系列发展形成了自持稳定传播的旋转爆轰波;旋转爆轰波的传播模态受燃料与氧化剂的喷注压力和氧化剂填充比影响,在不同工况下旋转爆轰波呈现出4种传播模态,即稳定单波模态、稳定双波模态、不稳定双波模态和不稳定单波模态;在双波模态工况下,燃烧室内初始只形成1个爆轰波,后由入口附近局部爆炸产生的压力波发展为新的爆轰波,转化为双波模态后爆轰波的强度略有下降,但燃烧室整体推力更加平稳。

关键词：连续旋转爆轰发动机两相爆轰欧拉-拉格朗日模型雾化时空守恒元与求解元方法传播模态

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虚拟环境风洞汽车雨水管理

吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：张喆袁伟平张英朝沈淳姜祖啸许翔吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室上汽大众汽车有限公司中国汽车技术研究中心有限公司

虚拟环境风洞能够通过还原自然雨场环境实现汽车雨水管理，若仅满足风洞雨量与自然条件降雨量一致会影响实验结果准确性，为保证雨水管理研究更具实际意义，本文在满足自然雨量的前提下，对小、中、大三种雨量强度下的雨水分布、雨滴粒... 详细信息

虚拟环境风洞能够通过还原自然雨场环境实现汽车雨水管理，若仅满足风洞雨量与自然条件降雨量一致会影响实验结果准确性，为保证雨水管理研究更具实际意义，本文在满足自然雨量的前提下，对小、中、大三种雨量强度下的雨水分布、雨滴粒子尺寸和雨滴粒子运动状态进行研究，分析不同降雨环境对汽车雨水管理实验结果的影响，三种雨量强度下，车身雨水分布差异较大的部位有侧窗和后视镜区域，而机舱盖和格栅的雨水分布差异较小。通过改变风洞喷雨装置喷射出的雨滴粒子参数分析汽车雨水管理结果，发现随着雨滴粒子尺寸的增加，前风窗水膜平均厚度随之增加，侧窗水膜平均厚度基本不变；随着雨滴粒子运动速度的增加，前风窗及侧窗表面水膜平均厚度均随之减小。雨滴粒子的运动状态对车身表面的雨水分布和雨水堆积影响较大，因此在应用虚拟环境风洞进行汽车雨水管理的研究中，为保证实验结果与自然条件的一致性，在相同降雨量的前提下，风洞喷雨装置的距离和角度影响也是不能忽略的。

关键词：汽车空气动力学车辆雨水管理汽车环境风洞欧拉-拉格朗日模型

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冰粒对船用离心泵压力脉动特性的影响

流体机械 2023年第4期51卷 58-65页

作者：丁正强徐立陈森杨刘越熊超武汉理工大学高性能船舶教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063

为研究冰粒对船用离心泵压力脉动的影响,基于CFD数值模拟方法,采用欧拉-拉格朗日模型对不同冰粒体积分数工况下和不同冰粒直径工况下离心泵的压力脉动特性进行研究。通过试验与仿真结果分析发现:叶轮流道各区域的压力脉动随着冰粒体积... 详细信息

为研究冰粒对船用离心泵压力脉动的影响,基于CFD数值模拟方法,采用欧拉-拉格朗日模型对不同冰粒体积分数工况下和不同冰粒直径工况下离心泵的压力脉动特性进行研究。通过试验与仿真结果分析发现:叶轮流道各区域的压力脉动随着冰粒体积分数增加而增加,当冰粒体积分数ϕ=0.09时,叶轮中部区域的压力脉动变化最为显著;压力脉动随着冰粒体积分数的增加而增加,蜗壳出口处压力脉动变化趋势表现出不明显的异向性;当冰粒直径d=0.5mm时,叶轮中部区域的压力脉动最大,叶轮出口处的压力脉动随着冰粒直径的增大而增大,叶轮中部区域的压力脉动随着冰粒直径的增加而减小;蜗壳流道处的压力脉动受冰粒直径影响较小,整体表现为随着冰粒直径的增加而增大。

关键词：船用离心泵冰晶两相流压力脉动欧拉-拉格朗日模型冰粒体积分数粒径叶轮

应用新型能量函数的PWM整流器无源性控制方法

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电力系统及其自动化学报 2022年第3期34卷 45-50页

作者：袁敞戴笃猛邱俊卿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

无源性控制作为一种本质稳定的非线性控制方法,是解决大量电力电子换流器并入电网后引发失稳现象的新型手段,但在PWM整流器直流侧电压参考值突变时,无源性控制下的直流侧电压跟踪其参考值相对缓慢。本文基于能量函数分析了传统无源性控... 详细信息

无源性控制作为一种本质稳定的非线性控制方法,是解决大量电力电子换流器并入电网后引发失稳现象的新型手段,但在PWM整流器直流侧电压参考值突变时,无源性控制下的直流侧电压跟踪其参考值相对缓慢。本文基于能量函数分析了传统无源性控制收敛速度较慢的根本原因,在此基础上提出了一种新型的能量函数,在该能量函数的基础上构建的无源性控制器具有误差能量函数的收敛速度与状态变量的误差相独立的优点。在三相PWM整流器的直流侧电压参考值突变时,这种应用新型能量函数的无源性控制器可以显著地提高直流侧电压的跟踪速度,保证稳态之后的三相电流具有良好的波形质量,并且拥有较强的抗外界参数扰动的能力。仿真验证了所提策略的有效性。

关键词：无源性控制能量函数动态响应速度欧拉-拉格朗日模型波形质量

非理想条件下并联有源电力滤波器的无源超螺旋二阶滑模控制策略

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现代电力 2023年

作者：齐国庆周建萍茅大钧从帆平黄祖繁上海电力大学自动化工程学院

电力系统运行在非理想状态时，容易产生短暂的电压波动，此时并联有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)采用无源控制策略无法高效、精确地调节电能质量，而常规滑模控制又容易引起抖振。针对上述情况，将无源控制和抗干扰能... 详细信息

电力系统运行在非理想状态时，容易产生短暂的电压波动，此时并联有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)采用无源控制策略无法高效、精确地调节电能质量，而常规滑模控制又容易引起抖振。针对上述情况，将无源控制和抗干扰能力更强的超螺旋二阶滑模控制相结合，提出了一种无源超螺旋二阶滑模控制策略。首先，根据有源电力滤波器的数学模型建立基于正负序分离的欧拉-拉格朗日模型；其次，对系统的模型进行了无源性分析，且根据其无源性设计了无源控制器，同时采用超螺旋二阶滑模控制对无源控制器进一步优化，提高了系统整体的鲁棒性和抗干扰能力；最后，在理想状态和负载突变、负载不平衡、电网电压不平衡、单相电压突变四种非理想状态下，通过仿真实验验证了无源超螺旋二阶滑模控制策略的有效性和优越性。

关键词：非理想状态有源电力滤波器欧拉-拉格朗日模型无源控制超螺旋二阶滑模