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基于自回归各态历经模型参数辨识的模糊双卡尔曼滤波算法的储能电池荷电状态估算

科学技术与工程 2020年第6期20卷 2299-2304页

作者：丁稳房付晓光张轩豪湖北工业大学太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室武汉430068

扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在电池荷电状态(state of charge,SOC)估算领域广泛应用。但作为一种基于模型的算法,电池模型误差影响SOC估算的精度。为了抑制电流的幅值与阶跃电流因素对模型误差的影响,提出一种动态... 详细信息

扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在电池荷电状态(state of charge,SOC)估算领域广泛应用。但作为一种基于模型的算法,电池模型误差影响SOC估算的精度。为了抑制电流的幅值与阶跃电流因素对模型误差的影响,提出一种动态修正观测噪声协方差的模糊双卡尔曼滤波(fuzzy dual Kalman filter,FDKF)算法。该算法首先将一阶电阻-电容(resistor-capacitance,RC)等效模型转换为自回归各态历经(autoregressive exogenous,ARX)模型的形式,用卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法更新转换后模型的参数,且在SOC估算的过程中获取电流与电流变化量的数据,并通过建立模糊控制系统调整观测噪声的协方差值来抵消模型误差。结果表明:FDKF算法在某储能工况下估算误差的最大值为0.39%,小于EKF算法的3.92%和双卡尔曼滤波(dual Kalman filter,DKF)算法的1.12%,可见FDKF该算法能够有效地提升SOC估算的精度。

关键词：荷电状态模糊双卡尔曼滤波观测噪声自回归各态历经模型模糊控制

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基于ARX模型的锂离子电池荷电状态在线估算

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中国电机工程学报 2018年第18期38卷 5415-5424页

作者：聂文亮谭伟杰邱刚李春莉聂祥飞重庆三峡学院电子与信息工程学院重庆市万州区404000 西北工业大学航海学院陕西省西安市710072

准确估计锂电池荷电状态（state-of-charge,So C）是电源管理系统的核心技术问题之一。针对锂离子电池等效电路模型参数难以获取这一关键问题,该文采用自回归各态历经（autoregressive exogenous,ARX）模型建立锂电池等效模型,由基于赤... 详细信息

准确估计锂电池荷电状态（state-of-charge,So C）是电源管理系统的核心技术问题之一。针对锂离子电池等效电路模型参数难以获取这一关键问题,该文采用自回归各态历经（autoregressive exogenous,ARX）模型建立锂电池等效模型,由基于赤池信息量准则的遗传算法确定ARX模型的阶数,采用递推最小二乘法获取模型系数;然后利用得到的模型系数和锂电池状态方程构造自适应卡尔曼滤波（adaptive Kalman filter,AKF）算法所需方程,再由卡尔曼迭代方程求出锂电池SoC,文中将这种估计锂电池SoC的方法称为ARX-AKF算法。最后,通过多组对比实验,验证了该算法的有效性和准确性。实验结果表明：在混合动力脉冲能力特性实验和美国城市循环工况下,采用该算法的锂电池SoC估计误差分别在0.5%和0.8%以内,从而证实了该算法具有一定的工程应用价值。

关键词：锂离子电池荷电状态自回归各态历经模型自适应卡尔曼滤波算法遗传算法

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基于ARX模型和人工免疫系统理论的电力系统广域阻尼控制方法研究

基于ARX模型和人工免疫系统理论的电力系统广域阻尼控制方法研究

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作者：徐晗桐东北电力大学

学位级别：硕士

随着我国互联电网规模逐渐扩大,电力系统结构越来越复杂,由此产生的低频振荡问题严重威胁着电力系统的安全稳定运行。如何对低频振荡进行抑制的研究成为了学者探究的热点问题。阻尼控制是对低频振荡抑制的有效方法之一,而广域量测系统（... 详细信息

随着我国互联电网规模逐渐扩大,电力系统结构越来越复杂,由此产生的低频振荡问题严重威胁着电力系统的安全稳定运行。如何对低频振荡进行抑制的研究成为了学者探究的热点问题。阻尼控制是对低频振荡抑制的有效方法之一,而广域量测系统（Wide-area Measurement System,WAMS）能够提供互联电网中重要机组与节点的同步测量数据,这使它成为阻尼控制的一项强力辅助工具。本文围绕广域阻尼控制器的设计从广域控制回路选取、控制器结构设计、参数配置方法等方面展开研究,做了以下研究工作:1)针对广域阻尼控制器安装地点与控制信号选取的问题,本文基于具有多输入输出项的自回归各态历经模型（AutoRegressive eXogenous,ARX）辨识方法用于广域控制回路选取。通常基于量测数据的低频振荡辨识只对单一信号进行处理和分析,不能较好地掌握系统中数个振荡模态之间的关系。所提方法结合发电机组控制系统响应特性通过降阶提取系统内的动态振荡特性得到系统低阶传递函数模型,计算留数指标对广域控制回路进行选取。仿真表明所提方法计算简便,可准确识别系统振荡模态,能够选取最佳控制回路。2)针对传统电力系统稳定器（Power System Stabilizer,PSS）难以满足在电网各运行方式下的阻尼控制性能问题。本文借鉴人工免疫系统（Artificial Immune System,AIS）理论,构建由先天性免疫环节和自适应性免疫环节组成的广域阻尼控制结构。其中,先天性免疫环节为传统PSS结构,与外界干扰等不确定性因素无关;自适应性免疫环节能够根据系统的扰动响应及时调整原有的控制器参数,二者相结合能够实现整体的动态补偿,从而提高不同运行状态下的控制性能。3)针对人工免疫广域阻尼控制器参数配置的问题,本文提出改进型烟花算法（Improved Fireworks Algorithm,IFWA）,通过对爆炸算子进行自适应半径调整、引入差分分量的变异算子和改变选择策略三个措施,解决了基本烟花算法存在过快收敛、搜索性不佳等缺点。另外,使用时间积分和绝对误差准则（Integral of Time and Absolute Error,ITAE）构建反映系统动态响应特性的优化目标函数及相应优化控制模型,根据系统不同扰动响应进行控制器优化设计。结合以上方法,通过四机两区以及英格兰十机系统进行仿真验证,结果优于传统广域PSS控制效果,且增强系统的抗干扰能力以及动态稳定性能。

关键词：电力系统低频振荡广域阻尼控制人工免疫系统自回归各态历经模型改进型烟花算法时间积分和绝对误差准则

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基于振动监测的工字钢梁温度-频率关系模型

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武汉工程大学学报 2020年第3期42卷 321-326页

作者：王振鹏黄民水卢海林武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074

为了区分温度和损伤导致的结构动力特性变化,避免健康监测系统误报警,建立了工字钢梁的温度-频率的关系模型。首先,进行了长达1 a的振动监测,得到了180组温度作用下的频率,发现温度升高时,频率逐渐降低。然后,建立了简单线性回归(SLR)模... 详细信息

为了区分温度和损伤导致的结构动力特性变化,避免健康监测系统误报警,建立了工字钢梁的温度-频率的关系模型。首先,进行了长达1 a的振动监测,得到了180组温度作用下的频率,发现温度升高时,频率逐渐降低。然后,建立了简单线性回归(SLR)模型,前4阶温度与频率线性相关系数为0.8343,0.8226,0.8088和0.8559,相关性较高。随后,建立了自回归各态历经(ARX)模型,对比了SLR模型和ARX模型的均方根误差(RMSE),发现ARX模型的前4阶频率RMSE值为0.0119,0.1636,0.1833和0.2041,而SLR模型的前4阶频率RMSE值为0.1253,0.4761,0.5086和0.5562,ARX模型能更好地量化温度与频率的关系。最后建立了ARX模型的95%置信区间,根据频率变化是否超过置信区间可判断结构是否有损伤。

关键词：工字钢梁温度频率简单线性回归模型自回归各态历经模型均方根误差

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