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风况预报误差自适应的风电场尾流偏转控制方法研究

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风况预报误差自适应的风电场尾流偏转控制方法研究

作者：杨佳琳华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

风电场尾流偏转控制技术能够提高整场发电量、降低机组载荷、增加风电场经济效益,成为国内外近年来的研究热点。现有研究主要围绕如何在理想情况下提高风电场尾流偏转控制的优化效果,未考虑控制中不确定性因素,使实际应用中的优化效果... 详细信息

风电场尾流偏转控制技术能够提高整场发电量、降低机组载荷、增加风电场经济效益,成为国内外近年来的研究热点。现有研究主要围绕如何在理想情况下提高风电场尾流偏转控制的优化效果,未考虑控制中不确定性因素,使实际应用中的优化效果往往低于理论计算值,严重阻碍了该技术的工程应用推广。因此,本文中针对尾流控制模型输入参量中的不确定性,研究了风况预报误差自适应的风电场尾流偏转控制方法。主要研究内容如下:(1)分析了分钟级风速、风向预测误差对尾流控制效果的影响,验证了研究考虑风况预报误差的风电场尾流偏转控制模型的必要性,为后续研究提供依据。建立了风电场尾流偏转控制模型,以功率提升率为指标,分析了分钟级风速、风向预测误差对实际尾流控制效果的影响。研究结果表明:风速、风向预测误差均会对风电场尾流偏转控制效果产生影响,其中,风速预测误差影响较小、风向预测误差影响很大且更为敏感;随着风向预测误差的增大甚至会导致整场功率负增长;风向预测误差对控制效果的影响随着风速增大而减弱。(2)建立了基于深度学习的风电场风况预报误差自适应尾流偏转控制模型。考虑风况时序特征和各台机组偏航角所反映的尾流空间关联特征,搭建了长短期记忆网络与卷积神经网络模型,通过学习某时刻预报风况与其实际风况对应的最佳偏航角之间的映射关系,实现风况预报自适应的风电场尾流偏转控制。研究结果表明:所提模型将风电场整场功率提升了 1.76%,较传统不考虑预报误差的尾流偏转控制模型提高了 2.05%,达到了风况预报误差自适应的目的。(3)提出了深度学习与物理信息融合的风电场风况预报误差自适应尾流偏转控制方法。针对大型风电场机组数量大、优化求解时间长、模型拟合精度差等问题,提出了物理信息与深度学习融合的风电场风况预报误差自适应尾流偏转控制方法。一方面,提出了图卷积神经网络的特征提取方法,解决了机组排布不规则、传统卷积网络对非欧几里得结构数据提取特征能力差的问题;另一方面,建立了基于图卷积神经网络提取尾流影响关系权重信息的自适应控制模型,以尾流影响关系权重作为神经网络模型训练的先验知识,使模型具有可解释性,提高了模型精度。研究结果表明:所提模型的全场功率提升率为1.97%,较传统不考虑风况预报误差的尾流控制模型提高了 2.26%,比基于传统神经网络的风况预报误差自适应控制模型提高了 0.21%,更大程度上削弱了风况预报误差对控制效果的影响。

关键词：尾流偏转控制风况预报误差误差自适应深度学习物理信息

具有连续加加速度与误差自适应特性的高效柔性数控算法研究与设计

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具有连续加加速度与误差自适应特性的高效柔性数控算法研究与设计

作者：翁祖昊上海交通大学

学位级别：硕士

高精度数控加工设备应用广泛,其控制软件中的算法是其最为核心的技术,目前在这一领域国内外的技术差距较为明显。流行的梯形加减速算法及S形加减速算法存在着加速度或者加加速度的断裂,且电机启停即以最大加速度为达成目标,在面对曲率... 详细信息

高精度数控加工设备应用广泛,其控制软件中的算法是其最为核心的技术,目前在这一领域国内外的技术差距较为明显。流行的梯形加减速算法及S形加减速算法存在着加速度或者加加速度的断裂,且电机启停即以最大加速度为达成目标,在面对曲率较高需要频繁加减速的高柔性加工场合,往往导致效率低下、机床震动,产品的过切、欠切等不良结果,且长时使用也会导致电机的磨损加剧、寿命下降;普通的直线与圆弧插补算法种类类繁多,但都很难在精度与资源消耗上获得妥协,且往往忽视段间过渡的重要性,在一定程度上影响了效率和成品质量。在这两个方面,国外的研究工作较为扎实且卓有成效,相关技术大幅领先国内,其核心成果作为机密级材料被严格保密,成为技术壁垒。本文研究并提出了基于高次多项式速度模型的加减速算法以及误差自适应的前瞻插补算法,结合完整的段间过渡算法,应用于自行研发的基于DSP+CPLD开发板,并做了较为详细的测评,对国内该领域的技术突破提供了一个综合优化解决方案。论文首先对比了梯型、S型、指数型等传统加减速算法,指出各算法存在的弊端和优势,针对技术点提出改进方法和思路;列举了迭代插补、直线插补、圆弧插补等具有普适性的插补算法,分析各自存在的问题和矛盾,提出综合优化方案。接着,建立标准五次多项式加减速速度模型,做到速度、加速度、加加速度的连续执行,并在此基础上提出基于改进的双曲正切函数的可变Jmax调速机制,使得在提升机体加工效率的同时,进一步增强系统柔性,并在仿真测试中加以验证。在此基础上,为了应对连续变化曲率的现实加工环境,对不同的加工角度提出了不同的过渡处理机制。然后,建立了基于三分法的自适应误差模型,提出了优化的误差自适应圆弧插补算法,结合了等参数法和等误差法优势,使得在不占用大量资源的情况下,获得较高的精度,并大幅提升加工效率。再次,设计了基于DSP+CPLD的硬件测试板卡,给出了设计思路与实施方案,包括原理图、PCB图及基本的设计流程,并对制作的硬件板卡进行了仿真测试。最后,搭建仿真环境与测试平台。经验证,本套算法具备更强的柔性,在提高效能及精度的同时,确保了适当的资源消耗,并加强了对电机系统的保护,具有实际的工业应用价值。

关键词：连续加加速度高次多项式三分法误差自适应柔性 DSP

一种误差自适应的欠驱动康复训练机器人的研究

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一种误差自适应的欠驱动康复训练机器人的研究

作者：张浩杰苏州大学

学位级别：硕士

随着经济社会的发展,我国老龄化趋势日益严峻。老年人中存在大量的中风、偏瘫患者,基本丧失行走能力。同时,因意外事故导致下肢运动障碍患者的人数日益增多。现代康复医学表明,病患下肢在药物治疗的基础上,接受正确、合理的步态康复训练... 详细信息

随着经济社会的发展,我国老龄化趋势日益严峻。老年人中存在大量的中风、偏瘫患者,基本丧失行走能力。同时,因意外事故导致下肢运动障碍患者的人数日益增多。现代康复医学表明,病患下肢在药物治疗的基础上,接受正确、合理的步态康复训练,对于行走能力的恢复极其重要。现有的下肢步态康复训练机器人主要是穿戴式外骨骼机器人。多数外骨骼机器人的自由度与人下肢的自由度并不匹配,外骨骼机器人很难适应人下肢的运动,造成人机交互柔顺性差。同时,外骨骼机器人的下肢长度调节机构具有一定的局限性,不同身高的患者穿戴时,人机关节的对中性差,位置上有较大偏差。针对目前外骨骼机器人存在的问题,提出了一种误差自适应的欠驱动康复训练机器人。从康复训练机器人的结构上做出改变,解决了人机自由度不匹配和人机关节对中性差的问题,提升了人机交互的柔顺性和机构对个体的适应性。本文的具体研究内容如下所示:(1)欠驱动机器人构型设计及建模分析。在介绍欠驱动康复训练机器人构型原理的基础上,给出机构的人机耦合模型。建立模型的正逆运动学方程,为后面系统的运动控制提供理论依据。利用拉格朗日方法建立模型的动力学方程,给出各驱动件水平力和各关节受力的方程,为动力学的仿真分析提供理论依据。(2)欠驱动机器人的仿真和各参数的分析与综合。介绍了关节角度数据采集系统,并给出单侧下肢一个步态周期内的关节角度。进行人机耦合模型的运动学仿真,验证运动学模型的正确性和机构个体适应性的特点。对人机耦合模型中各参数对动力学结果的影响作出理论分析,确定主要和次要影响因素。利用动力学仿真确定主要参数的最优解,同时仿真结果验证驱动件水平力模型的正确性。最后基于以上数据给出机构驱动件主要零部件的设计选型。(3)参数在线辨识和轨迹规划方法的研究。首先介绍了一种人体下肢长度参数和连接参数在线辨识的方法,用于辨识难以实际测量的值,并利用仿真验证方法的正确性。其次介绍了基于辨识结果对驱动件进行的轨迹规划,利用仿真验证轨迹规划方法的正确性。最后介绍了人正常行走时双侧下肢的步态周期情况,并基于关节角度数据采集系统给出一个步态周期内双侧下肢的关节角度,为双侧驱动件的轨迹规划提供依据。(4)欠驱动康复训练机器人的实验研究。完成了实验系统机械本体、传感器系统、控制系统软硬件的设计及搭建。开展了系统单轴调试和步态调试、单关节康复训练、结合参数在线辨识和轨迹规划的下肢步态训练的实验研究。实验结果表明,本文所设计的欠驱动康复训练机器人性能良好,康复训练达到预期的效果。

关键词：康复训练机器人误差自适应欠驱动在线辨识轨迹规划

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一种新型Buck单周控制变换器

电力系统保护与控制 2010年第4期38卷 98-102页

作者：许振伟浙江工商大学信息与电子工程学院浙江杭州310035

基于单周控制器控制的Buck变换器具有很强的抗输入电压干扰能力,但抑制负载扰动能力较差、输出有稳态误差。根据单周控制Buck变换器存在的主要问题,通过将单周控制器和一种类似滞环控制的非线性控制器组合起来形成一种新型误差自适应单... 详细信息

基于单周控制器控制的Buck变换器具有很强的抗输入电压干扰能力,但抑制负载扰动能力较差、输出有稳态误差。根据单周控制Buck变换器存在的主要问题,通过将单周控制器和一种类似滞环控制的非线性控制器组合起来形成一种新型误差自适应单周控制器。该控制器根据输出误差的不同为单周控制器选择不同的参考信号,从而提高了变换器的动态响应性能,比传统的单周控制器具有更好的动态性能以及指令跟踪能力。仿真结果证明了这种控制方法的有效性。

关键词： Buck变换器单周控制非线性控制器误差自适应

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绝缘子检测机器人爬行机构研究

绝缘子检测机器人爬行机构研究

作者：王新琦东北大学

学位级别：硕士

超高压输电线路是我国电力工业的重要体系之一,其中电器件绝缘子是架空线路的重要组成部分。由于外界自然环境的原因,像风吹、雨雪等天气都会对绝缘子造成一定的损坏。劣化的绝缘子对电力系统安全运行有着极大的威胁。因此,开发一种绝... 详细信息

超高压输电线路是我国电力工业的重要体系之一,其中电器件绝缘子是架空线路的重要组成部分。由于外界自然环境的原因,像风吹、雨雪等天气都会对绝缘子造成一定的损坏。劣化的绝缘子对电力系统安全运行有着极大的威胁。因此,开发一种绝缘子检测机器人来综合评价绝缘子的运行状态,发现潜在问题,对于提高带电作业自动化水平及保障电网安全具有重要的意义。本文在综合国内外的研究基础之上,提出一种绝缘子检测机器人新型爬行机构。并且对机构进行运动学分析、受力分析,机构的结构设计及建立三维模型,以及虚拟仿真分析。首先,根据绝缘子检测机器人的作业环境和作业任务要求,提出几种整体机构方案分析对比,参考已有爬行机构构型的基础之上提出一种新型差动式叶轮爬行机构。该机构构型由三自由度差动传动系统驱动三组双叶轮旋转,在绝缘子串上实现爬行移动。该新型机构较新颖的特点是具有误差自适应能力,通过差动系统可以自身调节误差。第二,根据绝缘子的型号,对机构进行尺寸综合设计,建立运动学模型。根据机构构型特点,分段讨论双叶轮机构运动学特性,定性分析爬行机构自适应误差的能力。第三,建立绝缘子检测爬行机构的力学模型,对双叶轮机构进行受力分析,给出整体机构的静力平衡方程以及动力学方程,计算各个叶轮所需的驱动力矩大小。第四,对爬行机构整体进行结构设计,基于SolidWorks软件建立三维模型,并利用Motion插件进行仿真分析,验证所设计差动式叶轮机构能够在绝缘子串上实现移动爬行自适应误差的正确性与可行性,同时对结构不合理之处进行改进。

关键词：绝缘子检测机器人叶轮爬行机构误差自适应

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KALMAN滤波的实现和自适应处理

核电子学与探测技术 2001年第6期21卷 427-429,507页

作者：王瑞平陈序三石油大学(华东)地球资源与信息学院山东东营257062 胜利石油管理局山东东营257062

KALMAN滤波属于近代滤波方法 ,它广泛地应用于工业、航空和军事等近代控制科学和一些随机过程数据处理中。通过对实验室13 7Cs能谱记录作为随机过程进行 KALMAN滤波处理 ,分析它的特点和它在应用领域中的局限 ,进而介绍两种自适应方法

关键词： KALMAN滤波随机过程自适应处理数据处理放射性测量参数自适应误差自适应放射性测井