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基于改进T-S模糊模型的智能电能表寿命预测方法

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南方电网技术 2024年

作者：李丹莫冰潘广泽工业和信息化部电子第五研究所广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室

针对目前我国智能电能表寿命衡量标准单一、复杂环境应力条件下寿命预测精度低的问题，对复杂环境应力下智能电能表寿命预测问题进行了深入的研究。找出了智能电能表的失效机理，对影响智能电能表寿命的6种环境应力进行分析，并针对由... 详细信息

针对目前我国智能电能表寿命衡量标准单一、复杂环境应力条件下寿命预测精度低的问题，对复杂环境应力下智能电能表寿命预测问题进行了深入的研究。找出了智能电能表的失效机理，对影响智能电能表寿命的6种环境应力进行分析，并针对由于智能电能表故障样本偏少、寿命较长导致寿命难以预测的困难，提出了一种利用粒子群算法参数优化的T-S模糊模型智能电能表的寿命预测方法。收集了我国4种典型气候条件下的智能电表应力与寿命数据进行寿命预测实验验证，实验结果表明，该方法可以有效的预测不同环境、多种环境参数影响下的智能电能表的寿命，其精度高于原始T-S模糊模型算法。

关键词：智能电能表寿命预测 T-S模糊模型粒子群算法环境应力

基于T-S模糊模型的高速动车组通信网络实时控制方法

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中国铁道科学 2018年第3期39卷 93-100页

作者：张彤大连交通大学动车运用与维护工程学院辽宁大连116028

建立包括控制器节点与执行器节点之间的前向通道时延,以及它与传感器节点之间的反馈通道时延的多功能车辆总线网络控制系统,获取的时延数据呈现随机分布的特点;采用自动回归模型和最小均方算法进行前向通道时延的预测;考虑列车关键控制... 详细信息

建立包括控制器节点与执行器节点之间的前向通道时延,以及它与传感器节点之间的反馈通道时延的多功能车辆总线网络控制系统,获取的时延数据呈现随机分布的特点;采用自动回归模型和最小均方算法进行前向通道时延的预测;考虑列车关键控制系统的特点,将非线性系统描述为不同稳态工作点附近的多个线性子系统,基于T-S模糊模型建立非线性网络控制系统模型,设计各子系统基于状态空间滚动优化的广义预测控制方法。对采用不同控制方法、不同采样周期和负载率时控制效果进行仿真。结果表明:基于T-S模糊模型的GPC时延控制方法可以精确跟踪不同变化频率的参考信号;与模糊自适应PID方法相比较,该方法能较好地抑制时延对控制性能的影响,具有理想的鲁棒性能和稳定性能,完全可以满足高速动车组运行过程的控制实时性要求。

关键词：通信网络多功能车辆总线 T-S模糊模型广义预测控制时延高速动车组

基于T-S模糊模型的微生物燃料电池控制方法研究

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基于T-S模糊模型的微生物燃料电池控制方法研究

作者：欧阳天雨齐鲁工业大学

学位级别：硕士

目前,人类每天的能源需求主要是通过燃烧化石燃料来提供,这会导致能源短缺和环境污染等问题。作为一种新型清洁能源,微生物燃料电池利用产电微生物作催化剂,将污水和污泥中的化学能转化为电能,其研发和推广对确保充足的能源供应与减少... 详细信息

目前,人类每天的能源需求主要是通过燃烧化石燃料来提供,这会导致能源短缺和环境污染等问题。作为一种新型清洁能源,微生物燃料电池利用产电微生物作催化剂,将污水和污泥中的化学能转化为电能,其研发和推广对确保充足的能源供应与减少环境污染具有重要意义。然而,微生物燃料电池是一类复杂非线性系统,其内部反应的复杂性使其难以在不受控条件下实现稳定和最大化的输出电压。同时,微生物燃料电池运行过程中,容易受到多种外部扰动与控制器摄动的干扰,这会进一步影响微生物燃料电池输出电压的稳定性。针对上述问题,本文采用基于T-S模糊模型的方法设计控制器,确保系统在存有控制器摄动、外部扰动等限制因素时仍能保证稳定的电压输出。本文主要内容如下所示:(1)基于单室单种群微生物燃料电池模型研究微生物燃料电池系统的t-s模糊建模问题。对单室单种群微生物燃料电池系统展开分析,系统阐述了微生物燃料电池建模过程。为便于系统控制器设计,在所建微生物燃料电池非线性模型的基础上,采用扇区非线性方法建立了微生物燃料电池的T-S模糊模型。本部分研究首次提出了面向控制的微生物燃料电池T-S模糊模型,是对微生物燃料电池控制领域的进一步拓展,这也为后续两部分控制问题的研究提供了基础。(2)研究微生物燃料电池系统的非脆弱保性能控制问题。针对微生物燃料电池系统运行时易受多种控制器摄动因素影响的问题,在所建立的微生物燃料电池T-S模糊模型的基础上,提出了一种非脆弱保性能控制方法。该方法可以使系统状态跟踪至设定值的同时减小系统控制器摄动对系统的影响,并使系统具有一定的性能指标。本部分研究改善了微生物燃料电池系统当存在控制器摄动时难以保证稳定电压输出的问题,提高了微生物燃料电池实用性。(3)研究微生物燃料电池系统的非脆弱H控制问题。针对微生物燃料电池易受控制器摄动与外部扰动影响的综合问题,在所建立的T-S模糊模型的基础上,提出一种非脆弱H控制方法,该方法可有效减小系统外部扰动与控制器摄动对系统的影响。同时,控制器设计过程中,考虑到采用公共隶属度函数导出的控制器综合条件存在保守性的问题,采用仿射匹配隶属度函数设计控制器。本部分研究既保证了存在外部扰动与控制器摄动的微生物燃料电池系统输出电压的稳定性,又为仿射匹配隶属度函数在模糊控制领域的推广提供了参考。

关键词：微生物燃料电池 T-S模糊模型非脆弱控制保性能控制 H∞控制

基于T-S模糊模型的非线性系统鲁棒采样控制

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控制理论与应用 2020年第7期37卷 1601-1610页

作者：练红海邓鹏肖伸平肖会芹湖南电气职业技术学院风能工程学院湖南湘潭411101 湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412008

使用模糊采样控制方法研究一类t-s(takagi-sugeno)模糊模型描述的非线性系统鲁棒镇定问题.首先,充分利用整个采样区间[tk,tk+1)的特征信息,构造出一个改进的双边时间相关Lyapunov泛函.然后,结合提出的Lyapunov泛函和自由矩阵不等式,导... 详细信息

使用模糊采样控制方法研究一类t-s(takagi-sugeno)模糊模型描述的非线性系统鲁棒镇定问题.首先,充分利用整个采样区间[tk,tk+1)的特征信息,构造出一个改进的双边时间相关Lyapunov泛函.然后,结合提出的Lyapunov泛函和自由矩阵不等式,导出了确保非线性系统渐近稳定的鲁棒镇定条件,并给出模糊采样控制器设计方法.最后,通过4个例子仿真验证了提出方法的有效性和优越性.

关键词： T-S模糊模型非线性系统采样控制 Lyapunov泛函鲁棒镇定

融合改进蚁狮算法和T-S模糊模型的噪声非线性系统辨识

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控制与决策 2019年第4期34卷 759-766页

作者：赵小国刘丁景坤雷西安理工大学晶体生长设备及系统集成国家地方联合工程研究中心西安710048 西安理工大学陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室西安710048 西安建筑科技大学机电工程学院西安710055

针对传统的t-s模糊辨识方法难以准确辨识含噪声的非线性系统问题,将噪声信号和系统的其他输入变量一起作为模糊前件的输入,采用具有动态随机搜索和寻优半径连续收缩机制的改进蚁狮算法优化模糊前件的结构参数,使用加权最小二乘法实现模... 详细信息

针对传统的t-s模糊辨识方法难以准确辨识含噪声的非线性系统问题,将噪声信号和系统的其他输入变量一起作为模糊前件的输入,采用具有动态随机搜索和寻优半径连续收缩机制的改进蚁狮算法优化模糊前件的结构参数,使用加权最小二乘法实现模糊后件的参数辨识.数值仿真表明,所提出的辨识方法可以有效抑制噪声的影响,经过改进蚁狮算法优化后的T-S模糊模型辨识效果更好.最后,将所提出方法用于直拉硅单晶生长热模型的辨识,实验结果表明该方法优于传统的辨识方法.

关键词：蚁狮算法 T-S模糊模型噪声非线性系统直拉硅单晶

基于T-S模糊模型的燃气轮机系统负荷跟踪多目标预测控制

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中国电力 2020年第11期53卷 212-219,226页

作者：侯国莲戴晓燕弓林娟徐海鑫张建华华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 北京太阳宫燃气热电有限公司北京100028

传统控制策略主要解决燃气轮机系统负荷跟踪问题,缺乏对经济性能的考虑。设计了基于T-S模糊模型的多目标预测控制器以同步提高系统跟踪性能和经济性能。首先,针对燃气轮机系统强非线性特性,选用T-S模糊模型增量结构,选取某联合循环机组... 详细信息

传统控制策略主要解决燃气轮机系统负荷跟踪问题,缺乏对经济性能的考虑。设计了基于T-S模糊模型的多目标预测控制器以同步提高系统跟踪性能和经济性能。首先,针对燃气轮机系统强非线性特性,选用T-S模糊模型增量结构,选取某联合循环机组历史数据进行模型辨识,所得模型能够根据运行工况实时更新模型参数,避免了模型失配问题。然后,基于此模型设计多目标预测控制器,定义负荷跟踪指标和经济性能指标,并对指标进行加权构成多目标代价函数。在多目标优化问题求解中,使用同步传热搜索算法优化代价函数获得控制量,提高控制系统快速性。仿真实验及评价指标结果表明,该多目标预测控制策略能够有效提高系统跟踪性能和经济性能。

关键词：燃气轮机多目标预测控制 T-S模糊模型系统辨识同步传热搜索

基于T-S模糊模型的不确定时滞系统鲁棒L_1滤波

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控制与决策 2016年第5期31卷 895-900页

作者：李艳辉周秀杰刘俊丽东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

针对外部干扰信号为峰值有界的不确定时滞系统,提出一种新的基于T-S模糊模型的鲁棒1滤波方法.根据平行分布补偿法(PDC)和Lyapunov稳定性理论,构造模糊基依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,并利用积分不等式方法,建立基于T-S模糊模型的不确定... 详细信息

针对外部干扰信号为峰值有界的不确定时滞系统,提出一种新的基于T-S模糊模型的鲁棒1滤波方法.根据平行分布补偿法(PDC)和Lyapunov稳定性理论,构造模糊基依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,并利用积分不等式方法,建立基于T-S模糊模型的不确定时滞系统的时滞相关峰值—–峰值(L_1)性能判据.最后通过LMI技术将鲁棒1滤波器设计问题转化为LMIs的凸优化求解问题.仿真示例验证了所提出方法的有效性.

关键词： T-S模糊模型鲁棒L_1滤波时滞相关模糊基依赖线性矩阵不等式

基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计

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工程力学 2019年第2期36卷 229-238,248页

作者：庞辉杨军杰刘雪西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

针对主动悬架系统的质量参数不确定性以及作动器出现的随机故障对车辆行驶平顺性和控制稳定性带来的重要影响,该文提出一种基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计方法。为了描述悬架参数不确定性,基于T-S模糊模型建立1/4车辆的... 详细信息

针对主动悬架系统的质量参数不确定性以及作动器出现的随机故障对车辆行驶平顺性和控制稳定性带来的重要影响,该文提出一种基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计方法。为了描述悬架参数不确定性,基于T-S模糊模型建立1/4车辆的非线性模型,利用故障调节因子表示作动器故障的大小,进而获得考虑悬架系统质量不确定性和作动器故障的车辆主动悬架控制模型。接着,将滑模控制与自适应理论结合,设计合适的滑模面函数和滑模容错控制律,以达到故障悬架系统的容错控制目的;并基于Lyapunov稳定性理论,对所提出控制器稳定性和悬架系统安全约束性能进行了分析。最后,给出一个仿真算例,验证了所设计控制器的有效性和适用性。

关键词：主动悬架系统不确定性滑模容错控制 T-S模糊模型 Lypaunov稳定性

基于T-S模糊模型的风机系统状态观测与控制问题研究

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基于T-S模糊模型的风机系统状态观测与控制问题研究

作者：孙荷雨华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

海上风电已成为风力发电的重要发展方向,具有广阔的开发前景,但也受到恶劣天气和多变海洋环境的影响,面临诸多挑战。我国高纬度海域在冬季会出现结冰的情况,海面覆冰撞击会对海上风机的塔架振动和气动特性产生影响,由此引发的冰灾事故... 详细信息

海上风电已成为风力发电的重要发展方向,具有广阔的开发前景,但也受到恶劣天气和多变海洋环境的影响,面临诸多挑战。我国高纬度海域在冬季会出现结冰的情况,海面覆冰撞击会对海上风机的塔架振动和气动特性产生影响,由此引发的冰灾事故威胁着风机的安全与寿命,给风机的变桨控制带来考验。此外复杂的环境及多变的运行工况使风机变桨执行器极易发生泵磨损、液压泄露等故障,导致经济损失严重,甚至危及人员安全。因此,考虑海面覆冰扰动的影响,研究风、冰联合扰动下风机的变桨控制及状态监测,有利于提高寒冷水域海上风机抵御冰载荷的能力,提高风机的安全性与寿命;而研究执行器故障状况下的故障重构和容错控制方法可显著减少风机停机时间,降低维护成本,对提高风机系统的可靠性具有重要意义。本文围绕风、冰联合扰动下近海固定式风机的变桨控制、状态监测以及执行器故障状况下风机的故障重构和容错控制展开研究。开展的工作主要包含以下内容:(1)建立了风机各部分的机理模型及海面覆冰载荷模型,由泰勒公式在工作点处线性化后得到风机单风速点状态空间模型,并利用t-s模糊方法对单个风速点模型加权组合,并结合FAst所导入的动态参数,最终得到了考虑风、冰扰动且能够覆盖大范围风速区域的风机T-S模糊模型。(2)针对受到风及海面覆冰扰动的风机,为保证其安全稳定运行,在模糊模型基础上,结合状态反馈控制、t-s模糊控制及H∞理论等方法,利用其良好的稳态精度与抗干扰能力,设计变桨控制器及观测器并得到稳定性准则,在不同风况及冰况组合下进行算例仿真,并与FAst软件中PI控制器进行控制效果对比,证明了所设计控制器的优越性与观测器的有效性。(3)针对风机的执行器故障情况,根据其T-S模糊模型,设计t-s模糊H∞比例积分故障/状态观测器,在观测器中引入积分作用,提高了稳态跟踪精度与抗干扰能力,并对增广系统进行稳定性分析并求解增益,在故障重构的基础上进行容错控制器的设计,最后对不同故障情况进行仿真分析,仿真结果表明,故障观测器所重构的执行器故障量能够有效跟踪实际故障值,容错控制具有良好的控制效果。

关键词：海上风机 T-S模糊模型海面覆冰载荷变桨控制状态观测器容错控制