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基于MPC的耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器功率均衡解耦控制策略

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太阳能学报 2024年第4期45卷 328-337页

作者：樊启高刘柳毕恺韬艾建江南大学物联网工程学院无锡214122

耦合电感功率变换器因耦合电感阻抗、电感值等参数差异易导致功率不均衡。针对耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器,提出一种基于模型预测控制(MPC)的功率均衡解耦控制策略。通过对变换器原理进行分析,建立基于电感电流解耦的数学模型,得... 详细信息

耦合电感功率变换器因耦合电感阻抗、电感值等参数差异易导致功率不均衡。针对耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器,提出一种基于模型预测控制(MPC)的功率均衡解耦控制策略。通过对变换器原理进行分析,建立基于电感电流解耦的数学模型,得到包括电感电流和飞跨电容电压等6个控制变量的解耦控制方法。在此基础上,提出基于MPC的功率均衡解耦控制策略。同时,为降低MPC算法的运算负荷,根据解耦控制模型重构模型预测价值函数,实现各控制变量独立动态寻优,使系统能在稳定控制输出电压及飞跨电容电压的同时,实现两相耦合电感的功率均衡控制。最后,通过理论分析及实验对所提策略进行有效验证。

关键词：飞跨电容双向DC/DC变换器耦合电感模型预测功率均衡解耦控制

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基于FCS-MPC的分布式HESS功率协调控制

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太阳能学报 2024年第1期45卷 442-449页

作者：殷展翔陆锋潘庭龙杨玮林胡官洋江南大学物联网工程学院无锡214122

针对孤岛直流微电网中分布式混合储能系统(HESS)协调运行问题,提出一种基于有限控制集模型预测控制(FCSMPC)的功率协调控制策略。该策略采用小波包变换来分解分布式HESS的功率需求,由于分解后信号的特点和分布式HESS中蓄电池初始状态的... 详细信息

针对孤岛直流微电网中分布式混合储能系统(HESS)协调运行问题,提出一种基于有限控制集模型预测控制(FCSMPC)的功率协调控制策略。该策略采用小波包变换来分解分布式HESS的功率需求,由于分解后信号的特点和分布式HESS中蓄电池初始状态的不同,于是对分解后最低频信号基于蓄电池荷电状态(SOC)设计自适应因数来进一步再分解。由于DC/DC变换器开关状态组合数量较少,使得多步FCS-MPC的滚动优化计算量较少,于是采用FCS-MPC取代双闭环PI控制,提高系统动态响应。搭建含有分布式HESS的孤岛直流微电网模型,并做了3种方案的仿真对比,验证该策略有效平缓了直流母线波动并实现蓄电池SOC一致。该策略有利于提高电网运行的稳定性,并延长蓄电池使用寿命。

关键词：有限控制集模型预测控制分布式混合储能系统功率分配小波包变换 SOC一致

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机械臂自适应精确时间滑模控制

控制与决策 2024年第6期39卷 1918-1926页

作者：王杰沈艳霞江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

考虑机械臂中存在的未建模部分、摩擦力、外加干扰,提出一种自适应精确时间滑模控制方法,实现机械臂各关节角的轨迹跟踪.首先对机械臂进行建模,将未建模部分、摩擦力、外加扰动看作集中扰动;其次,设计一种精确时间收敛滑模面,克服传统... 详细信息

考虑机械臂中存在的未建模部分、摩擦力、外加干扰,提出一种自适应精确时间滑模控制方法,实现机械臂各关节角的轨迹跟踪.首先对机械臂进行建模,将未建模部分、摩擦力、外加扰动看作集中扰动;其次,设计一种精确时间收敛滑模面,克服传统终端滑模面收敛时间高估的问题,基于此设计全局精确时间收敛滑模控制方法,使得机械臂系统能够在设定时间实现稳定,并在误差收敛后仍具有较强的鲁棒性;接着,设计低通滤波器削减抖振,通过自适应方法估计扰动上界,避免增益的高估;最后,通过仿真实验验证所提出的控制方法能够严格控制机械臂系统的稳定时间,并降低稳态误差,实现机械臂系统的高精度轨迹跟踪控制.

关键词：多轴机械臂精确时间收敛自适应方法低通滤波器滑模控制

多工况生产过程下的即时学习能耗预测建模方法

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系统仿真学报 2024年第6期36卷 1378-1391页

作者：卫升王艳纪志成江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

针对全局能耗预测模型只适用于部分预测样本且模型计算量大的问题,引入即时学习思想,采用局部加权偏最小二乘法结合能耗模型建立临时局部能耗预测模型;改进粒子群算法的惯性权重,考虑粒子适应度、迭代次数和种群大小对粒子群算法收敛速... 详细信息

针对全局能耗预测模型只适用于部分预测样本且模型计算量大的问题,引入即时学习思想,采用局部加权偏最小二乘法结合能耗模型建立临时局部能耗预测模型;改进粒子群算法的惯性权重,考虑粒子适应度、迭代次数和种群大小对粒子群算法收敛速度和收敛精度的影响,提出一种非线性变化的自适应惯性权重策略,离线计算阶段使用改进的粒子群算法(adaptive PSO,APSO)对历史样本的带宽参数进行寻优,当预测样本到来时在线更新局部模型。考虑多工况生产场景下不同工况样本之间的能耗差异性所导致的预测误差,增加工况相似性度量过程,提出局部加权偏最小二乘算法与K-means算法相结合的APSO-JITL(just-in-time learning)-CLWPLS(cluster locally weighted partial least squares)能耗预测建模方法,在预测时选取同一工况的历史样本来设计预测样本的带宽参数。通过仿真实验验证了算法有着更高的预测精度且能更好地应对多工况生产场景。

关键词：即时学习局部加权偏最小二乘聚类在线建模多工况带宽参数能耗

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基于不完全信息博弈的云制造群智能优化方法

系统仿真学报 2024年第4期36卷 915-928页

作者：张坤鹏王艳纪志成江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

为解决云制造过程中云平台经营方与需求方之间的不完全信息以及相互竞争制约的关系导致制造服务难以抉择的问题,提出了一种基于不完全信息博弈模型的云制造群智能优化方法。以各自理性追求自身收益函数最大化为目标,针对需求方与云平台... 详细信息

为解决云制造过程中云平台经营方与需求方之间的不完全信息以及相互竞争制约的关系导致制造服务难以抉择的问题,提出了一种基于不完全信息博弈模型的云制造群智能优化方法。以各自理性追求自身收益函数最大化为目标,针对需求方与云平台之间的利益竞争关系建立了基于不完全信息的静态博弈模型,并提出了需求方与云平台之间的竞争规则,通过海萨尼转换引入自然,将其转换为完全信息下的动态博弈得到贝叶斯扩展式,并证明了贝叶斯纳什均衡的存在性和唯一性。提出了一种基于高斯函数与扰动策略更新的粒子群算法对上述模型进行求解。仿真结果表明:改进算法相对其他算法有较快的收敛速度与较高的云制造系统总收益,不完全信息博弈模型能够兼顾不同类型的需求方提高云制造系统的总收益。

关键词：云制造博弈不完全信息贝叶斯纳什均衡收益函数粒子群算法

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融合物品转换关系和时序信息的会话推荐算法

计算机科学与探索 2024年第3期18卷 768-779页

作者：吴文政卢先领江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

针对现有图神经网络会话推荐算法忽略了各类辅助信息,导致不能准确地建模会话序列的问题,提出了一种融合物品的转换关系和时序信息的会话推荐算法(RTSR)。首先利用图网络结构得到任意两个节点之间的最短路径序列,经过双向门控循环单元(G... 详细信息

针对现有图神经网络会话推荐算法忽略了各类辅助信息,导致不能准确地建模会话序列的问题,提出了一种融合物品的转换关系和时序信息的会话推荐算法(RTSR)。首先利用图网络结构得到任意两个节点之间的最短路径序列,经过双向门控循环单元(GRU)将其编码为对应物品之间的转换关系,再结合自注意力机制从图的角度捕捉会话的全局依赖信息。同时设计了一种无损图编码方案来缓解会话图编码过程中信息损失的问题。该方案将会话序列中的时序信息进行合理的量化,并将其作为会话图中边的权重,再结合门控图神经网络获取会话的局部依赖信息。最后,线性组合全局依赖信息和局部依赖信息并结合反向位置信息,最终生成用户对物品的兴趣偏好,并给出推荐列表。在公共基准数据集Gowalla和Diginetica上与SR-GNN、GC-SAN、GCE-GNN等主流模型进行性能对比实验,结果表明RTSR在平均倒数排名方面分别至少提高了6.13%和1.58%,同时推荐精准度方面也有相应的提高。

关键词：图神经网络会话推荐最短路径序列时序信息反向位置信息

基于SSA优化的变论域模糊PID控制器及其污水处理过程应用

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计算机工程 2024年

作者：李志峰熊伟丽江南大学物联网工程学院

由于复杂多变的生化反应、进水流量和浓度的不断变化等因素，污水处理过程表现出强非线性和时变性等特征，从而导致其过程变量难以精确控制。因此，设计了一种麻雀搜索算法(SSA)优化的变论域模糊PID控制器，对溶解氧和硝态氮浓度进行跟... 详细信息

由于复杂多变的生化反应、进水流量和浓度的不断变化等因素，污水处理过程表现出强非线性和时变性等特征，从而导致其过程变量难以精确控制。因此，设计了一种麻雀搜索算法(SSA)优化的变论域模糊PID控制器，对溶解氧和硝态氮浓度进行跟踪控制。首先，利用SSA优化第5单元和第2单元的变论域模糊PID控制器的PID初始参数值；然后，进行二次寻优，即对量化因子和比例因子进行优化，并设计基于模糊规则的论域自适应调整策略在线整定控制器参数，以提高控制器的跟踪精度；最后，应用污水处理过程国际基准仿真平台进行恒值和动态变值跟踪控制的实验验证。实验结果表明，与基于自适应伸缩因子变论域模糊PID控制器、模糊PID控制器、常规PID控制器相比，所设计控制器的绝对误差积分指标得到明显降低，有效降低能耗的同时提升了出水水质。

关键词：污水处理过程麻雀搜索算法变论域模糊PID 参数优化

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基于孪生网络的光伏阵列小样本故障诊断

控制工程 2024年

作者：张乐成王博文唐丹丹吴定会江南大学物联网工程学院

针对光伏阵列故障样本稀少，且传统网络模型在小样本条件下容易产生过拟合现象，无法完成训练的问题，提出基于孪生网络(Siamese Network)的故障诊断方法。首先，构建光伏阵列仿真模型，采集时间序列作为实验样本；其次，将少量训练样... 详细信息

针对光伏阵列故障样本稀少，且传统网络模型在小样本条件下容易产生过拟合现象，无法完成训练的问题，提出基于孪生网络(Siamese Network)的故障诊断方法。首先，构建光伏阵列仿真模型，采集时间序列作为实验样本；其次，将少量训练样本两两组合成样本对，实现样本数量的大幅增加；然后，为了提取数据的时空特征，将两个结构相同且权值共享的时域卷积自注意力网络(Temporal Convolutional Self-attention Network，TCSN)组合成孪生网络；最后，模型通过计算输入样本对的相似度完成故障诊断。将此模型与其它网络模型进行对比实验，结果表明，该孪生网络模型能够依靠少量样本完成训练，且测试准确率稳定在95%以上，相较传统网络具有明显优势。

关键词：光伏阵列小样本故障诊断孪生网络

基于铌酸锂薄膜的可重构三波导耦合偏振分束器（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第11期 168-173页

作者：倪屹夏骏费耶灯江南大学物联网工程学院

针对智能光互连系统对动态可重构性的需求日趋增加，提出了一种基于铌酸锂薄膜（LNOI）的可重构三波导耦合结构偏振分束器（PBS）。通过改变光学相变材料（PCM）涂层的相态，可以控制横磁（TM）模式的输出端口从而实现可重构功能。利用... 详细信息

针对智能光互连系统对动态可重构性的需求日趋增加，提出了一种基于铌酸锂薄膜（LNOI）的可重构三波导耦合结构偏振分束器（PBS）。通过改变光学相变材料（PCM）涂层的相态，可以控制横磁（TM）模式的输出端口从而实现可重构功能。利用三维时域有限差分法（3D-FDTD）对器件进行参数优化和性能分析。结果表明，当PCM为非晶态时，器件可以很好地分离TM和横电（TE）模式，在1530～1580 nm波长范围内TM模式偏振消光比大于20 dB并且TE模式具有极低的插入损耗（约0.03 dB）。当PCM处于晶态时，器件具有可重构功能，TM模式和TE模式沿着输入波导传输，同时器件长度仅为35μm，满足片上铌酸锂集成需要。此外，还研究分析了器件的工艺容差，结果表明该设计具有一定的鲁棒性。

关键词：集成光学铌酸锂偏振分束器相变材料