检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：任密蜂华北电力大学

学位级别：博士

随机系统的控制与滤波问题一直以来都是系统控制和信号处理领域研究的热点之一。目前基于一般高斯线性系统的控制与滤波理论已经趋于完善。值得注意的是,实际系统中非线性、非高斯现象普遍存在,随机噪声高斯性的假设已远远不能满足人们... 详细信息

随机系统的控制与滤波问题一直以来都是系统控制和信号处理领域研究的热点之一。目前基于一般高斯线性系统的控制与滤波理论已经趋于完善。值得注意的是,实际系统中非线性、非高斯现象普遍存在,随机噪声高斯性的假设已远远不能满足人们对工业生产高精准度的要求。对于含有非高斯变量的复杂随机动态系统,期望和方差无法完全描述系统的动态特性。另一方面,当前精密仪器、通信网络、图像处理和数据处理技术的快速发展,使得我们能够较容易地得到系统随机变量的分布情况。而随机变量的概率密度函数包含了随机变量的所有概率信息,因此,许多学者开始从概率密度函数的角度入手研究随机系统的控制和滤波问题。本论文旨在对可能来自于系统模型参数、初始条件和外部干扰三方面非高斯随机噪声影响下的随机系统概率特性进行刻画,并对基于这些随机不确定性的几类非线性系统的控制器和滤波器设计提出一些新的研究思路和新的研究方法。本文基于广义最小熵准则分别探讨离散和连续非高斯随机系统的控制律递推算法和滤波器设计问题,并将其应用于网络化直流电机控制系统和有机朗肯循环过热蒸汽温度控制系统。具体而言,本文的主要工作和主要贡献如下：第1-3章在总结本论文相关背景和现有成果的基础上,研究控制输入受限情形下的非线性非高斯离散系统的最小熵随机控制问题。首先针对具有外部非高斯随机噪声的非线性ARMAX模型,基于概率守恒原理得到跟踪误差的概率密度函数,该方法不需要误差函数单调性的假设,保守性较小。采用二阶Renyi熵刻画非高斯随机变量的概率特性,进而建立广义最小熵性能指标。利用罚函数法最小化性能指标,得到局部稳定的次优控制律。更进一步,针对同时存在模型参数、初始条件和外部干扰三种非高斯随机不确定性的非线性系统,用递推的方法揭示跟踪误差概率密度函数的演化过程,通过内点法得到递推的最优控制律,并以线性矩阵不等式的形式给出闭环系统的稳定性条件。第4章将单入单出非线性非高斯系统控制问题的研究推广为两入两出非高斯系统的控制器设计问题。通过引入联合熵的概念,建立改进的最小熵新能指标,进而最小化性能指标得到控制律的解析表达式,并进行局部稳定性分析。第5-6章在广义密度演化方程的基础上研究非线性非高斯连续系统的最小熵控制和滤波问题。首先针对传统刘维尔方程求解困难的问题引出广义密度演化方程的概念,建立跟踪误差概率密度函数的演化过程。基于广义最小熵准则采用梯度法给出递推的最优控制律,并利用统计线性化的方法分析随机系统的有界性。此外,第6章研究一类具有非高斯随机干扰和测量噪声的非线性非高斯连续系统的滤波问题,在随机分布框架下提出了一种新的滤波器设计方法。通过建立滤波估计误差概率密度函数和滤波器增益矩阵之间的关系,设计了递推的滤波器使得滤波动态系统在均方意义下一致有界。第7章提出了具有非高斯随机时延和噪声的网络化控制系统最小熵控制方法,并应用于网络化直流电机跟踪控制的研究中。首先指出由于非高斯噪声的影响,传统随机控制中仅考虑经典二次性能指标的均值不能完全反映其概率特性,应当考虑其概率密度函数的高阶矩。因此,本章采用二次性能指标的(h,φ)-熵作为性能指标,利用牛顿法给出非高斯网络化系统的跟踪控制律。更进一步,将所提到的控制方法应用于网络化直流电机控制系统,实验结果说明所设计的控制方法具有很好的跟踪效果。第8章针对人们在工程实际中的不同需求研究了基于分布估计算法的多目标优化控制问题,控制目标是寻找一组帕累托最优控制输入,使控制系统同时满足多个性能指标。随机系统跟踪控制关注的两个方面是：1)跟踪误差是否为零；2)随机性是否足够小。因此,本章给出跟踪误差平方的均值和跟踪误差熵两个性能指标。由于系统和性能指标包含大量的非线性,因此采用基于分布估计算法的演化方法进行求解,得到一组帕累托最优控制律,满足决策者的不同要求。另外,本章还将该控制算法应用于基于有机朗肯循环的过热蒸汽温度控制系统进行仿真研究。

关键词：非高斯系统最小熵控制最小熵滤波广义密度演化方程网络化控制多目标优化控制

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基于热动力学模型的液—固媒质微波加热过程优化控制

基于热动力学模型的液—固媒质微波加热过程优化控制

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作者：袁宇鹏重庆大学

学位级别：博士

微波作为一类新型清洁环保的能源已经在食品、化工等众多领域的加热用途中表现出巨大的应用价值。但微波加热液-固媒质过程中存在的热点、过热、热失控等局部过热问题是影响微波加热技术广泛发展的难题。施加精准的温度控制策略是改善... 详细信息

微波作为一类新型清洁环保的能源已经在食品、化工等众多领域的加热用途中表现出巨大的应用价值。但微波加热液-固媒质过程中存在的热点、过热、热失控等局部过热问题是影响微波加热技术广泛发展的难题。施加精准的温度控制策略是改善局部过热问题的重要手段。然而,微波加热具有非线性强、媒质特性时变性强、温度分布不均等特点,为微波加热过程的实时精确温度控制提出了巨大的挑战。因此,针对微波加热液-固媒质过程特点设计合理有效的温度控制策略成为了微波加热领域的重要研究课题。在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“支撑微波能高效工业应用的新型微波源基础问题研究”支持下,论文重点以水为液态媒质的微波加热过程和液-固媒质的微波干燥过程作为研究对象,建立微波加热液态媒质的灰盒热动力学模型,设计从单输入单输出到多输入多输出的实时温度控制策略,并进一步揭示微波干燥过程的能量迁移规律,研究从单点温度跟踪到全局温度跟踪再到多目标的优化控制策略,最后针对一类实际的微波褐煤干燥过程设计有效的多模切换混合控制策略。论文的创新性研究主要包括以下五个部分:(1)针对微波加热液态媒质过程,通过分析加热过程中能量变化对媒质温度的重要影响,采用有限体积法将热平衡偏微分方程时间-空间离散化为差分方程,并提出以微波功率参数集的方法表征加热过程中媒质各个微元体的微波功率吸收情况,构建微波加热液态媒质过程的灰盒热动力学模型。(2)以液态媒质灰盒热动力学模型为基础,通过其推导状态空间表达式,针对单输入单输出情形设计滑模变结构实时温度跟踪控制策略;针对多输入多输出情形设计模型参考自适应控制策略,根据微波加热液态媒质过程的特性设计基于专家规则的优化型模型参考自适应控制策略,实现媒质微元体的准确温度跟踪控制,可有效避免局部过热现象并改善系统输入的调节频率。(3)以微波干燥含水多孔介质过程为研究对象,通过分析微波干燥过程中水分蒸发现象对媒质内部能量迁移的影响,构建考虑水分蒸发吸热的热平衡方程,结合有限体积法和Lambert定律,推导表征媒质各微元体温度的热动力学模型。(4)以微波干燥多孔介质过程的热动力学模型为基础,设计单点温度跟踪优化控制和全局温度跟踪优化控制策略,并进一步考虑微波功率控制增量和能耗效率设计多目标优化控制策略。分析微波功率调节特性,设计穷举型搜索算法解决优化控制策略的实时求解问题。仿真验证单点温度跟踪优化控制在处理模型参数剧烈变化时显著的鲁棒性,全局温度跟踪优化控制在保证媒质整体温度均匀性方面的优势,和多目标优化控制对于延长微波源使用寿命,提高微波能量利用率的重要作用。(5)针对微波褐煤干燥实际过程中易发生褐煤燃烧的问题,通过分析过程控制目标,建立褐煤水分变化经验模型,提出基于专家规则的多模切换混合控制策略,设计PID控制模式、优化控制模式和零模式,建立包含控制模式切换机制和辅助控制机制的专家规则库。实验表明,该策略在防止褐煤燃烧方面效果显著,可有效保证褐煤干燥品质。

关键词：微波加热褐煤干燥专家规则热动力模型多目标优化控制

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生化过程动态建模及优化控制研究

生化过程动态建模及优化控制研究

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作者：王鲜芳江南大学

学位级别：博士

随着生物工程技术的迅速发展,生化工业在国民经济中的地位已越来越重要。然而由于生化过程反应机理复杂,具有非线性、时变性、模型的不确定性等特点,以及缺乏可靠的传感器用于过程变量的在线检测等原因,其自动化水平与其它工业生产过程... 详细信息

随着生物工程技术的迅速发展,生化工业在国民经济中的地位已越来越重要。然而由于生化过程反应机理复杂,具有非线性、时变性、模型的不确定性等特点,以及缺乏可靠的传感器用于过程变量的在线检测等原因,其自动化水平与其它工业生产过程相比还远未成熟。因此,探求合适的智能建模方法和优化控制策略,并将其应用于生化过程已成为生化工程领域一个重要的研究方向,这对于促进生化工程技术的发展,降低原材料和动力的消耗,提高经济效益有着极其重要的意义。本论文的资助项目(863高技术重点发展项目子课题)“基于代谢工程和智能工程的新式、集约型发酵过程控制的工程化应用研究”就是针对生化工业的迫切需要而立项的,该项目研究的主要内容包括:1)研究以代谢模型为基础的发酵过程状态预测和推定、软测量、代谢流外部调控的普遍规律和关键技术;2)以代谢网络模型为基础的发酵过程在线控制技术的应用化研究;3)基于智能模型的发酵过程控制;4)研究基于智能模型的发酵过程数据采掘、多变量解析和在线故障诊断系统的关键技术,构建基于智能模型的发酵过程在线故障诊断/早期预警系统;5)过程控制示范装置和系统(报表、实时曲线、数据库等)。本课题针对1)、3)和5)进行研究,涉及的生化过程主要是谷氨酸补料分批发酵过程,所做的主要工作如下: 通过对生化过程建模和优化控制的国内外研究现状以及存在问题的分析,在研究常用生化模型的基础上,利用标准支持向量回归(SVR,Support Vector Regression)算法对谷氨酸发酵过程实施软测量建模,通过实验验证该模型能够完成对谷氨酸浓度、菌体浓度和残糖浓度三个不能在线测量的状态变量的预估。从预测结果可以看出尽管模型达到了一定的预测精度,但发现该模型不能在线学习,而且当数据量增大时,还存在训练时间过长的问题。针对SVR软测量建模存在的问题,在充分研究最小二乘支持向量回归LSSVR (Least Square Support Vector Regression)算法的基础上,对谷氨酸发酵过程建立了基于LSSVR的软测量模型。通过实验发现,该模型尽管缩短了训练时间,但模型不能在线学习的问题依然没有解决。针对LSSVR软测量建模存在的问题,通过研究在线最小二乘支持向量回归OLSSVR(Online LSSVR)算法,提出了带遗忘因子的MIMO-OLSSVR(Multi-input Multi-output OLSSVR)算法,并在谷氨酸发酵过程软测量建模中进行应用。为提高算法的自动化程度,采用免疫遗传算法IGA(Immune Genetic Algorithm)使MIMO-OLSSVR的参数在建模过程中能够自动选择。将所建的模型预估谷氨酸发酵过程,结果表明该模型在保证较短训练时间的情况下,通过模型在线学习,实现了谷氨酸浓度、菌体浓度和残糖浓度三个变量的在线同时预测,提高了预测精度。但以上建模方法属于黑箱建模,不能反映实际生化过程的操控特点。为了能进一步探索生化过程的动力学特性,本文将混杂系统理论应用于谷氨酸补料分批发酵过程中,并建立了相应的混杂动力系统模型。在分段连续空间上,从理论角度证明了系统解的存在性、唯一性及解对初值和参数的连续依赖性。然后以产量最高为优化目标,利用混沌和单纯形法搜索合适补料操作变量。通过实验室的多次实验,证明该方法达到了提高产量的目的,为进一步研究生化过程控制提供一种新的理论思路。针对实际生化过程一般的数学模型或软测量模型常常随着时间的推移会发生模型失效问题,合理利用离线数据和在线数据,充分利用各种模型的优点,提出了多模型融合建模方法,实现了对谷氨酸发酵过程的动态建模。通过研究标准粒子群优化算法、量子粒子群优化算法,针对项目要求的多目标优化问题,提出改进的多目标量子粒子群优化(MQDPSO)策略,并用Deb测试函数进行测试。然后结合多模型融合建模技术,对谷氨酸补料分批发酵过程实施动态优化,通过实际应用验证了该方法的可行性。将改进的建模技术和控制策略融入集散控制系统中,能够进行实时状态预报和监控,实现了对谷氨酸补料分批发酵过程的建模和优化控制软件的模块化设计,便于在实际控制系统中的应用。

关键词：动态建模 MIMO-OLSSVR 多模型融合 MQDPSO 多目标优化控制混杂系统生化过程

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融合数字地图的车辆预测巡航优化控制

融合数字地图的车辆预测巡航优化控制

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作者：闫勇军吉林大学

学位级别：博士

融合数字地图的预测巡航控制是国家实现双碳承诺、企业在双积分政策下成功转型的重要手段和必要途径。传统车辆巡航系统通过车辆动力系统控制实现对设定车速的自适应追踪,减轻驾驶员的驾驶疲劳。数字地图的加持可以让车辆提前获取前方... 详细信息

融合数字地图的预测巡航控制是国家实现双碳承诺、企业在双积分政策下成功转型的重要手段和必要途径。传统车辆巡航系统通过车辆动力系统控制实现对设定车速的自适应追踪,减轻驾驶员的驾驶疲劳。数字地图的加持可以让车辆提前获取前方道路状况,从而提高搭载巡航控制系统车辆的燃油经济性与驾驶安全性。然而,融合数字地图的巡航控制快速发展的背后诸多关键科学问题悬而未决,尤其是数字地图与车辆动力系统深度集成理论方法远未成熟,没有可用的满足实时性要求的求解工具,导致行业一直处于信息量丰富但无法充分使用的境地,严重影响了预测巡航控制系统在量产车辆中的实际效果。一方面,数字地图的动态坡度扰动、动态限速约束与时间域的车辆动力学模型时空维度不统一,车辆动力系统中发动机断油等离散控制变量难以实现实时优化控制,导致预测巡航系统无法达到理论上的最佳节油效果;另一方面,考虑数字地图信息的优化问题求解复杂度高,实时求解计算负担大,无法保证在有限算力控制器上的优化控制效果。针对上述问题,本文依托中国汽车产业创新发展联合基金“基于路况预测的电动汽车智能能量管理”(编号U1864206),通过国家留学基金委国家建设高水平大学公派研究生项目,赴美国密歇根大学安娜堡分校RACElab(Real-time Adaptive Control Engineering Lab)在Jing Sun教授与高炳钊教授的联合指导下进行融合数字地图的车辆预测巡航优化控制研究。融合数字地图的预测巡航优化控制属于多学科交叉的系统工程问题,该问题的解决需要通过自动化控制赋能,从车辆动力系统研究出发,以数值优化为手段,最终实现智能网联环境下的车辆经济性提升。本文针对数字地图信息的融入对预测巡航系统带来的挑战,围绕“数字地图处理与车辆系统建模-优化控制问题构建-快速求解-实车实验验证”主线开展研究。本文具体研究内容如下:(1)首先,针对以节能为目的的预测巡航控制系统,提出了滚动存储的数字地图预解析方法,降低了控制器的计算负载。剖析了数字地图的引入对预测巡航控制算法设计带来的挑战。考虑到数字地图空间采样特性,建立了空间域内的车辆动力系统模型,该模型考虑了发动机启停以及发动机断油等传动系统节能特性。利用实车数据以及台架数据对车辆模型进行了标定与验证,为预测巡航优化控制系统的构建打下基础。(2)其次,针对数字地图给车辆预测巡航优化控制问题带来的动态坡度扰动、动态限速约束特性,提出了基于乌托邦点追踪的多目标协调预测巡航算法,通过将多目标优化问题的性能函数构建为寻找帕累托前沿上离乌托邦点最近距离的帕累托解,解决了传统加权求和法权重标定工作量大、固定权重鲁棒性差的问题,实现了预测巡航系统在复杂交通环境下油耗与行程时间的动态平衡,为复杂工况下多目标预测巡航算法性能函数的设计提供了理想解决方案。(3)为了进一步提高预测巡航系统的节油率,顺应车辆传动系统节油特性与数字地图深度融合的趋势,设计了融入滑行机制的预测巡航优化控制算法。制定了分别采用发动机断油以及发动机启停策略的预测滑行机制,采用动态规划对两种滑行策略在重庆、武汉等多个不同行驶工况下的全局优化仿真结果进行对比,实现了不同滑行策略在前方路况已知情况下最佳节油效果的评估。之后采用滚动时域优化的控制架构对两种滑行策略进行在线性能评估,创造性的在混合整数模型预测控制建模中添加了关于整数变量的不等式约束,解决了滑行信号跳变的问题。结果表明融合滑行功能的预测巡航可以大幅度提高搭载该系统车辆的燃油经济性,具有极高的量产运用前景。(4)针对预测巡航优化控制中混合整数非线性规划在线求解难题,提出了基于分支定界法与序列二次型规划的混合整数规划问题求解方法BBSQP。通过原始-对偶问题的不可行检测,实现了分支定界法搜索策略的提前减枝。基于动力系统特性中发动机断油的最小保持约束与模型预测控制序列求解开环优化问题的控制特性改进分支定界搜索策略,将求解时间从秒级降至毫秒级,在不增加控制器成本的情况下,实现发动机力矩、制动力和发动机断油信号的实时协同优化。(5)最后,搭建实车实验平台,并与地图供应商合作,进行测试路段的数字地图采集、编译、处理以及解析。在真实交通环境下对融合数字地图的预测巡航控制算法的节油效果进行了实车验证,通过对1566 km的实车测试数据进行分析得出,与原车自适应巡航系统相比,融合数字地图的预测巡航系统在真实道路环境测试下可以实现10.16%～10.50%的节油效果,具有较高的量产推广运用价值与社会潜在经济效益。本文求解算法及标定界面相关程序发布在:https://***/yoya18。

关键词：传动系统优化与控制数字地图预测巡航控制系统模型预测控制混合整数非线性优化多目标优化控制

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旋翼/涵道风扇式无人直升机飞行控制若干问题研究

旋翼/涵道风扇式无人直升机飞行控制若干问题研究

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作者：王宏强南京航空航天大学

学位级别：博士

研制具有新型结构及气动布局的先进无人直升机是无人直升机技术发展的一个重要方向。采用旋翼/涵道风扇组合升力系统的无人直升机具有常规单旋翼带尾桨直升机难以达到的优点,气动效率高、抗风能力强、结构紧凑等,具有广泛的应用前景。... 详细信息

研制具有新型结构及气动布局的先进无人直升机是无人直升机技术发展的一个重要方向。采用旋翼/涵道风扇组合升力系统的无人直升机具有常规单旋翼带尾桨直升机难以达到的优点,气动效率高、抗风能力强、结构紧凑等,具有广泛的应用前景。独特的结构与气动布局和操纵方式使新型无人直升机具有明显不同于常规直升机的飞行动力学特性,也为飞行控制系统设计带来诸多挑战。本文的研究内容结合新型无人直升机预先研究工作中遇到的实际问题展开,涉及内容包括飞行动力学特性分析、飞行控制系统设计、悬停钟摆运动抑制、鲁棒飞行控制、多目标优化控制等多个方面。论文首先分析了单旋翼涵道风扇式无人直升机的构型和建模特点,基于直升机飞行动力学原理并结合风扇/涵道机身组合吹风试验建立了该新型无人直升机的飞行动力学模型。进一步,以新型无人直升机的线性化小扰动模型为基础,通过气动导数分析、运动模态分析以及时域响应分析研究了新型无人直升机的稳定特性和操纵耦合特性。与常规无人直升机进行了对比,揭示了新型无人直升机所具有的独特的飞行动力学特性,包括特有的悬停钟摆振荡运动模态、特殊的轴间耦合特性以及强的航向抗干扰能力等。其次,基于新型无人直升机的飞行动力学特点和控制需求设计了解耦控制、姿态控制、速度和位置控制系统,推导了悬停控制律作用下的闭环系统模型,在此基础上分析了悬停钟摆运动的形成机理。研究结果指出,新型无人直升机的悬停钟摆运动来自于X向和Z向子系统中低阻尼的振荡运动模态,并且当直升机结构和气动布局一定时,仅依靠调整悬停控制参数无法有效抑制悬停钟摆振荡运动。基于无人直升机悬停钟摆运动与物理钟摆在组成结构、响应特性、运动机理上的相似性,提出了通过控制无人直升机悬点移动来消除悬停钟摆运动的控制策略。以解耦后的姿态回路为内回路,基于X向与Z向分离的原则采用线性二次最优控制设计了新型无人直升机的消摆控制器。试验结果表明,消摆控制器不仅能够有效消除新型无人直升机的悬停钟摆振荡运动,而且具有较强的实用性。接着,针对无人直升机系统中广泛存在的不确定性问题,研究了适用于直升机飞行控制系统的鲁棒性设计方法。与频率域直升机鲁棒飞行控制方法主要考虑旋翼动态等高频未建模不确定性不同,论文结合无人直升机的飞行特点,将系统中的不确定性描述为模型中稳定性导数和操纵导数在有界区间内的摄动。针对稳态阵风干扰及非稳态阵风干扰情形,分别提出了一种基于指令跟踪控制结构的无人直升机鲁棒跟踪解耦控制方法和鲁棒H∞/PI相结合的多回路鲁棒飞行控制方法。基于以上方法分别设计了无人直升机鲁棒飞行控制器。仿真结果表明,所提控制策略能有效改善无人直升机的操纵品质,使无人直升机具有强的抑制阵风干扰能力。所得控制器阶数低、易于工程实现。进一步,考虑到先进无人直升机飞行控制系统设计多性能指标约束的要求,研究了一类不确定性系统在H∞指标及区域极点共同约束下的鲁棒非脆弱控制问题。针对被控对象存在参数不确定性、控制器存在加性不确定性和乘性不确定摄动的情形,分别以一个线性矩阵不等式的形式给出了同时满足圆盘区域极点约束及干扰抑制性能指标的鲁棒非脆弱控制器的设计方法。分别通过一个数值算例和无人直升机飞行控制实例验证了方法的有效性。仿真结果表明,基于所提鲁棒非脆弱H∞/D-稳定化控制方法进行控制器设计,不仅能够使闭环系统对于模型不确定性及控制器不确定性均保持鲁棒稳定,而且能够显著改善系统的瞬时响应特性及干扰抑制性能。

关键词：无人直升机涵道风扇共轴式飞行控制悬停钟摆振荡线性二次型优化阵风干扰抑制鲁棒H_∞控制非脆弱控制多目标优化控制

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风能转换系统优化控制策略综述

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微特电机 2009年第2期37卷 59-63页

作者：李元龙朱芸纪志成江南大学江苏无锡214122

对风能转换系统的优化控制方法进行综述。首先简要阐述风能转化系统控制的基本情况,然后以能量效率为单目标,重点介绍最大功率点跟踪(MPPT)、模糊控制、PI控制、通断控制、滑模控制、定量反馈理论(QFT)控制、反馈线性化控制等方法的原... 详细信息

对风能转换系统的优化控制方法进行综述。首先简要阐述风能转化系统控制的基本情况,然后以能量效率为单目标,重点介绍最大功率点跟踪(MPPT)、模糊控制、PI控制、通断控制、滑模控制、定量反馈理论(QFT)控制、反馈线性化控制等方法的原理以及控制器设计,并分析特点或给出其局限性;之后叙述了风能转化系统的多目标优化控制策略;最后对风能转化系统优化控制策略进行了总结和展望。

关键词：风能转化系统单目标优化控制多目标优化控制

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分布式发电与微网系统多目标优化与控制探讨

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数字通信世界 2018年第7期 264-264页

作者：蔡勇超广东电网有限责任公司佛山供电局

在经济飞速发展的大背景下,不但生态环境受到了不同程度的污染,而且能源也将面临枯竭问题,但用电量需求却不断增加。为满足用电量的需求,要在保证环保的前提下综合利用各种可再生资源,采取分布式发电技术与微网系统有效结合的方式,实现... 详细信息

在经济飞速发展的大背景下,不但生态环境受到了不同程度的污染,而且能源也将面临枯竭问题,但用电量需求却不断增加。为满足用电量的需求,要在保证环保的前提下综合利用各种可再生资源,采取分布式发电技术与微网系统有效结合的方式,实现电量的大规模生产。本文对分布式发电的概念以及数学模型、微网系统的多目标优化运行模式进行了阐述和探讨,希望对类似的工程或同行带来一些参考及借鉴。

关键词：分布式发电微网系统多目标优化控制

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高海拔地区生物冶金过程中高氧化率优化控制算法研究

高海拔地区生物冶金过程中高氧化率优化控制算法研究

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作者：热娜古力·亚森新疆大学

学位级别：硕士

生物冶金技术是由微物、水以及空气等几种物质构成的混合系统,是一种典型的湿法冶金工艺。生物氧化冶金工艺作为一种对难处理金矿石预处理技术,具备回收率高、生成成本低、轻污染等优点,成为21世纪竞争力很强的“绿色冶金”工艺。生物... 详细信息

生物冶金技术是由微物、水以及空气等几种物质构成的混合系统,是一种典型的湿法冶金工艺。生物氧化冶金工艺作为一种对难处理金矿石预处理技术,具备回收率高、生成成本低、轻污染等优点,成为21世纪竞争力很强的“绿色冶金”工艺。生物氧化预处理过程作为生物冶金过程最为重要的步骤,而在其中起着决定性作用的是矿物氧化率的高低,提金效率也是受此影响。所以,为确保生物氧化冶金工艺的质量,借助优化控制技术将矿物氧化率提高,对实际生产过程具有重要意义。在高海拔地区,矿物氧化率是影响生物氧化冶金工艺控制和操作优化的主要目标因素。在实际工艺中,生物氧化冶金预处理过程中,有些参数之间的强非线性与耦合性均会产生改变,在氧化过程中任何一项因素的过度变化都会影响其他控制量的变化,进而影响矿物氧化率。此外,由于矿物氧化率的检测存在滞后,氧化率不能直接测量,无法实现矿物氧化率的控制。针对以上问题,本文以某高海拔金矿厂作为研究背景,以氧化率控制优化及获取高矿物氧化率为目的,提出了高氧化率优化控制方案。本文首先深入介绍生物氧化冶金工艺流程和特点,生物氧化冶金预处理过程对矿物氧化率的要求较高,通过分析氧化率受到其他因素的影响发生的变化来深入研究为氧化率增加了可控性;然后在矿物氧化率影响因素的基础上,结合工艺现场控制要求,依据实际工艺过程累积的数据,运用GA-BP神经网络算法,根据矿物氧化率与不同因素间的关系,搭建了矿物氧化率预测模型,实现了矿物氧化率的在线预测。最后,在保证生物氧化冶金预处理过程稳定运行的条件下,针对尽可能短的时间内得到高氧化率,同时尽可能的降低能量消耗的问题,将矿物氧化率影响因素作为控制参数,提出一种多目标优化控制算法,建立针对高海拔矿区生物氧化冶金预处理过程的优化策略,提高了矿物氧化率,为高海拔地区生物氧化冶金相关研究提供了理论指导。

关键词：高海拔地区生物氧化预处理氧化率多目标优化控制 NSGA-Ⅲ算法

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面向货车队列速度优化的多车道高速公路货车车道管理策略研究

面向货车队列速度优化的多车道高速公路货车车道管理策略研究

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作者：王姝东南大学

学位级别：硕士

在“交通强国”和“新基建”背景下,车路协同自动驾驶已成为发展趋势和热点,而自动驾驶货车队列被认为将是在高速公路上最先落地的相关技术之一。但是目前货车队列技术多研究车车协同,局限于局部车辆,对车路协同及整体交通优化等方面研... 详细信息

在“交通强国”和“新基建”背景下,车路协同自动驾驶已成为发展趋势和热点,而自动驾驶货车队列被认为将是在高速公路上最先落地的相关技术之一。但是目前货车队列技术多研究车车协同,局限于局部车辆,对车路协同及整体交通优化等方面研究不多。同时,智能网联道路系统中提出在I3级高速公路专用道中实现特定条件下的货车队列技术,但是现有的货车车道管理策略一般基于传统道路基础设施,对车路协同自动驾驶货车队列与多车道高速公路货车车道管理策略相结合的研究略显不足。因此,本文面向车路协同自动驾驶,建立考虑整体交通优化和个体效益的多目标优化货车队列最优车速控制方法,在此基础上研究货车队列专用道等货车车道管理策略,并分析其对高速公路通行的影响,为高速公路管理者提供方法及建议。首先,本文分析了宁沪高速研究路段的交通运行特征和货车车道管理策略。本文研究路段为宁沪高速南京至上海方向无锡段包含梅村服务区、机场互通、硕放枢纽在内的单向四车道高速公路。其中,交通运行特征从交通特征和事故特征两方面进行了分析,交通特征分析包括交通流、平均车速及车头时距,事故特征分析包括时空分布、车道分布、设施分布及事故类型统计。同时研究分析了宁沪高速公路现有的多车道车道管理策略。其次,针对不久将来在“智慧高速”上行驶的货车队列项目,本文研究基于车路协同环境下,构建一个多目标优化的货车队列最优速度控制模型。本文所提到的基于车路协同自动驾驶环境,是指高速公路智能路侧设备感知全局交通信息,并将综合考虑全局交通优化和个体效益的决策规划信息反馈给单个自动驾驶车辆。该模型由改进的元胞传输模型与模型预测控制预测高速公路交通流状态,以瓶颈元胞通行流量最大和道路所有车辆通行时间最小为全局目标、货车队列燃油消耗最小为局部目标,通过带精英策略的非支配排序遗传算法得到货车队列最优速度控制值。最后,本文在搭建具体研究路段的仿真平台基础上,分析基于多种场景的车道管控策略对道路通行效率和交通安全的影响。本文设置了人类驾驶员驾驶的小汽车(CAR)、人类驾驶员驾驶的货车(HDT)、自动驾驶货车队列三种车型,并在VISSIM中对CAR和HDT两种车型的驾驶行为模型参数分别进行标定。车道管控策略设置的三种仿真场景为:无货车队列最优速度控制中货车车道限制策略下的场景Ⅰ和货车队列专用车道策略下的场景Ⅱ,在有货车队列最优速度控制中货车队列专用车道策略下的场景Ⅲ。车道管控策略分析的内容包括:(1)研究场景Ⅰ和场景Ⅱ中货车队列以整体形式和以分离形式通过交织区的影响;(2)在场景Ⅰ中结合有无货车队列、场景Ⅱ中结合是否开放第二车道给HDT行驶进行具体分析;(3)对比分析场景Ⅰ和场景Ⅱ中设置货车队列专用道的条件;(4)最后在前述分析基础上研究场景Ⅲ中有无货车队列最优速度控制的影响并分车型、分车道进一步分析。本文基于构建的车路协同环境下多目标优化货车队列速度优化控制方法,研究了多车道高速公路货车车道管理策略,通过在宁沪高速某复杂路段设置的三种仿真场景分析得出如下结论:(1)场景Ⅰ和场景Ⅱ中货车队列应以分离形式通过交织区;(2)场景Ⅰ中货车队列分离形式优于货车队列整体形式与无货车队列形式;(3)场景Ⅱ中货车队列整体形式下货车占比为20%时、货车队列分离形式下货车占比为15%、20%时应该开放第二车道给HDT行驶;(4)当货车队列占总交通量比在20%～30%时,应设置货车队列专用车道;(5)场景Ⅲ中有货车队列最优速度控制优于无货车队列最优速度控制。

关键词：车路协同货车队列货车车道管理策略多目标优化控制队列速度优化

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基于多相移的全桥串联谐振DC-DC变换器优化控制方法研究

基于多相移的全桥串联谐振DC-DC变换器优化控制方法研究

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作者：钟鸣西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路行业的快速发展,轻量化、高功率密度化成为高速列车电力牵引传动系统的发展方向与关键技术之一。车载电力电子变压器以其高功率密度、节能、重量轻等优点,已成为下一代高速列车的关键核心设备。因此,本文以车载电力电... 详细信息

随着我国高速铁路行业的快速发展,轻量化、高功率密度化成为高速列车电力牵引传动系统的发展方向与关键技术之一。车载电力电子变压器以其高功率密度、节能、重量轻等优点,已成为下一代高速列车的关键核心设备。因此,本文以车载电力电子变压器为应用背景,以其中间级核心模块全桥串联谐振变换器(Dual Bridge Series Resonant Converter,DBSRC)为研究对象,开展了其优化控制方法研究。首先,本文介绍了DBSRC的国内外研究现状,分析了DBSRC在各种相移控制方法下的工作原理与模态。通过分析各种相移控制方法的工作原理可知,三相移控制方法能够统一各种相移控制方法,具有最高的控制自由度和最多的优化空间。因此,本文选择了三相移控制方法作为变换器控制方法。通过基波等效法建模分析,得到了变换器的传输功率、电压变比以及谐振腔电流数学模型,为后续优化控制方法推导打下了基础。其次,本文对变换器的稳态性能进行了优化,基于多相移控制下DBSRC数学模型进行了谐振腔参数优化设计,能够有效减小稳态时变换器电流应力。本文还提出了一种电流应力优化控制方法。通过该方法,变换器可实现最小电流应力运行,能够有效减小谐振腔电流应力,提升变换器使用寿命和工作效率。此外,所提稳态优化控制方法还能够提升变换器在低功率工作条件下的软开关范围。基于PSIM软件,搭建了稳态仿真模型,验证了所提稳态优化控制方法的有效性。然后,本文对变换器的动态性能进行了优化,提出了一种模型预测功率控制方法。该方法具有电路参数补偿能力,不仅能够有效提升变换器的动态响应能力,还避免了传统模型预测控制方法带来的稳态误差。在此基础上,将所提稳态与动态优化控制方法相结合,提出了一种多目标优化控制方法,在保留稳态性能优化的同时有效提升了变换器的动态性能,且对电路参数不敏感,具有良好的鲁棒性。建立了所提优化控制方法的传递函数模型,验证了该方法的闭环稳定性。基于PSIM软件,搭建了动态仿真模型,验证了所提多目标优化控制方法的有效性。最后,设计并搭建了基于Si C MOSFET的小功率实验样机,样机主要包含功率电路与控制电路。基于所搭建的实验样机,进行了所提多目标优化控制方法与传统控制方法的小功率对比实验验证。实验结果表明所提优化控制方法能够有效提升变换器稳态及动态性能,具有良好的鲁棒性,进一步验证了理论分析的正确性。

关键词：电力电子变压器全桥串联谐振变换器模型预测控制多目标优化控制

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