新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制...新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制(load frequency control,LFC)模型;其次,设计需求侧资源参与互联电力系统调频的分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)算法,推导DMPC控制DR参与互联电力系统调频的预测模型,进而设计互联电力系统DMPC的调频控制器;最后,仿真分析自动发电控制方式、DR方式、DR容量和DR通信延时对系统频率稳定性的影响。仿真算例表明,所设计的调频控制器具有良好的调频性能,DR能提升系统频率暂态稳定。展开更多
针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函...针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性.展开更多
随着风电逐步替代传统电源,系统频率调整能力恶化,风电主动参与互联系统负荷频率控制(load frequency control,LFC)是改善系统频率特性的新途径。针对该背景,基于分布式模型预测控制,综合考虑互联系统内传统机组、风电机组和储能电站等...随着风电逐步替代传统电源,系统频率调整能力恶化,风电主动参与互联系统负荷频率控制(load frequency control,LFC)是改善系统频率特性的新途径。针对该背景,基于分布式模型预测控制,综合考虑互联系统内传统机组、风电机组和储能电站等调频资源及其响应特性,提出一种适应于高风电渗透率的互联系统多源协同LFC策略。首先,分析不同风速对风电机组调频特性的影响,提出一种计及风速变化的风电机组多风速段功率响应模型;其次,构建传统机组、风电机组和储能电站协同参与互联系统LFC模型,兼顾各机组频率响应约束,以互联系统区域控制偏差信号和自动发电成本的加权函数为目标,构建区域信息互动的分布式模型预测控制器;最后,为实现互联系统负荷频率全局最优控制,各控制器结合己区域及其他区域机组运行状态,在线求解所有机组的功率参考值。仿真结果表明:所提策略有效降低了系统频率和联络线功率波动的幅度,实现了各机组之间的最优功率分配,并降低了系统自动发电成本。展开更多
针对在GPS信号弱/拒止和环境感知欠缺的环境下可重构海洋浮体的协同控制问题,本文提出了一种基于定相对位姿(Determined relative pose,DRP)视觉伺服模型的鲁棒非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)方案。可重...针对在GPS信号弱/拒止和环境感知欠缺的环境下可重构海洋浮体的协同控制问题,本文提出了一种基于定相对位姿(Determined relative pose,DRP)视觉伺服模型的鲁棒非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)方案。可重构海洋浮体的视觉伺服问题难点主要包括环境干扰强、系统非线性程度高、视觉伺服易陷入局部极值和可见性约束强。为应对这些难题,该视觉伺服控制策略需要实现:被控船仅依靠视觉信息进行多船协同控制;视觉伺服模型收敛性好;控制器具有一定鲁棒性且处理非线性系统和约束条件的能力强。为此,本研究首先建立了单浮体的动力学模型;然后将视觉模型、被控船艏摇信息及相机云台转角信息整合到系统状态中,形成了DRP模型,从而保证了双浮体视觉伺服控制结束后相对位姿的唯一性;接着结合浮体动力学模型和DRP模型,建立了基于图像的视觉伺服(Image based visual servo,IBVS)的系统模型,并对该系统模型进行分析,进而据此设计了鲁棒的NMPC控制器,以保证视觉伺服任务可以在强外界干扰的环境下进行;最后通过大量数值仿真实验验证了该方案的有效性。这些实验结果不仅证明了控制策略的稳定性和准确性,还展示了其在复杂环境下的鲁棒性能。展开更多
文摘新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制(load frequency control,LFC)模型;其次,设计需求侧资源参与互联电力系统调频的分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)算法,推导DMPC控制DR参与互联电力系统调频的预测模型,进而设计互联电力系统DMPC的调频控制器;最后,仿真分析自动发电控制方式、DR方式、DR容量和DR通信延时对系统频率稳定性的影响。仿真算例表明,所设计的调频控制器具有良好的调频性能,DR能提升系统频率暂态稳定。
文摘针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性.
文摘随着风电逐步替代传统电源,系统频率调整能力恶化,风电主动参与互联系统负荷频率控制(load frequency control,LFC)是改善系统频率特性的新途径。针对该背景,基于分布式模型预测控制,综合考虑互联系统内传统机组、风电机组和储能电站等调频资源及其响应特性,提出一种适应于高风电渗透率的互联系统多源协同LFC策略。首先,分析不同风速对风电机组调频特性的影响,提出一种计及风速变化的风电机组多风速段功率响应模型;其次,构建传统机组、风电机组和储能电站协同参与互联系统LFC模型,兼顾各机组频率响应约束,以互联系统区域控制偏差信号和自动发电成本的加权函数为目标,构建区域信息互动的分布式模型预测控制器;最后,为实现互联系统负荷频率全局最优控制,各控制器结合己区域及其他区域机组运行状态,在线求解所有机组的功率参考值。仿真结果表明:所提策略有效降低了系统频率和联络线功率波动的幅度,实现了各机组之间的最优功率分配,并降低了系统自动发电成本。
文摘针对在GPS信号弱/拒止和环境感知欠缺的环境下可重构海洋浮体的协同控制问题,本文提出了一种基于定相对位姿(Determined relative pose,DRP)视觉伺服模型的鲁棒非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)方案。可重构海洋浮体的视觉伺服问题难点主要包括环境干扰强、系统非线性程度高、视觉伺服易陷入局部极值和可见性约束强。为应对这些难题,该视觉伺服控制策略需要实现:被控船仅依靠视觉信息进行多船协同控制;视觉伺服模型收敛性好;控制器具有一定鲁棒性且处理非线性系统和约束条件的能力强。为此,本研究首先建立了单浮体的动力学模型;然后将视觉模型、被控船艏摇信息及相机云台转角信息整合到系统状态中,形成了DRP模型,从而保证了双浮体视觉伺服控制结束后相对位姿的唯一性;接着结合浮体动力学模型和DRP模型,建立了基于图像的视觉伺服(Image based visual servo,IBVS)的系统模型,并对该系统模型进行分析,进而据此设计了鲁棒的NMPC控制器,以保证视觉伺服任务可以在强外界干扰的环境下进行;最后通过大量数值仿真实验验证了该方案的有效性。这些实验结果不仅证明了控制策略的稳定性和准确性,还展示了其在复杂环境下的鲁棒性能。
