输电系统动态安全风险评估与优化

提出一种基于实用动态安全域的输电系统动态安全风险评估和优化模型.在动态安全风险评估模型中计及了综合安全控制措施的成本和节点注入功率不确定性的影响.应用实用动态安全域可以比较方便地计及暂态稳定约束和节点注入功率的不确定性.给出了确定和划分预想事故集合的方法,并以系统动态不安全风险最小为目标,针对给出的主导预想事故集建立了一种风险控制的最优化模型.通过对预防控制和紧急控制措施的优化以及预想控制集合的优化分解,得到了系统动态不安全风险的最优解.最后以New England 10机39节点系统为例验证了所提出的数学模型的有效性.     

基于RBF神经网络的风电机组独立变桨控制

由于风速的随机性、风电机组参数的时变性以及复杂的变桨系统引起的时滞性,随着风力机桨叶长度的不断增加,叶片受力拍打振动的情况越来越严重,同时造成输出功率不稳定.为改善风机变桨系统在运行区域内的动态性能,本文依据风力机空气动力学原理、风剪切特性和塔影效应,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络自适应独立变桨距控制方法,采用RBF神经网络逼近变桨系统未知的非线性函数,通过Lyapunov方法导出神经网络自适应率,在线调整神经网络权值来改善独立变桨系统的动态性能,最后通过设计风电机组的独立变桨控制模型进行相关实验,证明基于RBF神经网络自适应独立变桨控制系统具有良好的动态性能,可以有效稳定输出功率,降低桨叶、轮毂、机舱、塔架等风电机组关键部件的疲劳载荷.     

基于安全域的安全约束机组组合

鉴于电力系统安全稳定问题日益突出，有必要在电力系统的日前调度，即机组组合中考虑静态电压稳定和暂态稳定等与系统有功调度方式密切相关的安全性约束．然而，由于电力系统暂态稳定等问题本身的复杂性与现有方法的局限性，尚未见到在机组组合中考虑这些约束的相关报道．同时，由于缺少对不同调度方案的安全裕度进行定量评估的手段，至今在制定日前发电计划时难以有效地协调电力系统的经济性与安全性．针对上述问题，以安全域的方法学为基础，建立了一种可同时考虑系统运行经济性与安全性的多目标机组组合模型，首次在电力系统机组组合问题中同时考虑了支路潮流约束、静态电压稳定约束和暂态稳定约束．建立的模型以系统总运行成本、支路传输容量裕度、静态电压稳定裕度和暂态稳定裕度为优化子目标，通过子目标的权值，可以方便的调整对系统运行经济性与安全性的偏好，达到两者的兼顾．以IEEERTS-24节点系统为例，验证了所建立模型的正确性与有效性．     

空间智能桁架的传感器作动器位置优化和分散化自适应模糊振动控制

提出了作动器和传感器配置优化和分散化自适应控制方法以解决桁架系统的振动控制问题.建立了主动杆的机电耦合方程,提出了不依赖于控制方法的优化准则,采用遗传算法得到了作动器和传感器在大型空间智能桁架系统中的最优位置.而且设计了一种分散化自适应模糊振动控制器来控制大型空间智能桁架系统.推导了大型空间智能桁架系统考虑剩余模态影响的动力学方程,利用滑模控制方法改进了自适应模糊控制方案,并以T字型桁架结构为例进行了验证性实验.实验结果表明,遗传算法对于作动器和传感器的配置优化是可靠的、有效的,自适应模糊控制器能有效地抑制大型空间智能桁架系统的振动,且没有控制溢出和观测溢出问题.     

基于家居型温控负荷的孤立微电网频率控制方法

频率是维持微电网在孤岛运行状态下稳定运行的关键因素.需求侧响应技术的快速发展为孤立微电网的频率控制提供了一种新的解决方案.本文以电冰箱为例,提出一种适用于家居型温控负荷的变参与度需求侧分散控制策略,以协同储能系统进行孤立微电网的频率控制.该控制策略可充分发挥温控负荷的快速响应特性,受控冰箱根据当地频率测量信号迅速做出响应决策,动态调整冰箱工作周期,同时通过引入与频率波动幅度成正比的用户参与度,使冰箱在实现微电网频率响应的同时充分计及终端用户的用能舒适度,提高了用户的主动参与性.最后,在DIg SILENT商业软件中搭建了Benchmark低压微电网算例,仿真结果验证了本文变参与度的需求侧分散控制策略提高微电网频率控制效果的有效性,并在保证用户用能舒适度的同时,有效减小对储能装置的容量需求.     

基于干扰观测器的一类不确定非线性系统鲁棒自适应控制

本文利用干扰观测器和Backstepping方法,提出了一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制方案.首先,利用径向基神经网络(radial basis function neuralnetwork,RBFNN)设计干扰观测器,并通过对RBFNN参数的自适应调整来逼近系统干扰.基于干扰观测器的输出,采用Backstepping方法设计鲁棒自适应控制器.在所设计的鲁棒自适应控制器作用下,闭环系统所有信号达到半全局一致有界稳定.闭环系统稳定分析表明适当地选取设计参数可以确保所有系统状态是一致有界的.最后,仿真结果验证了所提出的鲁棒自适应控制方案的有效性.     

安全信息缺失事故致因理论的初步研究

为更好解释事故致因,在分析已有事故致因理论的基础上,分析了安全信息与事故致因因素之间的联系,认为安全信息是各种致因因素的信息化表述,安全信息缺失将直接或间接导致事故的发生并影响事故的发展.继而用安全信息的概念统一人、物、环境、能量和管理等事故致因因素,提出了安全信息缺失的概念和安金信息缺失事故致因理论.新理论认为安全信息缺失是造成事故发生的主要潜在原因,也是导致事故扩大的主要原因,避免关键性安全信息的缺失是预防事故发生和防止事故扩大的重点.建立了新理论的理论模型和可用于定量风险评价的数学模型.该理论为事故有效预防和系统风险评价提供了一种新思路和方法.     

DL假设下一种更高效的第三方权力受约束的IBE方案

鉴于基于身份加密方案(IBE方案)存在密钥托管问题,2007年Goyal创造性的提出了一种新的方法,即第三方权力受约束的基于身份加密方案(A-IBE方案),使得在一定程度上降低了用户对私钥生成方的信任需求.在Goyal的基础上,文中研究并提出了一种新的通用A-IBE方案.通过分析新方案的安全性证明可以看出:和Goyal的方案相比,新方案的安全性证明在一个更强的安全性定义(适应性选择挑战身份信息)下,基于一个更弱的难题(离散对数问题)实现了更"紧"的安全性规约.因此,相比Goyal的方案,新方案可以选择一个更小的安全参数,从而在一定程度上提高计算效率.在执行效率方面,新方案尽可能的减少了"对"运算的次数,且该次数达到最优,即不可能再减少该次数且不增加计算复杂性;在总的计算复杂度方面,新方案在相当的程度上比Goyal的方案更优.但遗憾的是,这些改进也会在一定程度上增加公开参数和通信量.因此实际应用中,可以选取折衷的或满足特定需求的公开参数的大小,进而平衡利弊.     

基于GMM的压电驱动器磁滞特性建模及高精度抗扰跟踪控制

包含压电驱动器的微定位平台可以用于减小飞切加工中的低频误差.本文针对该平台中的压电驱动单元,提出了一种新的系统建模方法,并基于此建立了完整的高性能抗扰跟踪控制策略.首先,利用高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)对压电驱动器固有的磁滞特性建模,并根据该模型进行前馈补偿,以消除磁滞非线性对控制精度的影响.其次,建立扩张状态观测器,对所有外部扰动及未建模误差进行观测与补偿,以提高系统的抗扰能力.为了进一步提高系统的跟踪精度与控制带宽,建立状态反馈与零相跟踪前馈控制策略,以优化闭环系统特性.实验结果验证了基于所提磁滞模型建立的抗扰跟踪控制方法的有效性.在0～50 Hz输入信号频率范围内,在给定的测试集内该控制策略下的系统跟踪误差小于2.2%,能够满足目标控制带宽下的高精度跟踪要求.     

包含有界切换增益的空间惯性传感器输出调节积分模型参考自适应控制

基于输出调节的多变量模型参考自适应控制(model reference adaptive control, MRAC)用于解决系统状态不可直接获取时,多变量系统向参考系统的稳定输出跟踪问题.在空间引力波探测航天器内部惯性传感器静电悬浮控制中,考虑到其作为航天器平台惯性基准的稳定需求,双质量块动力学中存在的不连续干扰影响,以及应对不同工作模式的瞬态切换,提出一种基于积分输出调节MRAC的静电悬浮控制方案,引入有界的切换自适应校正增益及自适应积分修正项,用于系统不连续情况下的抗输入饱和、瞬态抑制及惯性传感器非敏感轴各自由度向参考状态的稳定逼近.基于Filippov集与广义梯度的Lyapunov分析验证该方案下,不连续系统中各闭环信号的收敛性,数值仿真验证样例空间引力波探测航天器中,作为关键载荷的双质量块空间惯性传感器各非敏感轴自由度针对位移噪声及残余加速度及切换瞬态的良好抑制效果.     

基于深度强化学习与演化计算的风-水-火混合增强智能调度

火电、水电和风电是我国电力工业系统的三大能源主体,根据风-水-火发电互补特性,建立联合优化调度模型对于降低电力系统运行成本以及促进新能源消纳具有重要意义.然而梯级水电站间的时空耦合性、风电的不确定性以及风-水-火多能源相互关联的复杂约束使得联合调度模型求解较为困难.因此,本文提出了一种基于深度强化学习(deep reinforcement learning, DRL)与演化计算的混合增强智能优化框架.该框架首先利用深度强化学习与风-水-火联合调度模型进行交互,并根据交互数据对联合调度模型复杂规律进行持续学习,优化自身控制策略,提高智能体泛化能力.此后,在解决实际调度问题时,为进一步提升算法的个性化能力,利用演化计算算法(particle swarm optimization, PSO)在经过训练的DRL上进一步优化调度方案,实现风-水-火联合调度的快速决策.算例分析表明,所提出的混合增强智能优化框架求解速度快、寻优能力强,提升了DRL优化性能的鲁棒性,提高了风-水-火系统运行的经济性及风电消纳能力.     

自环流网络潮流跟踪算法

运用级数理论给出环流网络潮流跟踪算法. 计算中, 将网络环流等效为一个节点, 从而得到原网络的简化网络. 基于此, 运用图论求出发电机节点到负荷节点的有向路, 进而得到原环流网络的无穷多条有向路. 运用比例分摊原则、级数理论和网络节点间有向路便可得到发电机对负荷的功率分配. 给出了网络自环流系数的定义及其性质. 利用自环流系数的性质, 证明了算法的收敛性定理: 基于比例分摊原则的自环流网络潮流跟踪算法总是收敛的. 同时, 证明了算法的有效性定理: 基于比例分摊原则, 用有向路算法对无损的环流网络进行潮流跟踪时, 任意节点上发电机对所有负荷的贡献总额等于发电机的出力. 并用IEEE14节点系统和国内考核题型Ⅱ证实了该方法.     

航天嵌入式软件可信性保障技术及应用研究

研究了航天嵌入式软件可信性保障的问题和现状,提出了航天嵌入式软件的可信保障技术体系,并针对动态时序正确性、程序实现正确性和控制行为正确性保障等核心关键可信问题的理论方法和技术进行了深入研究,在此基础上研制了相应的保障工具,形成了航天嵌入式软件可信性保障集成环境.本文的研究成果在月地高速再入返回飞行器软件研制中进行了应用,为飞行任务的成功作出了贡献.     

含分布发电配电系统的孤岛划分

提出了一基于背包问（tree knapsack problem,TKP）含分发电（distributed generation,DG）配电系统最优孤岛划分新模型;并利用深度优先动态规划算法（depth-first dynamic programming algorithm,简为DPA）进行求.该模型及了负荷优先级、可控性/不可控性,以及功率平衡、电压、设备载流量约,符合实际工程要求.所算法将含多DG的配电系统孤岛划分问分成多个TKP,然后利用DPA逐个对这些问进行求,并经过孤岛合并过程而找到最优孤岛划分方案;最后通过可行性校验和调节而到最孤岛划分方案.本文算法具有较强理论基础,算时间复杂度低,能够在有限时间内找到近似最优.算例算果验证了本文算法有效性.     

无线传感器网络中PPM节能调制方案

节能问题是近年来正在兴起的无线传感器网络研究中的关键问题.文中对一种很有节能研究价值的调制方式—脉冲位置调制（PPM）在无线传感器网络中的应用进行考察,据此设计了两种调制节能方案：单模式PPM和多模式PPM;借助广泛使用的理想化系统模型和集成了收发模块能耗及电池非线性特点的实际系统模型,对两种调制方案的电池能耗进行评估和比较;并进一步将两种方案以调制级数为参数进行优化,使其电池能耗最小.理论和数值分析结果表明,多模式方案比单模式方案更节能;虽然两种调制方案各有不同的优化特点,但两者优化后的节能性在各个传输距离上都有很大的提高.     

全局环境未知时基于滚动窗口的机器人路径规划

研究了全局环境未知时机器人的路径规划问题,借鉴预测控制滚动优化原理,提出了基于滚动窗口的移动机器人路径规划方法.该法充分利用机器人实时测得的局部环境信息,以滚动方式进行在线规划,实现了优化与反馈的合理结合.探讨了规划算法的收敛性.     

基于总量控制的流域允许取水量与允许排污量统一分配模型

为落实初始水权分配方案,实现允许取水量与允许排污量的统一分配,建立了以初始水权为允许取水量总量控制目标、水量分配仿真模型与纳污能力计算模型相耦合的流域允许取水量与允许排污量统一分配模型;针对模型的复杂性,提出了一套显著提高分配方案可操作性与求解效率的水库群优化调控新技术,该技术综合了系统仿真、轮库迭代与智能计算方法.以北江流域为背景,阐释了模型的建立、求解和应用过程;绘制了大型水库优化调度图,获得了流域水资源系统的长期运行策略,给出了任意年型允许取水量与允许排污量分配方案以及跨行政区断面流量过程,分析了模型的有效性和分配方案的合理性.     

基于频率控制的磁耦合共振式无线电力传输系统传输效率优化控制

针对于磁耦合共振式无线电力传输系统,为了抑制传输效率随传输距离的增加下降较快,通过研究系统传输效率的影响因子,本文提出了一种基于共振器频率控制的效率优化方法,并在此基础上用两种优化控制方案来实现系统传输效率的控制.仿真和实验结果表明：在同等负载下,这种优化方法在一定范围内能够有效地稳定系统传输效率,解决了系统传输效率受传输距离变化敏感的问题.     

有限区间非线性系统的重复学习控制

迭代学习控制方法存在初始定位误差问题;重复控制方法要求被学习量满足周期性条件,而实际中存在不满足这一要求的场合.重复学习控制不要求初始定位操作,被学习量仅需满足重复性条件,它回避了迭代学习控制中初始定位误差问题,推广了重复控制的适用范围.针对较为广泛的一类在有限作业区间上重复运行的非线性系统,文中提出重复学习控制方法.利用一类非线性时变控制系统的Freeman公式,设计标称系统的镇定控制器.分别针对部分限幅和完全限幅学习两种情形,证明了限幅学习下的系统稳定性与收敛性.理论结果表明,文中所提出的重复学习控制方法在处理时变参数不确定性方面是有效的.     

均一体系下庚烷着火和熄火的分析

以计算着火延迟时间为目的, 依据热力学理论, 推导了庚烷在均一体系中连续流动的控制体内的组分和温度的控制方程, 并用稳定状态法对庚烷的基元反应进行了计算. 稳定状态法的依据是, 在燃烧的快速化学反应过程中, 许多化学组分和基元反应处于瞬时稳态或部分平衡, 按照稳态求解反应速度和温度的微分方程, 计算将大为简化. 用稳定状态法得出了在连续流动控制体下的3个着火温度边界以及“S曲线”. 利用从1011种庚烷基元反应中得出的4步庚烷缩减反应机理, 所计算的着火延迟时间与实验结果非常吻合. 稳定状态法在计算庚烷的着火和熄火中大大缩减了计算成本, 为进行柴油发动机湍流燃烧的计算提供了一种简便方法.