基于混合建模仿真的大型风电场降损控制

由于大型风电场变压设备多、集电线路长,在实际运行中集电系统损耗突出,对此提出一种利用风电机组作为分布式无功源,以优化风电场内潮流、降低集电系统总体损耗的无功/电压控制策略。同时,为提升风电场建模以及多场景降损优化仿真的效率,设计了一种基于对象模型组态与控制算法编程相结合的混合建模仿真方案,风电场模型采用模块组态建模,并由控制算法形成的引擎文件自主调用实施仿真优化。通过对某125 MW大型风电场进行降损控制的算例研究,验证了所提控制方案的有效性和混合仿真建模方法的高效性。     

航海模拟器中海洋环境时空动态变化的仿真

海洋结构物始终受到环境干扰,对海洋环境的仿真会显著影响航海模拟器的真实感。基于数值波浪模型生成海洋环境场,并利用SQLite开发实海域数据库。通过数据库中获取实际的风,海流和海浪信息来与真实海洋保持一致。对环境扰动进行建模,并且将时空变化特征和耦合效应都融入仿真。通过提出的仿真方法再现了真实的航行情况,并利用船载传感器的测量数据进行验证。仿真结果与实测数据吻合良好,说明本方法可以进一步提高海洋模拟器的物理真实感。     

面向e-引航的近海边缘计算网络优化与仿真

为提高船舶引航过程安全性,提出了一种基于智能航标(Intelligent Navigation Aid,INA)的近海边缘计算网络(INA-based Offshore Edge Computing Network,IOECN)架构,以提供助航信息保障。重点研究网络中网元节点的布局优化问题(Layout Optimization Problem, LOP)。通过数学建模,将LOP转化为整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)问题。在满足网络覆盖率及连通性条件下,以网络成本最低为求解目标,并使用Gurobi进行求解、运用Matlab进行仿真展示,最终得到不同规模下的网络优化方案,验证了模型的正确性及可扩展性。     

降雨情景下城市道路交通信号控制优化模型与方法

降雨天气导致城市道路交通运行效率明显下降,现有道路交通信号控制一般尚未建立针对性的信号优化方案。考虑降雨天气降水量、道路积水等因素影响下的交通运行情景,设计了面向交通控制的城市道路交通信息物理系统体系,搭建了基于信息物理系统的城市道路交通控制框架,并建立了交通信号控制优化模型,进一步利用BP神经网络方法设计了模型求解方法。通过搭建实例路口交通仿真模型,对比3种方案下延误时间等多个指标,分析结果表明本文方法在改善降雨情景下交叉口交通运行效率等方面的有效性。     

城乡结合部道路交叉口多目标信号配时优化模型

随着我国城镇化进程的加快,城乡结合部道路交通问题日益显著。为提高城乡结合部道路交叉口的交通运行效率、环境效益和交通安全,提出信号配时多目标优化方法,综合考虑延误、通行能力、停车次数、车辆尾气排放等因素构建模型,运用遗传算法进行求解。以某典型交叉口为例进行分析,给出改进设计方案并进行交通仿真评价。研究结果表明,通过多目标信号配时优化可以缓解城乡结合部道路交叉口交通拥堵和污染物排放的问题,具有较好的交通信号控制效果。     

基于DA-RKELM算法的光伏发电功率预测方法

针对光伏发电功率具有的波动性和随机性等特点造成的电网安全问题,提出了一种基于蜻蜓算法优化的正则核极限学习机光伏发电功率预测方法。通过相关性分析确定影响光伏发电功率的关键影响因子,构建光伏发电功率预测模型;利用蜻蜓算法获取网络最优的权重和阈值,在标准极限学习基础上引入正则化函数和核函数以避免传统梯度下降法造成的过拟合问题,增强模型空间映射能力;仿真实验表明,与DA-ELM、PSO-ELM以及标准-DA-ELM模型相比,DA-RKELM预测模型能达到更高的预测精度,更贴近光伏发电的实际运行功率。     

面状LED发光体灯珠分布和组合连接优化算法

面状LED发光体灯珠的分布和分组问题,可建模为多约束优化问题来进行求解。提出了一种将面状LED发光体灯珠照度映射为质心容量限制Power图的容量,从而布局LED灯珠的方法,实现了面状LED发光体照度均匀的目标,进一步提出一种基于贪心策略的LED灯珠组合和连接优化算法,达到节省物料的目的。实例结果证明,所提方法简单、可行,布局和分组效果好,算法收敛速度快,可用于解决实际工程问题。     

基于博弈模型与NetLogo仿真的网络攻防态势研究

针对现有建模方法缺乏对攻防博弈行为与态势演化趋势的分析问题,从对抗角度出发分析网络攻防博弈特征;基于非合作不完全信息静态博弈理论建立网络攻防博弈模型,给出收益量化、博弈均衡计算和策略对抗结果判定方法;构建网络攻防博弈多Agent仿真模型;采用NetLogo开展局中人不同策略组合、不同初始数量等场景下的仿真实验,得出网络攻防态势随时间演化情况,通过对比分析仿真结果,给出扭转网络攻防态势的建议。     

轮式牵引机器人优化设计及运动特性分析

为定量评价轮式牵引机器人在同一管径水平井内的动态运动特性与越障性能,建立了轮式牵引机器人爬行模块的受力模型,优化了结构及尺寸参数,实现了机器人ADAMS整体建模,并构建了对象机器人驱动机构、支撑机构及牵引阻力的Simulink控制模型。提出了轮式牵引机器人的ADAMS/Simulink联合仿真建模方法,进行了对象机器人运动特性及越障性能仿真分析。仿真结果表明结构优化后提高了该型机器人在水平井内的动态运动特性,验证了其较好的越障能力,且仿真计算与理论分析结果基本一致。     

沿岸建筑物对VTS雷达的遮蔽建模与仿真

为研究沿岸建筑物对VTS (vessel traffic service)雷达的遮蔽影响程度,提出雷达遮蔽盲区的数学表达模型,基于表达模型和几何关系计算得出遮蔽盲区的范围和高度;提出一种三维建模和仿真方法来研究雷达遮蔽区域。以太子湾邮轮母港建筑对蛇口雷达的影响为例,将遮蔽盲区的计算结果、仿真结果和实船试验进行对比,验证了仿真方法的正确性和工程实用性。本文的研究可用于评估建筑物对现有VTS雷达站的影响,还可为海事部门的补充监管措施以及拟建VTS雷达站选址提供重要参考。     

基于微分神经网络的风电机群低电压穿越特性建模

针对目前缺少分析风电机群低电压穿越特性高效建模方法的问题,提出了一种基于微分神经网络的风电机群低电压穿越特性建模方法。模型输入为风电场并网点电压与各台风机风速,输出为并网点电流。该模型能够较好地表征其强非线性切换过程,刻画风电场不同风速分布场景下风电机群的低电压穿越特性。在CloudPSS云仿真平台上建立了包含3台双馈风力发电机的风电机群仿真算例,对所提方法进行测试,测试结果验证了微分神经网络模型的泛化能力与有效性。     

基于WLS-SVM的变速风力机有效风速估计

控制技术是大型变速恒频风力发电机组安全高效运行的关键。有效风速的精确估计可以提高风力发电机组的控制性能。由于风力机处于三维时变的风场环境中，风速在整个风力机旋转平面上分布不同，风速计测量得到的风速和整个风力机旋转平面所受到的有效风速有很大差别，因此有效风速是不能直接测量的。采用加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)对有效风速进行预估。仿真结果表明，该算法具有很高的估计精度，有效风速估计值能较好地跟踪有效风速的变化趋势。     

机载阵列雷达风轮机回波信号建模与分析

针对机载雷达风电场杂波建模及影响分析研究相对较少的问题,将机载阵列天线回波模型与风轮机散射点叠加模型相结合,研究雷达处于机载平台时的风轮机回波信号建模问题.首先,建立了任一观测点处的风轮机回波信号模型,然后对风轮机回波在距离-多普勒域、时频域和空时域的特征进行了分析,并与理论分析结果进行对比,最后验证了回波模型的有效性...     

大型变速风力发电机组的自适应模糊控制

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。风力发电机组是复杂多变量非线性系统,具有不确定性和多干扰等特点。本文提出使用模糊逻辑推理系统得到低风速时的发电机参考转速,该方法无需测量风速,避免了风速测量的不精确性。根据机组的运动方程,采用最近邻聚类学习算法建立发电机电磁转矩自适应最优模糊控制,低风速时获得最大风能利用系数。算法综合考虑风力发电机组的机械特性和电气特性,系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。高风速时,变论域自适应模糊控制器控制桨距角,机组能准确地保持在额定功率发电。仿真结果表明了本文提出方法的有效性。     

基于Wiener模型的风力发电系统变桨距控制

风力发电系统具有非线性强和波动性大的特点,如何在风速随机变化的工况下,快速地将风电机组输出功率控制在额定范围内是风电系统控制面临的重大难题。针对5 MW风电机组的变桨距控制问题,提出一种基于Wiener模型的风力发电系统变桨距控制方案。根据Wiener模型线性和非线性环节可分离的特殊结构,通过计算非线性环节的逆,构造具有线性性质的广义风电系统被控对象,将风电系统非线性变桨距控制问题简化为线性模型控制问题。采用独立可分离信号分步辨识风电机组Wiener模型,可以更加精准地预测风电机组输出功率。仿真实例表明：该控制方法有效地提高了变桨距系统的控制效果。     

基于风速预测模型的风电一次调频仿真研究

为进一步提高风速预测精度,考虑数据内部结构性与外部影响因素耦合性叠加特征,以及风电机组功率特性,构建逆向前馈神经网络自回归移动平均模型(back propagation-autoregressive integrated moving average model, BP-ARIMA),并对风电场风速进行预测仿真,通过与实际数据对比分析,验证了所建模型具有较高预测精度。在所建预测模型基础上,基于风力发电机组典型功率特性曲线,统筹考虑储能装置容量优化配置与风电机组的致稳性问题,应用MATLABSIMULINK平台进行风电机组一次调频仿真。结果显示：一次调频控制策略的频率调节能力相较于常规超速减载调频控制可至少提高十个百分点。     

基于PLECS的直驱永磁风电系统直接功率控制研究

在研究风力机特性和永磁同步发电机运行机理的基础上,建立了直驱式永磁风力发电系统数学模型,在实现最大风能捕获的同时,分析了负载变化对发电机侧电能转换单元控制参数的影响。对于网侧逆变器控制,采用基于直轴虚拟电网磁链定向的直接功率控制,避免了对电网电压的检测和电流闭环控制,有效简化了系统结构,提高了工作可靠性。通过在Matlab/Simulink环境下嵌入PLECS工具箱进行仿真研究,结果表明该系统具有较好的控制鲁棒性和低电压穿越能力,进一步验证了基于PLECS工具箱进行风电系统建模与仿真的可行性。     

仿真技术在风力机总体性能分析中的应用

采用叶素动量理论进行风力机气动力学的计算分析,并编制程序,建立风力机ADAMS仿真模型,在MATLAB/simulink下建立风力机传动系统的数学模型;将计算的气动载荷加载到风力机仿真模型上,将传动系统模型同ADAMS进行联结,实现对风力机系统总体性能的联合仿真.仿真数据同国际有名的风力机分析软件计算数据比较表明,该联合仿真方法可以较好的模拟风力机的总体性能.研究为风力机总体性能分析进行了一次有益的探索.     

双馈感应式风力发电机的电压跌落响应分析

现代风力发电的发展,对风电生产提出了新的需求,即在电网电压跌落处于一定范围内时风力发电机装置必须保持和电网相连。研究了在电网电压跌落发生期间和故障清除后,双馈感应式风力发电机（DFIG）的转速,直流侧电压,有功,无功等量的动态响应,并分析了响应产生的机理。利用matlab/simulink建立了DFIG的仿真模型,并介绍了相应的控制方法,而DFIG模型在电网电压跌落下的仿真结果则很好地验证了分析所得结论的正确性。