基于TRDP的网络优先级调度优化方法研究

将实时以太网应用于列车是未来列车通信网络发展的必然趋势。基于应用列车实时数据协议(train real-time data pro-tocol, TRDP)的车载设备搭建列车网络系统模拟试验平台,研究列车通信过程中各子控制系统的时延特性。通过测试多种发送周期下过程数据和消息数据的网络诱导时延来分析网络性能表现,为改善对实时性要求较高的消息数据传输时延,提出一种优化的优先级调度方法。使用网络演算方法对TRDP协议默认优先级调度方法和优化方法分别进行时延上界推导,最后在试验平台上应用该优化方法的同时测得多组时延数据。两种调度方法下的测试数据对比结果表明,该优化方法可在满足其它优先级数据传输时延要求的前提下,将较高优先级消息数据的时延在本地和跨编组网络下有效减少8.621 ms和13.545 ms,以此验证了该研究对提升列车实时以太网络性能的可行性。     

具有通信约束的网络控制系统的协同优化方法

对于传感器、控制器和执行器典型空间分布且具有通信约束条件的网络控制系统,应用通信序列的概念和混合逻辑动态的构架,将其建模成一类集成控制和调度的通信约束离散周期系统。采用线性矩阵不等式来描述信息调度与控制的协同优化问题,使闭环系统具有指数渐近稳定。启发式求解方法在最优H∞性能下解决了信息调度策略问题,同时也节省了搜索最优解的计算时间。     

一类网络控制系统的稳定性设计

针对一类具有等式约束的网络控制系统控制器、采样周期以及最大允许延迟时间的设计问题,采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法,推导出了该网络控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,通过建立并求解一个凸优化问题,得到网络控制系统的最大允许传输间隔以及此时的控制器,进而利用最大允许传输间隔,对采样周期进行设计并获得系统的最大允许延迟时间.通过给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.     

基于最小时间碎片的汽车FlexRay网络设计

FlexRay是新一代汽车总线标准,其消息与网络参数设计对系统运行的安全性和可靠性有着直接影响。针对FlexRay系统,引入网络时间碎片概念,推导出超周期内时间碎片计算公式;分析了静态段消息最坏响应时间,给出其计算方法;在此基础上,以最小时间碎片为目标,以满足消息传输时限为约束,建立信号封装和静态段参数设计的整数优化模型,给出基于‘两步’计算的求解方法。实验结果证明了该方法的有效性,不仅能够确保消息的传输时限,而且可有效减少网络时间碎片。     

电动汽车与分布式电源协同有序控制研究

本文提出一种基于分层控制的有序充电控制架构,能够与传统电网控制架构融合的基础上,实现配电网范围内电动汽车和分布式可再生电源的协同有序控制。协同控制系统分为两层:配电网控制系统和站级控制系统。配电网控制系统以配电变压器处负荷方差最小为目标,以电动汽车总充电能量需求,充电功率为约束进行有序调度,并把调度计划上传给电网调度中心,以安排发电机出力;站级系统以实际充电曲线与调度指令误差最小为目标,以单台电动汽车和换电电池的充电电量需求为约束,进行实时有序充电控制。以北京市某地区实际数据为例,验证了协同控制系统的合理性和准确性。     

含多端柔性直流电网的调度计划优化建模

发展建设多端柔性直流电网为大规模风光等清洁能源并网提供了一种新的技术手段。当直流电网与交流电网紧密耦合时,电网调度运行业务中的传统调度计划应用由于缺少对直流控制单元、交直流互动方式、直流电网潮流约束等问题的考虑,在调度对象、计划模式、平衡策略及交直流双侧网络约束等方面均缺少考虑。针对上述问题,提出了含多端柔性直流电网的调度计划优化建模方法。该模型可灵活处理交直流互动方式,新增了直流电网有功平衡及交直流双侧网络传输限额等约束,为直流电网纳入传统调度计划应用提供了一种建模策略。将所述模型应用于5端直流与新英格兰10机系统相结合的电网,验证了模型在处理交直流互联电网调度计划方面的灵活性及有效性。     

综合能源系统混合时间尺度运行优化

综合能源系统融合电、气、热等多种能源子系统,不同能源网络动静态特性与设备控制特性差异显著。为实现电、气、热异质能流网络和设备协同运行,建立综合能源系统混合时间尺度运行优化框架,包含混合分辨率建模与混合指令周期调度。混合分辨率建模采用与气网、热网动态过程相匹配的模型分辨率刻画能流动态过程,平衡模型的精确度与问题的复杂度,实现电气热多能网络动态过程的协同优化;混合指令周期调度立足于多种异质能流的传输特性差异和多类型设备的控制特性差异,兼顾源/荷多重不确定性,确定各子系统的最佳调度指令周期,实现多能子系统间的协调运行。算例结果验证了所提方法的可行性。     

配电网广域保护控制通信网络建模与组网策略

网络化的广域保护控制是配电网发展的必然趋势,然而其工程化应用受通信网络实时性与可靠性的影响,现阶段尚缺乏定量化的配电网广域保护控制系统通信网络性能分析工具与研究方法,使得相关研究难以深入开展。从网络性能约束出发,基于OPNET仿真平台对实体设备进行自定义建模,并通过加载报文协议、设置网络优化策略搭建配电网广域保护控制系统仿真模型,并结合通信设备选型、网络拓扑以及优化调度策略设置不同仿真场景在不同网络层级下进行通信组网策略仿真研究,获得定量化的网络性能分析结果。基于OPNET的配电网广域保护控制系统通信网络性能分析与组网策略研究方法能为配电网广域保护控制系统通信组网的规划、设计与运行提供指导依据。     

复杂时段耦合型约束水电站群短期变尺度优化调度方法

复杂时段耦合型约束是制约大规模水电短期优化调度高效求解的主要因素之一。提出了一种水电站群变尺度优化调度方法,旨在通过增大时段步长,以弱化甚至消除时段耦合型约束,进而提高算法搜索效率,改善优化调度质量。在求解过程中,首先将原问题转换为多个具有相同调度周期、相同目标和控制需求但不同步长的水电站群优化调度问题,并按照步长从大到小的顺序依次求解各问题,面临问题的初始解由前一阶段大步长问题的优化出力结果确定,直至完成最小步长问题即原问题的优化求解。所提方法通过云南电网水电站群仿真调度实例得到验证,与单一尺度优化方法相比,结果质量和计算效率均得到不同程度地改善。     

类最小二乘调度与控制的耦合设计

首先,提出一种将优先级调度与通信序列相结合的类最小二乘调度(LSLS)算法。在每个采样周期内,传感器的测量值传送给LSLS调度器,LSLS调度器将由调度序列确定的测量值与当前时刻调度器内部的理想动态的状态值进行比较,并计算其方差,方差比较大的状态将获得接入网络的权限。其次,将具有媒质接入约束和随机短时延的网络控制系统建模为随着调度信号进行切换的切换系统。借助Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法(LMI)进行了稳定性分析以及控制与调度的耦合设计。最后,对LSLS与控制的耦合设计方法进行了仿真验证,并与已有的最大误差优先-尝试一次丢弃(MEF-TOD)调度与控制的耦合设计方法进行了比较。结果表明,LSLS与控制的耦合设计方法在控制性能上优于MEF-TOD调度与控制的耦合设计方法。     

电力系统网络化控制中的关键问题

电力系统网络化控制,不仅需要从控制理论的角度出发研究系统的控制性能,而且应该从计算机网络的角度出发研究网络性能对控制系统的影响。从网络化控制系统出发,提出了网络化控制系统中的单调速率(rate monotonic,RM)和最小截止期优先(earlist deadline first,EDF)2类实时调度算法。研究了网络化控制中的网络调度、任务调度、网络性能、控制节点工作方式,并以励磁系统为控制对象,采用True Time仿真工具,进行了励磁系统的阶跃仿真。比较了在RM和EDF算法下网络调度和任务调度的控制性能,研究了电力系统网络化控制在网络调度、任务调度、网络类型选择、交换机缓冲区选择中应当采取的策略。     

基于交替方向乘子法的输-配-天然气系统分布式优化调度

随着电力网络与天然气网络耦合程度的加深以及传统配电网向主动配电网的转变,传统输配电气分离下的优化调度无法充分利用各种资源的灵活控制能力,不能获得整体最优解.因此,考虑电气耦合下的输配气协同优化,提出一种输-配-天然气系统优化调度模型.此外,考虑到未来输电系统运营中心、配电系统运营中心与天然气系统运营中心之间的独立性,为了保护各运营中心的信息隐私,提出了一个基于交替方向乘子法的分布式求解框架求解所提模型.为了确保分布式求解算法的收敛性,利用二阶锥松弛方法将气网优化问题转化为凸优化问题.算例结果表明,考虑电气耦合的输配气协同优化能够充分利用主动配电网中的多能耦合资源和储能资源,促进可再生能源消纳,提升系统总体运行经济性.此外,所提分布式求解算法的精确性和收敛性也得到了验证.     

网络控制系统研究综述(I)

系统介绍了网络控制系统出现的背景和研究内容 ,综述了网络控制系统的研究现状。在本篇中 ,介绍了网络控制系统出现的背景 ,从网络的角度对网络控制系统的体系结构与协议、时延分析与网络调度、数据包传送与通信约束问题以及系统与信息集成等进行了讨论     

多路径的无线网络控制系统镇定性研究

研究了多路径传输环境下具有不确定时延的无线网络控制系统稳定性问题。首先采用了一种新方法把不同状态的网络时延信息分离出来,系统中传感器采用时间驱动,执行器和控制器均采用事件驱动方式。假设网络时延小于采样周期,利用不确定理论将无线网络控制系统建模为一类具有多时延的不确定线性离散系统;基于Lyapunov方法,给出了闭环系统稳定的充分条件,并采用线性矩阵不等式技术求出状态反馈控制律;仿真实例验证了该方法的正确性和有效性。     

基于自适应模型预测控制的柔性互联配电网优化调度

针对柔性互联配电网中源荷不确定性问题,提出了一种基于改进模型预测控制的优化调度方法。建立基于模型预测控制的柔性互联配电网日内优化调度模型,采用自适应动态权重方法处理包含综合供电成本和电压偏差的多目标优化问题,在预测模型部分采用动态场景生成及K-means聚类场景削减方法对源荷预测误差进行处理,针对经典模型预测控制滚动优化部分域参数恒定问题,提出一种域参数自适应调整的滚动优化方法。通过四馈线互联的33节点系统仿真算例验证了所提优化调度方法的有效性。     

Guaranteed cost control of networked control systems based on delta operator Kalman filter

In this paper, the problem of guaranteed cost control for networked control systems is addressed by using delta operator Kalman filter approach. To cope with network‐induced delays and packet dropout, we take into account the quality‐of‐service of networks. The networked control system is described as a kind of delayed Markovian jump delta operator systems. Sufficient conditions for the solvability of underlying problem are derived in terms of linear matrix inequalities. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the developed techniques. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于模型预测控制的主动配电网多场景变时间尺度优化调度

针对源荷预测误差对主动配电网调度影响较大的问题,充分考虑源荷数据相关性,提出基于模型预测控制(MPC)的主动配电网多场景变时间尺度优化调度策略.在日前、日内优化阶段,采用藤Copula模型描述源荷相关性,结合场景生成与削减技术形成源荷出力场景,以多场景下配电网期望运行成本最小为目标建立优化模型,求解配电网中机组、储能、...     

交流配电系统中微网群管控一体化策略

微网群位于多节点配电网系统中,目前的研究大多只针对微网群的控制策略或能量调度问题,没有同时针对这两种问题进行的研究.因此,提出一种上层调度与下层控制联合优化的管控一体化策略.上层调度系统采用基于二阶锥优化的最优潮流算法对多节点系统进行能量调度,并与节点内微网群实时信息交互.下层微网群控制系统中提出一种改进的混合优化控制...     

基于分布鲁棒优化的电-气综合能源系统弹性提升策略

小概率-高风险极端天气灾害事件的频发对电力系统的安全稳定运行提出了重大挑战.针对深度耦合的电-气综合能源系统,文中提出一种考虑极端天气下配电网线路故障概率信息的弹性导向分布鲁棒优化模型以提升其弹性能力.首先,融合极端条件下元件故障概率区间构造线路故障模糊集,在此基础上建立防御-攻击-防御3层框架下的配电网弹性提升优化问题.其次,构建以燃气机组出力为耦合变量的天然气系统运行可行性子问题.然后,提出一种内外双层循环算法求解上述问题:外层循环结合对偶理论和列与约束生成算法求解配电网优化问题;内层循环采用Benders分解算法对气网问题进行校验.最后,通过算例验证了所提模型及求解算法的有效性.