信息物理系统下区域发电Q学习控制方法

为解决传统区域电网发电控制依赖计算控制响应函数,导致控制算法效率较低的问题,在信息物理系统构架下提出了一种区域发电Q学习控制方法.Q学习算法通过分析历史数据,生成控制智能体,避免了复杂的控制响应函数计算环节.基于IEEE-30节点系统的算例表明,该方法具有更高的响应效率,能够有效避免由于控制延迟导致的断面越限问题,断面越限时间相比于传统方法降幅30%以上,对提高区域电网运行控制能力具有显著作用.     

基于单工架构的信息物理系统运行时安全性保障方法

运行时安全性保障方法旨在系统运行过程中确保安全性属性得到满足．基于单工（simplex）架构的运行时安全性保障方法能够在使用复杂且安全性未经验证的控制器的情况下,为系统提供安全性保证．其基本思想是将复杂且安全性未经验证的复杂控制器与经过严格形式化验证的安全控制器相结合,前者工作在无安全风险的情况下,若检测发现系统存在潜在的安全风险,则通过决策模块完成复杂控制器与安全控制器之间的切换,从而确保系统的安全性．本文重点关注基于simplex架构的信息物理系统运行时安全性保障方法,从simplex架构决策模块的设计、改进与拓展,以及simplex架构的应用3个方面展开研究,对相关工作进行了梳理和总结,指出当前面临的技术挑战,并展望未来的发展方向,认为基于simplex架构的运行时安全性保障方法将会是解决智能信息物理系统安全性保障问题的有效途径之一．     

电力信息物理系统建模与控制研究综述

基于现有电力信息物理系统的最新研究,总结归纳了基本架构,并根据技术特性对其进行分类。介绍了最新的电力信息物理系统建模与控制的研究方法,分析了各环节的建模和控制方法,并对电力信息物理系统的建模与控制研究进行了展望。     

自适应事件触发机制下带有未知输入的多速率信息物理系统的递归滤波（英文）

信息物理系统具有多速率的信息收集和处理功能,并且对信息交换具有依赖性。本文旨在设计一种联合递归滤波方案,用于估计具有未知输入的多速率信息物理系统的输入和系统状态,其中联合递归滤波器和传感器之间的信息传输受自适应事件触发策略控制。通过求解一组代数矩阵方程,可以递归地确定满足要求的联合滤波器增益,并且可以通过一些代数运算获得保证滤波误差协方差有界的充分条件。基于协方差交叉融合的概念,提出一种利用局部状态估计的融合估计方案。最后,通过一个数值仿真验证了所提自适应事件触发递归滤波算法的有效性。     

非线性时滞信息物理系统在网络攻击下的事件触发有限时间指令滤波跟踪控制（英文）

本文通过事件触发指令滤波控制解决受网络攻击的非线性时滞信息物理系统的安全有限时间跟踪问题。在攻击情况下,系统输出和状态信息无法用于反馈设计,经典坐标转换不能满足跟踪任务。为解决这一问题,提出一种同时考虑攻击增益和参考信号的坐标转换方法。利用变换后的变量,引入改进的分数阶滤波信号来克服复杂度爆炸问题,并利用Nussbaum函数处理时变的攻击增益。通过构造L-K泛函,提出一种自适应事件触发机制,大大节省了通信资源,保证了系统在网络攻击下的有限时间跟踪。最后,通过实例验证了该方法的有效性。     

周期拒绝服务干扰攻击下信息物理系统的H∞控制

针对恶意拒绝服务（DoS）干扰攻击对信息物理系统（CPS）正常运行的影响,研究DoS干扰攻击下某类CPS的H_∞控制问题. 能量受限的DoS干扰者采用周期型攻击策略攻击CPS中的无线信道,迫使无线信道的通信质量下降;CPS的无线信道存在由固有因素引起的随机数据包丢失,且由于恶意网络攻击具有突发性和隐蔽性的特点,DoS干扰者的攻击策略是未知的. 将恶意DoS干扰攻击和无线信道固有因素对信道通信质量的影响表示为统一形式,并通过建立攻击容忍机制和基于观测器的控制策略,得到保证受攻击CPS在未知攻击者具体攻击策略的情况下能够实现指数均方稳定且满足预期H_∞性能指标的充分条件,将H_∞控制器的设计问题转化为凸优化问题的求解. 利用数值仿真验证所提出控制策略的正确性和有效性.     

量化误差下具有多丢包的信息物理系统H∞滤波

研究一类具有信息传输不完全的信息物理系统H_∞滤波问题,考虑的信息传输不完全现象主要包括通信设备缺陷引起的量化误差和网络固有因素造成的连续随机多数据包丢失。采用Delta算子离散化方法构建信息物理系统状态空间模型和H_∞滤波器模型,通过分析和建模将量化误差和丢包模型与滤波器模型结合得出滤波误差系统。利用Lyapunov稳定性理论和Schur补引理推导出保证系统渐近稳定和H_∞性能的2个定理。基于目标追踪系统进行滤波器的仿真验证,结果表明：当量化器的参数固定时,随着最大丢包数的增加,H_∞性能指标γ逐渐增大,即数据包丢失越严重对系统稳定性造成的影响越大,但所设计的滤波器仍满足稳定性条件。所提滤波方法是有效的。     

FDI攻击下非线性多智能体系统分布式无模型自适应控制

为研究受到虚假数据注入攻击的单输入单输出非线性多智能体系统的分布式无模型自适应控制问题,提出了一种新的分布式动态线性化方法, 以获得非线性多智能体的等效线性数据模型。与现有多智能体的分布式无模型自适应控制在控制器设计中有所不同, 本文设计的控制器不需要网络拓扑结构的信息, 仅使用系统的输入输出数据。仿真算例验证了所提出的分布式无模型自适应控制算法可以实现多智能体系统的均方有界趋同控制。算法保证了多智能体系统在受到网络攻击时可以实现趋同控制目标。     

执行器被攻击下不确定信息物理融合系统的超螺旋控制

文章研究了具有外界干扰和执行器被虚假数据注入攻击的不确定信息物理融合系统的安全控制问题。为防御攻击,提出一种基于超螺旋的安全控制策略。首先,设计了一种积分型滑模函数,分析了滑模动态的稳定性;其次,通过使用线性矩阵不等式技术求解出滑模参数,并基于求解出的参数设计出超螺旋控制器,同时证明了闭环系统可以在有限时间内收敛;最后,通过一个仿真实例验证了所提算法的有效性。     

甘肃酒泉大型集群风电有功智能控制系统的开发

分析中国风电调度运行问题、风电出力特性、风电场有功控制现状,提出大型集群风电有功智能控制系统的控制策略,介绍大型集群风电有功智能控制系统的配置、功能、控制策略原则以及控制方法.该控制系统已经投入现场运行并取得了很好的控制效果,各风电场发电量得到了普遍提高,既保证了风能这一绿色能源得到有效开发和充分利用,又保证了电网安全...     

风电并入冷热电联供系统的优化运行控制

冷、热能只需满足阶段性平衡,而电能则需满足实时平衡。为了提升风电的利用水平和降低风电随机性对电网的影响,提出风电以制热方式和供电方式参与冷热电联供系统(CCHP)供能的供热模式及供电模式。构建并分析风电供能模式控制方法,并对2种供能模式分别建立以包含燃料成本和购电成本的系统运行成本为目标函数的优化模型。考虑风电出力预测偏差,采用α-超分位数方法刻画各随机目标函数,进而建立相应的随机优化模型。通过算例分析风电不同供能模式下的经济效益;研究不同置信水平对系统运行成本的影响。仿真结果为风电供能模式的选择提供了依据;该研究可为智能电网背景下可再生能源的高效合理利用提供新思路。     

攻击与故障共存的ICPS综合安全控制方法

针对同时存在假数据注入（FDI）攻击与执行器故障的工业信息物理融合系统（ICPS）,在离散事件触发机制（DETCS）下,综合应用Lyapunov稳定性理论及更具少保守性的仿射Bessel-Legendre不等式,研究执行器故障与FDI攻击估计、综合安全控制与通讯协同设计问题. 从主动防御攻击的态势入手,综合考虑通讯资源与计算资源的高效利用与合理分配,给出DETCS下的ICPS综合安全控制架构,将鲁棒估计器与综合安全控制器的设计统一于同一非均匀数据传输机制下. 将执行器故障与FDI攻击增广为同一向量,给出系统状态、增广故障鲁棒估计器的设计方法. 基于所得估计结果并结合事件触发条件,对执行和传感双侧网络中的FDI攻击分别采用分离与补偿的防御策略,对执行器故障进行故障调节,给出综合安全控制器设计方法,实现对FDI攻击和执行器故障主动容侵和主动容错的综合安全控制与通讯协同设计. 通过数值算例和四容水箱实例,仿真验证了提出方法的有效性.     

变桨距风力发电系统的滑模变结构控制

讨论了变桨距风力发电系统在高风速时桨距控制问题。针对风力机系统的非线性,参数变化等特性,根据风力机机理,基于一定假设得到风力机在某一工况点线性模型,进而提出滑模变结构控制方案,充分利用变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性的优点。对系统仿真时再加入系统的不确定性,仿真结果表明所提出控制方案的有效性,系统具有很好鲁棒性。     

基于滑模控制的风机最大风能追踪

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,提出了一种基于滑模控制的最大风能追踪方法.建立了风机控制系统,并且基于滑模控制原理建立了滑动平面,设计了滑模控制率,并进行了稳定性分析.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真研究表明,实际电磁转矩能较快地跟踪期望值,验证了该控制策略的正确性和有效性.所建立的滑模控制系统不依赖于风速,具有较好的鲁棒性和控制精度,实现了最大风能追踪.     

基于SVM实现风力机组控制系统参数优化

分析了风力机的基本特性,阐述了风力发电机组控制系统在低于额定风速时风力机的最大风能捕获及高于额定风速情况下的变桨距控制。在此基础上,利用SVM（support vector machines）优化风力机的风能利用系数以及变桨距控制系统的控制参数。仿真分析表明,风能转换系数的支持向量机模型具有很好的精度和泛化性能,而优化后的变桨距控制系统可对输出功率的调节获得较好的效果,保证风电系统的恒功率输出。     

多Agent电网运行决策支持系统

如何把有关电网运行的各类信息和知识组成一个规范统一、界面友好的自适应的决策支持系统,用以提高电网运行的可靠性、调度效率和管理水平,是电网运行信息化所面临的一个挑战.电力系统是一个开放复杂互联的大系统,根据对Agent的智能、移动、交互等属性方面的分析,本文研究并提出了基于多Agent技术的电网运行决策支持系统体系结构,同时介绍了系统功能和运行过程.系统由决策资源层、通信服务器主体层和职能主体层三层构成.每个智能Agent都有自己的知识库,其中的知识和数据支持智能Agent完成自己的任务并处理好与其它主体和环境的交互.通过采用Agent技术,可以将复杂系统理论,信息采集和知识发现方法,电力系统专业理论,专家的经验以及强大的计算机处理能力紧密地集成到一个基于多Agent的人机协作系统中.每一个Agent可以对本地局部的电力系统进行分析判断,通过多个Agent的自治以及它们之间的协作可以完成大规模的控制和决策.因此,系统可以更快、更正确地支持电网调度员做出运行决策和控制决策.     

风电与燃气轮机互补发电系统发电特性分析

详细分析了采用大型风电场与燃气轮机组成的互补发电系统的总电力输出特性.基于互补发电系统的基本原理，推导了互补系统发电特性参数的计算公式.根据在新疆达坂城采集的风速数据和风电场整体功率曲线模型，计算了这个风电场的总发电量和容量系数等参数.依据互补发电系统燃气轮机的运行规划和燃气轮机部分负荷效率曲线，计算了燃气轮机的总发电量、天然气消耗量和容量系数等参数.根据互补发电系统的互补特性，计算了整个互补系统的总发电量和容量系数等特性参数.分析了风电场的不同风能资源特性对整个互补发电系统的影响，为在新疆地区实现这种互补发电系统提供经济分析的基础.     

直驱式风力发电系统全功率并网变流器拓扑结构研究

在主流的变速恒频风力发电机组中,由于直驱式风机具有结构简单、效率高、维护费用低、并网控制灵活以及优良的低电压穿越性能等优势,所以愈加受到关注.对比分析了目前直驱式变速恒频风力发电系统全功率并网变流器主电路拓扑结构,并得出了结论,双PWM变流器具有较广泛的应用价值.     

新型自适应控制算法及在电力系统中的应用

为了提高自适应控制算法的稳定性及抗干扰能力,分析并改进了递推最小二乘法的迭代环节,在每步迭代估计中都考虑了两个时刻点的估计误差,从而得出一种抗干扰能力更强的参数估计方法,结合加权的最优控制器得到一种新型的最优自适应控制算法.与另一种电力系统稳定器算法进行了仿真比较,结果显示,这种新型的最优自适应控制算法具有较强的控制稳定性和抗干扰能力.