控制理论与应用

作者：温宇钒,何婷,李东海

单位：暨南大学国际能源学院,暨南大学国际能源学院,清华大学能源与动力工程系

关键词：热流系统; 设计优化; 整体设计; 耦合分析

基金：航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(P2021–A–I–003–002), 广东省基础与应用基础研究基金项目(2021A1515110398), 暨南大学中央高校基 本科研业务费项目(21621047)资助.

作为综合能源系统的一部分, 热流系统通常在稳态假设下设计其物理系统, 在此基础上设计控制器. 这种方法忽略了系统与控制器设计间的耦合关系, 导致系统暂态性能不佳. 为此, 本文提出一种协同设计方法, 以系统总质量、熵产率以及控制效果为设计度量, 基于热流系统数学模型及其熵产率模型, 结合嵌套设计方法和同步设计方法完成系统设计. 考虑到设计过程中设计参数多、变量范围大的问题, 引入时间序列模式距离, 构造相关度度量函数来分析物理系统与控制器之间的耦合关系, 从而减少非耦合参数. 同时, 利用数据分析方法进一步缩小了待设计参数范围. 为验证方法的有效性, 以一个理想热流系统为设计实例, 仿真结果表明, 通过相关度度量函数及其数据分析, 可以将设计参数个数减少66%, 选取范围缩小26%. 相比于传统顺序设计方法, 经过协同设计方法设计的系统控制误差可减少29%, 且设计控制器抗扰能力也优于频域方法和SIMC方法.

来源：2024年第1期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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