足球比赛结果 敏捷互联能源系统

• 联合调查员：拉什·罗宾内特三世
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：776,231 美元
• 赞助商：美国国防部海军研究办公室

项目摘要：

Near-shore wave energy converter arrays may be designed to provide uninterrupted power to a number of coastal sensing applications, including sensors monitoring meteorological conditions, sea-water chemical/physical properties, tsunamis and storm surges, fish and other marine life, coastal and sea-floor conditions, etc. Active control seeking near-optimum hydrodynamic operation has been shown to enable a dramatic reduction 所需功率的设备尺寸。控制策略的某些特征 developed make them particularly amenable to incorporation of additional sensing capability based on the wave patterns generated by intruding submerged objects (at distances on the order of 1000 m), in particular, the phase changes to the approaching wave 存在对象时发生的场。

该项目研究主动控制波浪能转换器阵列的方案 在沿海水域，可以通过监测发现入侵的船只 阵列上的空间和时间能量转换率。提议的方法 主要利用基于线性理论的对波传播、身体流体动力学的理解， 和控制器设计，还结合了基于 Volterra 的非线性扩展 系列建模。特别令人感兴趣的是使用小尺寸的设备，对此响应 非线性可能很重要。因此，建议利用非线性 以增强能源生产。此外，还研究利用功能的方法 非线性响应能够优先耦合到某些相位特征， 因此某些阵列元素的能量转换意味着存在 对象。系泊设备阵列的分析和模拟结果将得到扩展 到自由浮动数组。

总体工作的首要目标是通过以下方式评估所提出的技术 分析和模拟。近岸海域的认定分为两类： 或者将研究具有自己特定控制策略的阵列设计类型， 使用基于流体动力学和控制的分析技术和详细模拟 （线性和非线性）。此过程中必要的是相变的表征 各种水下物体静止和平移时的特征。这个 知识将为要研究的设计提供测试参数。的 为期 4 年的整体努力的前两年预计将提供基础 用于开发原型系统。在“海上”原型测试之前，首先 在波盆环境中测试原型。为客户提供可靠的设计 在波浪池中进行测试，还提出了简化条件下的波浪池测试。 从波池测试到波池测试的整体测试顺序 预计将在第 3 年和第 4 年进行海上测试。

• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：592,243 美元
• 赞助商：国家科学基金会

概述：

在应用过程中越来越依赖电池来提供多种服务 （例如电动汽车的牵引、车辆到电网、辅助服务）以及 作为最终的弹性元素（例如用作动力装置的电动汽车 桑迪飓风期间）。然而，执行这些多样化服务的能力是 受到电池老化现象的影响，最终导致故障。理解 由于 a) 电池，服务条件和环境如何影响电池老化受到限制 对发电和负载动态以及环境条件的高度依赖； b) 电池系统的多尺度电池和模块性质； c) 事实上 电池本身会随着使用年限而变化，因为电池在第一次使用后会被重新利用（例如， 电动汽车）进入第二次生命（例如电网或住宅）。

这个职业项目旨在了解电池老化动态，了解其与环境的相关性 并提供一个链接应用程序级事件和条件的统一理论 具有电池和模块级老化事件。 PL 假设电池电化学 自然与衰老、多尺度系统、可观测性挑战及其上下文依赖性 都可以使用生态工具进行建模，生态学被定义为生物学的一个分支 探索生物体之间的关系以及生物体与环境的关系。因此， 被证明对研究生态关系有用的方法也非常适合研究电池 生活，并能提供新的知识、测试和估计技术。这个项目 借鉴了生态学中的两个相关领域：1）多尺度现场测试和 2）建模 生态系统要素之间的相互关系，以了解耦合效应并改进 剩余寿命预测。因此，研究目标是： 1）识别电池 在实际部署条件下通过传感器和数据进行上下文及其可观察性 两种生活（电动汽车和电网）； 2）优化翻译方法 将现实生活条件带入实验室； 3）设计大型多尺度测试平台 在实验室中模拟现实生活条件的新的和老化的电池和模块； 4）通过开发推理网络探索多尺度电池动力学和老化 捕获整个电池范围的变化，达到 应用级别；发展将这些网络与生活联系起来的理论；设计 电池管理系统可以学习构建和应用这些网络 改善他们的决策和预测。

智力优点：

这个新颖的项目将通过资本化为两个领域提供知识和观点 基于电池环境依赖性、电池寿命和生态之间的相似性 系统。这种新的观点将为测试、估计和预测提供统一的理论。 跨电池、模块、电池组以及应用规模和寿命的电池管理 到目前为止，研究领域中的尺度在尺度之间已经是脱节的。 生态学中使用的测试方法、相互关系模型和估计方法 预计将改进目前最先进的电池研究方法 通过更好地理解和提供经济、弹性和环境效益 利用每个电池与其环境之间独特的、依赖时间的关系。

更广泛的影响：

这项工作将使所有电池便携式、交通和电网应用受益 以及多个部门。它将包括新兴的电池再利用领域， 通过提供切实可行的方法来改进测试、评估和管理技术。 结果将是更长的电池寿命、更好的性能和更少的环境影响 浪费。教育影响包括本科生的主动学习机会 和研究生通过研究和教育互动与个性化 测试板连接到新创建的大型多尺度测试平台。这个 该策略将实现低成本、高度分布式的测试环境。 PL将 通过全国教育会议传播工具，以改善几乎不存在的问题 学生电池测试培训。该项目将促进多学科的新路径 研究生课程。人民党热衷于增加西班牙裔女性的代表性 在科学、技术和数学 (STEM) 领域。外展活动将包括接待 4 名不同的社区学院学生暑假 通过密歇根学院和大学合作伙伴关系进行的研究，并参与 在西班牙裔专业工程师协会会议中，特别是在女性中 西班牙裔赛道。

• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：193,729 美元
• 赞助商：国家科学基金会

工作计划：

任务1：逐波控制和多谐振控制

(a-i) 逐波控制：推广到相对振荡的转换 喘振、升沉和俯仰模式。这一步对几何设计寄予厚望， 因为所选的几何形状需要通过以下方式最大化波辐射（辐射阻尼） 所有三种模式下的相对振荡。通常，对于小型轴对称浮标， 浪涌和俯仰模式下的辐射阻尼比升沉模式下的辐射阻尼小得多 模式。因此，通常需要更大的振荡偏移才能获得最佳效果 这些模式下的转换。此外，波浪测量的功率要求 硬件也需要包含在每日/每年的功率计算中。对于 X波段雷达硬件适用于我们感兴趣的上波距离（在 1000 m 量级），功耗预计低于 300 W（平均）。 这在某些波浪条件下可能会带来挑战，但很可能使用 多种模式和优化的几何形状将有助于提供足够的可用 我们在这项工作中追求的 iFCB 应用程序的电源。我们计划延长 当前的模拟可以满足这些需求。

(a-ii) 几何设计：新的几何设计/利用方法可最大限度地提高 正在考虑 3 种相对振荡模式的辐射阻尼。这些 将在接下来的一段时间内通过详细的模拟进行评估。

(b) 多谐振控制：当前的实现需要扩展以纳入 现实的振荡约束。进一步扩展带电源的 2 体系统 还需要捕获相对振荡，并计划在即将到来的 期间。最后，该过程还需要扩展以研究多模式 转换（即相对升沉、俯仰和浪涌振荡）。

任务 2：执行器设计和能量存储

计划在未来一段时间内开展工作，建议审查有利的互动 浮标-仪器笼的几何形状可最大限度地减少对大量反应物的需求 流经系统的功率。将特别关注流体动力学 和机械耦合效应以及通过几何形状提供负刚度的方法 设计。

此外，无污染的高润滑液压油将通过 感兴趣频率范围内的执行器动态模型。

任务 3：完整系统模拟和波浪池测试

这是该项目的重要组成部分。完整的系统将被模拟如下 包含多模式相对振荡转换和更详细的执行器 设计。除了波浪测量系统的功率要求外，所有其他非功能关键的要求 嵌入整个系统（车载电子设备等）的电力需求将 包含在此模拟中。

波池测试计划作为该项目的一部分。目前准备工作正在进行中 安装一个能够提供 该项目的海况准确且可重复。计划推出 1/2 或 1/5 比例模型。

• 联合研究员：戈登·帕克
• 学院/学校：工程学院
• 系：电气与计算机工程
• 奖励金额：220,244 美元
• 赞助商：代顿大学研究所

范围：

高压直流 (HVDC) 航空电力系统 (EPS) 提供 许多优点，特别是在减轻重量方面。尽管有这些优点， 这些系统存在功率和动态响应等技术挑战 高功率和多电负载的需求增加。高功率高压直流输电系统 需要低源阻抗，这使得系统可以使用更大的故障能量。 此外，飞行和关键任务负载需要恒定的功率和快速响应 由严格监管的每股收益。 HVDC 配电上的这些负载可能会动态地导致 负电阻导致电能质量差和/或系统稳定性损失。

目标：

AFRL 的目标是开发智能电力系统，以提高 系统效率和安全性的艺术。这是一个影响深远、范围广泛的领域 多个研究机构参与才能最好地进行研究 已经在特定领域发展了专业知识。为此，本目标声明 概述了足球比赛结果 (MTU) 所表现出的杰出工作 研究。

AFRL 有兴趣让 MTU 参与其中的特定研究领域 计划概述如下。这项研究和开发工作的结果应 可供 AFRL 智能电力系统合作的所有其他各方使用 涉及美国航空动力系统的计划以及行业关注点 以便将最佳实践和建议纳入未来的电力系统 设计理念。

研究任务：

1.1 组件的分析、设计和控制（ns - ms 级别）

1.2 源和负载的分布式管理/优化（ms - s 级别）：

1.3 任务级负载规划（> 1 s 级）

1.4 用于脉冲功率负载的储能 (ES)

• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：339,996 美元
• 赞助商：美国国防部；海军设施工程司令部

当前设计波浪能转换器的方法是使用浮体 适应波浪气候，这导致设备非常庞大且昂贵 构建、服务和部署。此外，由于该设备设计用于调谐 对于特定的气候，它不会在不同的地点有效地工作· 不同的气候。因此，目前设计波浪能转换器的方法 不利于长期经济应用。

经济上显着的尺寸减小和全年功率增加是唯一可能的 通过在不断变化的波浪条件下接近理论效率极限的操作， 这需要主动流体动力学控制。然而，逐波控制是必要的 如果没有达到一定程度的波高程信息，就不可能实现最佳转换 未来的持续时间（这很大程度上是由于波浪的力 由身体振动响应入射波场而产生）。通过合并 基于确定性传播模型的波浪高度预测，该模型考虑了 结合波浪测量获得实际的波群速度范围 在上波方向，我们已经能够通过模拟确认 10 倍 在全向扫频体积振荡约束下增加功率转换 举升浮标式装置。

瞬时波浪剖面的可用性（“波浪表面高程”或“波浪高程”） 测量和波面高程预测对于成功很重要 这项工作中所追求的控制方法。同样重要的是接近最优的 逐波控制方法本身。

拟议的研究：

1. 一种获取波浪上瞬时波面高程信息的方法 使用低成本 X 波段雷达（最先进的技术，如 市售的 WaMOS 系统经过优化可提供光谱信息。
2. 一种提供受约束的近乎最优的逐波控制以最大化 通过小型波浪能转换器进行能量转换。
3. 虽然拟议研究的重点是波浪能转换器技术，但 这项工作的结果预计将应用于其他即将到来的海军发展中。 逐波表面高程预测和接近最佳功率吸收技术 这项工作中所展示的内容可以扩展到促进关键的中海船上 直升机/飞机着陆、货物装卸等作业。技术 作为这项研究的一部分，演示还将提供技术来增强和 优化海军远洋平台的适航特性。

• 联合研究员：Seong-Young Lee
• 联合研究员：贾克琳·约翰逊
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：159,888 美元
• 赞助商：Fian Chrysler Automobiles, LLC

项目描述和研究目标：

足球比赛结果 (MTU) 将调查并描述一项 FCA 美国提供喷油器，为喷油器评估和模型验证提供数据。 喷油器驱动器将由 FCA US 提供。测试将在一组下进行 符合 FCA US 定义的环境和喷射条件。结果将包括蒸气 纹影和米氏散射成像和定量的液体渗透长度 通过 PLIF（平面激光诱导荧光）进行燃料蒸汽分布。测试将是 该研究在 MTU 的光学可访问燃烧容器 (CV) 研究设施中进行。 将使用设施中的现有硬件；包括汽油燃料系统 达到300 bar的目标注射压力，液体和液体的高速成像 蒸汽，以及针对燃油蒸汽分布的同步单次 PLIF 诊断。 计划使用一种新的基于衍射的仪器来测量喷雾液滴尺寸。

• 联合调查员：拉什·罗宾内特三世
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：499,059 美元
• 赞助商：美国国防部：海军研究办公室

这项工作的主要目标是开发一种火用控制策略，应用 到船舶中压 de (MVDC) 电网，该电网利用火用流耦合 多个子系统。这项工作涉及：1）火用控制策略的制定和 2) 将㶲控制系统性能映射到船舶相关指标。船舶动力 将开发网格挑战问题模型来说明和解决基本问题 火用控制的差距。该模型还将比较和对比前馈和反馈 使用常规策略进行火用控制。

简介：

船舶子系统和任务模块在运行过程中进行能量转换 导致电力消耗、热量产生和机械消耗的结合 工作。任务舱热管理要求进一步影响船舶的电气 电网，例如通过冷却器运行。子系统通常有机会 在其运行周期中发挥储能作用。 A ship crane is one 势能存储在升高的负载中并可以转换为的示例 下降过程中的电能。子系统需求是否主导 电、热或机械功能，它们通过能量和信息耦合 通常通过船舶电网流动。将每个子系统视为一个断开连接的子系统 实体降低了利用其固有互连的潜力，并且可能 导致船载系统设计过度，重量和体积超出必要。 实现耦合子系统运行的机会需要建模和控制 目前尚不可用的方案，但我们认为应该需要很少的基础设施 变化。我们建议耦合船舶子系统的设计和控制应该 基于火用——可用于有用功的能量。 A recent study, 应用于房间供暖系统，表明火用控制提高了整体 efficiency by 18%.由于系统是电力驱动的，这直接转化为 以减少电力负荷。这项工作的主要目标是开发 一种应用于船舶中压直流 (MVDC) 电网的火用控制策略，该策略利用 多个子系统之间的火用流耦合。

火用控制方法允许同时考虑任务模块和 平台基础设施作为混合物理动力系统，可充当负载、存储 或来源视情况而定。而不是单独设计和管理 通过静态设计裕度满足电气和热要求的子系统 a、需要多物理、统一的系统方法来实现经济实惠 随着需求和任务系统在平台生命周期中的发展而进行中期升级。 能够将火用控制的好处转化为质量、体积、 合理设计需要储能需求和燃料使用 新船舶平台和提高传统船舶效率的决策 系统。目前，尚不存在映射控制系统的分析技术 性能纳入船舶相关性能指标。这限制了船舶设计师 了解采用先进控制方案的权衡，这些方案可能会利用 子系统耦合。这项工作的目标之一是开发一种方法 将控制系统性能推断为影响质量的船舶相关指标， 体积、能量存储和燃料使用。

如上所述，这项工作有两个主要重点：（1）火用控制策略 开发和 (2) 将火用控制系统性能映射到船舶相关指标。 我们将开发一个船舶电网挑战问题模型来说明 将解决火用控制的根本差距。该模型也将是 用于与传统的前馈和反馈火用控制进行比较和对比 策略。将火用控制结果映射到重量、体积、 将制定储能要求并将其应用于挑战问题 整个项目。

• 联合研究员：拉什·罗宾内特三世
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：132,541 美元
• 赞助商：国家科学基金会

• 联合调查员：拉什·罗宾内特三世
• 学院/学校：工程学院
• 系：电气与计算机工程
• 奖励金额：869,980 美元
• 赞助商：美国国防部海军研究办公室

项目描述和研究目标：

从大型电网和微电网到小型电子设备， 电力网络通常使用固定基础设施架构进行部署 如果没有大量的人为干预，就无法扩展或收缩。移动式、整体式 电力系统是存在的，但也不容易扩展以利用周围的电力 源和存储设备。然而，如果电力网络是由物理结构构建的 独立自主的构建块，那么它将可以无限地重新配置 并适应不断变化的需求和环境。该项目的目的是整合 车辆机器人与智能电力电子设备创建自组织、临时、 混合交流/直流微电网。该系统的主要好处是建立 和独立于人类互动的电力网络的运行 能够适应不断变化的环境、资源和使命。在美国海军的背景下 平台，这种自主电网可用于陆地、空中或海上系统。

这项工作的重点将是基于陆地的自主微电网系统，但是 所开发的基础理论也可能适用于空基和海基系统。 足球比赛结果的研究人员开发了初始硬件 以及研究这个问题的测试平台。但更详细的理论基础 需要开发将自主微电网应用于各种运营 具有各种资源的场景。还假设考虑到灵活性 这种方法可以同样应用于大规模的能源资产。 就地增长 10 秒至 100 秒至 1000 秒能源资产的微电网可 通过提出的高度可扩展的方法进行平等的管理、控制和优化 在这个项目中。

这些应用是对自主移动微电网迫切需求的示例 能够在高度动态和潜在危险的环境中运行。我们的 总体目标是创建一个可扩展的架构来开发一个计算系统 对于预测和干扰的不确定性，是多余的，需要最少的通信 代理之间，为路径规划的性能提供实时保证， 并在进行电气连接的同时达到目标。这样的架构提供 该主题的不同学科之间相互联系的连贯布局 并最大限度地减少未来开发的集成问题。

拟议工作的描述：

• 微电网规划与控制
• 微电网拓扑与优化
• 电气元件和功率流
• 博弈论控制
• 物理自主定位和连接

• 学院/学校：工程学院
• Department(s): Mechanical and Aerospace Engineering
• 奖励金额：652,931 美元
• 赞助商：美国国防部海军研究办公室

当前阻碍美国海军机动性进步的挑战是巨大的 水下任务期间的中断。研究北极物理等任务 环境；了解声音对海洋哺乳动物的影响；潜艇探测 和分类；以及海洋和沿海地区的地雷探测和消除 环境要求无人系统在充满挑战和动态的情况下持续运行 环境。拟议的工作将创建一个集成三个的架构 能源、通信和对接等要素，以保证海底持久性 有限的电力资源和未知的环境动态构成了重大限制。 该架构将考虑： 所需的操作 AUV 数量 不同的运营时段、充电规格、通讯和定位 手段和环境变量。

该项目的总体目标是：开发一种移动供电系统 降低部署和运营成本，同时提高网络效率 以及在动态且通常危险的身体条件下的反应。目的是创造 网络优化和形成策略将实现移动电源传输 系统通过以下方式满足总体任务规格：1）根据情况重新配置自身 运行 AUV 的数量； 2）满足能源消费需求 网络、情境条件和环境变量。这件事的结果 工作将是一个理论、计算和实验路线图，用于构建和 实施具有移动供电和现场的自主分布式系统 充电能力。该路线图将解决基本硬件和网络问题 科学挑战。这项工作的长期成果将是持久而隐秘的 AUV舰队的大面积存在能够准确地执行水下海军任务 并自主响应能源需求、形势动态和环境 变量。

• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：681,124 美元
• 赞助商：国家科学基金会

概述：

在太空、空中、地面和太空中成功执行大量长期机器人网络任务 水是通过机器人在高度条件下长时间运行的能力来测量的。 动态和潜在危险的操作环境。拟议的工作回应 开发创新型移动配电系统的紧迫性 降低部署和运营成本，同时提高任务效率， 支持网络响应不断变化的物理条件的需要。 总体职业目标是开发一个能够响应的配电系统 单个机器人的需求以及整体机器人网络目标以保证持久性 在不确定和非结构化环境中长期运行。

拟议的工作基于以下假设：网络持久性取决于 建立实现覆盖所需的稳定能量传输循环的能力 规范，同时应对物理和环境限制。 为了检验这个假设并作为这样一个系统的例子，这项工作将集中于 为自主水下航行器创建可靠的自主充电系统 （AUV）可实现连续实时海洋观测和数据收集 存在不断变化的水下环境情况。的 主要挑战有两个：存在与以下方面相关的基本硬件挑战： 在恶劣的水下环境中进行能量传递，但更重要的是 对于移动电源网络来说是新颖的基本网络科学需求。具体的 这项职业工作的研究重点包括：1）任务和能量路由调度 持续任务规划。 2）高效的网络路径规划和协调 完成持久任务计划。 3）通过试验台进行实验验证 发展。 4) 旨在扩大代表性不足的基于设计、研究一体化的教育计划 参与 STEM。

智力优点：

This project builds a roadmap to achieve robust continuous marine autonomy that advances 无人海洋系统执行自主长期任务的能力。更具体地说 the proposed work will provide: 1) resource based task scheduling, 2) path planning 用于任务和充电的编组，以及 3) 用于测试的集成工具。预计 结果将克服当前水下期间严重中断的挑战 由于电池限制和充电需要而执行任务。通过这个职业提案， the Pl will establish the theoretical, computational, and experimental foundation for mobile power delivery and onsite recharging capability for autonomous underwater 车辆（AUV）。开发的配电系统将能够重新配置 itself depending on the scope of the mission, as well as, the energy consumption needs of the network, the number of operational AUVs and required operation time, recharging specifications, communication and localization means, and environmental variables.

这样的系统将在跨多个实时控制的应用中发挥至关重要的作用 学科，例如：传感器网络、机器人技术和运输系统 有限的电力资源和未知的环境动态构成了重大限制。 所有开发的工具不仅适用于低成本 AUV 的功能 具有有限的传感和计算资源，但也具有状态的高科技AUV 艺术传感器套件。

更广泛的影响：

开发的主动配电系统主要针对水下场景，但 也可转移到太空、空中和地面任务。这种类型可行 配电解决方案可用于优化：1）即时高风险灾难 福岛核电站事故等恢复任务； 2）搜索任务 需要像马来西亚MH370乘客那样进行大量的水下检查和检测 飞机； 3）像月球一样的长期空间观测和监测 天窗或欧罗巴太空任务。该项目的研究结果将被传播 通过出版物、软件共享和技术商业化。项目 为研究生、本科生和学生提供跨学科培训机会 大学预科学生，包括来自代表性不足群体的学生。研究活动 将通过课程开发、推广和改进与教育相结合 孔雀鱼设计。

• 联合研究员：史蒂文·戈德史密斯
• 联合研究员：韦恩·韦弗
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：148,433 美元
• 赞助商：密西西比州立大学

概述：

用于车辆到电网 (V2G) 操作的现有通信层已足够 基本连接的吞吐量和功能，但可能不足以执行任务 例如远程操作军用车辆系统。他们的网络安全方法 V2G业务在业界已经有了一定的发展；然而军用车辆 要求从网络安全的角度进行更多审查。

车对车 (V2V) 资源共享将大大提高灵活性 用于前沿作战基地（FOB）的资产利用。考虑一个 FOB 各种车辆资产，每种资产具有不同级别的功能。能力 将车辆资产以菊花链方式连接在一起（包括部分损坏的车辆）， 让车辆自动确定其网络能力，然后共享资源 为了实现一个共同目标（例如部队保护），将能够实现一定程度的 目前不可用。

具体任务：车辆到电网模拟、连接协议评估、连接 协议开发、吞吐量评估和模拟研究。

• 联合调查员：戈登·帕克
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：250,000 美元
• 赞助商：阿贡国家实验室

简介：

微电网为增强能源保障和增加可再生能源提供了极具吸引力的选择 能量渗透。单个微电网内能源的产生、存储和利用 是本地化的。通过网络可以更大程度地增强能源保障 将多个微电网整合为一个集体，这可以导致几乎无限地使用可再生能源 源、减少化石燃料以及自我修复和适应系统。然而， 要避免的一个陷阱是失去单个微电网内的可靠性。这会产生 网络微电网目前尚未解决的设计和控制挑战。 为了帮助解决这一困境，开发了设计和控制的分析方法 联网微电网的发展是本次活动的重点。

具体任务包括：

1. 与国家实验室和其他微电网利益相关者合作并组成联盟 确定联网微电网的关键研发主题。
2. 寻找可以快速轻松地集成到现有解决方案中的近期解决方案 微电网，
3. 确定基础设计的最佳实践和优化控制策略 未来的联网微电网。
4. 与 DOE 和国家实验室合作伙伴合作，制作有关 FOA 的白皮书 单个微电网系统。

任务 1 至 3 将包括单个微电网建模、控制和优化 和联网微电网，重点是实现能源部 2020 年微电网目标。具体来说， 目标包括开发商业规模的微电网系统，以减少停电时间， 提高可靠性并减少排放。

• 任务 1：与国家实验室和其他微电网利益相关者合作并组成联盟 确定联网微电网的关键研发主题。
• 任务 2：寻找可以快速轻松集成到的近期解决方案 现有微电网 模型开发是微电网控制的第一步 设计过程并会在保真度和计算费用之间进行权衡。型号 用于基于模型的控制实现必须是实时的，同时具有足够的 准确性，以便可以最大化前馈信息以达到指定的要求。 本研究的预期结果是（1）确定适当的时间尺度 用于网络微电网建模 (2) MATLAB/Simulink 降阶模型库 联网微电网组件的设计和 (3) 联网微电网的实验室规模硬件验证 微电网模型。然后，这些模型库将用于构建模型 开发当前微电网系统和设备的控制和优化算法。
• 任务 3：从头开始确定最佳实践和优化控制策略 未来网络微电网的设计。展示强大的联网微电网将 需要系统级优化。这包括其物理和控制系统 设计。该任务将建立在任务 2 中实现的模型和优化的基础上 应用于未来网络微电网的设计。本次活动的预期成果 研究内容是（1）适合网络化微电网设计的能量优化设计方法 和控制未来的长期应用程序架构以及（2）这些的集成 描述了微电网模型环境和实验室规模硬件的策略 在任务 2 中。

• 联合调查员：韦恩·韦弗
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：386,490 美元
• 赞助商：桑迪亚国家实验室

摘要：

预计未来的微电网将具有较大的可再生能源渗透率。同时 这个功能很有吸引力，但它也带来了设计和控制方面的挑战 目前未解决。为了帮助解决这个困境，开发了分析方法 可再生能源渗透率高的微电网的设计和控制是普遍关注的焦点 本次活动。具体重点是 (1) 降阶微电网建模和 (2) 优化策略以促进改进设计和控制。此事将被调查 经过多年的过程，其中包括简化的微电网建模和控制， 单个微电网建模与控制、集体微电网建模与控制、 以及微电网（单个和集体）测试和验证。

微电网降阶建模 (ROM)

模型开发是微电网控制设计过程的第一步 并在保真度和计算费用之间进行权衡。 Models used for 基于模型的控制实施必须是实时的，同时具有足够的精度 从而可以最大化前馈信息以达到指定的要求。 本研究的预期结果是 (1) 将模型不确定性量化为 对降阶模型特别感兴趣的假设的函数 (2) 确定降阶建模的适当时间尺度，以及 (3) MATLAB/Simulink 微电网组件降阶模型库。对比 不同的微电网降阶建模方法和仿真结果 演示降阶微电网模拟。

微电网优化

Demonstrating microgrids with robust and high renewable penetration requires system-level 极端化。 This includes both its physical and control system designs.预期的 outcomes of this study are (1) energy-optimal design methods suitable for microgrid design and control and (2) integration of these strategies with the microgrid reduced 如上所述的订单模型环境。如何利用能源优化设计 用于微电网设计和控制。

• 联合研究员：劳拉·布朗
• 联合调查员：韦恩·韦弗
• 联合研究员：史蒂文·戈德史密斯
• 学院/学校：工程学院
• 系：计算机科学
• 奖励金额：1,907,135 美元
• 赞助商：美国国防部陆军研究实验室

概述：

此项目计划 (APP) 描述了分布式四年计划的第二年 基于代理的敏捷微电网管理。在第一年，团队评估了建模 可再生能源的预测和预测技术以及相关开发 案例研究。在第二年，团队将进一步开发模型和预测技术 以及开始实施模拟和硬件测试用例。

• 主题领域1：核心电力网络及控制技术研究 重点关注网络建模和控制方法、概念硬件评估 以及陆军作战模式的分析和识别。
• 主题领域 2：战术能源网络控制系统的建模和优化 重点关注短期负荷预测和模拟。
• 主题领域 3：研究重点是机器学习、长期预测和预测 负载。配电优化与分布式控制研究 系统。

• 联合研究员：史蒂文·戈德史密斯
• 联合调查员：韦恩·韦弗
• 学院/学校：工程学院
• 系：机械与航空航天工程
• 奖励金额：117,500 美元
• 赞助商：桑迪亚国家实验室

摘要：

利用之前的工作； MTU 开发并通过模拟演示了原型 协调微电网集体生命周期运行的多智能体系统 由独立的电源、负载和存储组成。 MTU已执行 不同组成和特性的直流微电网的模拟。 MTU 有 分析仿真结果，并开发候选架构和协议 基于代理的微电网控制。

目标：

该项目的执行将进一步推动与多智能体相关的技术创新 控制微电网集体的软件。微电网的微电网控制算法 将使用足球比赛结果的微电网模型来开发和完善集体 模拟已针对 MTU 测试台进行验证。然后将应用算法 模拟 SNL 硬件模型，最后针对 SNL 硬件测试台。

范围：

MTU 将在 Matlab/Simulink 模块中进一步开发基于代理的控制系统， 通过模拟进行测试和改进。一旦控制绩效目标达到 一旦实现，系统将被移植到位于 MTU 的多代理系统 (MAS) 并支持MTU测试台上的伺服环控制器进行评估。新Matlab 模拟将被定制和调整以控制 SNL 测试台模型并进行验证 在模拟中。 SNL 将把 MTU MAS 重新应用到 SNL 物理测试台上。周六夜现场将 与 MTU 合作实施和验证。共同努力将 确保 SNL 获得实现最终项目目标所需的技术 用于 SNL 测试台

所需的研究创新：

1. 识别代理信息学和直流非线性之间的控制系统性能问题 控制。由于全局计算需要来自各个点的输入，因此处理器速度 网络带宽可能主导协作协议的性能 依赖于非线性控制方法。研究必须确定计算和 将非线性控制移植到代理控制层的通信限制。
2. 研究用于增加互连数量的控件的缩放属性 直流微电网。由于地理因素，微电网之间的交易能力可能不可行 距离或通信时间延迟。还可能确定阈值 出于协作考虑，例如与 10 个或更少的微电网合作，由于 以满足全局计算需求。控制缩放结果应描述 在不同的时间尺度（秒、分钟、小时和天）进行适当的考虑。 可扩展性的其他考虑因素可能包括增加组件数量 在单个微电网内并增加微电网内组件的多样性。