基于PWA模型的混杂系统优化控制

针对混杂系统非线性和非一致连续的复杂特性,使用混杂系统描述语言(HYSDEL)建立能以任意的精确程度描述非线性系统特性的分段仿射(Piece Wise Affine,PWA)模型并采用模型预测控制对系统进行优化。通过对具体实例的仿真研究,结果表明优化控制方法是有效的。

混杂系统的研究进展

混杂系统理论和应用是近年来的一个研究热点.在介绍混杂系统概念的基础上,对混杂系统研究中的常用模型进行分类比较,并对混杂系统的性质分析和混杂控制设计中的主要内容和主要研究方法进行总结,最后对今后的研究方向做了总体展望.

利用混杂系统理论进行电力系统建模的研究

描述了电力系统离散事件与连续动态相互作用的混杂行为,介绍了离散事件系统的模型工具Petri网与混杂系统的模型工具可编程赋时Petri网。提出了利用可编程赋时Petri网来建立混杂电力系统模型的方法。该方法将复杂的电力系统分成离散状态逻辑层和连续动态层来描述,由逻辑层进行协调各连续动态系统的模式切换。同时,文中给出了一个利用可编程赋时Petri网对具有有载调压变压器的简单电力系统的建模实例,并利用多Lyapunov函数方法进行了系统的逻辑切换稳定性分析。仿真结果表明了在有载调压变压器能够调节的范围内,系统的模式切换是稳定的,以此证实这种建模方法的有效性。

新型容错逆变器的混杂系统建模与故障诊断

考虑到传统开关函数模型只对逆变电路的控制变迁进行分析而无法描述电路的条件变迁,容易丢失电路在条件变迁过程中所表现出的故障信息,从而影响故障诊断的实时性和准确性。电力电子电路是典型的混杂系统,文章建立了一种新型容错逆变器的混杂系统模型,在此基础上提出了故障事件辨识向量的概念,并将其应用于逆变器故障的分析,仅通过故障事件辨识向量对逆变电路变迁过程中的故障事件进行辨识来完成故障诊断,对于电路变迁过程中的正常事件辨识不予考虑,减少了控制系统的数据处理量,提高了故障诊断的实时性和可靠性,实验验证了所提方法的可行性和有效性。

基于混杂系统模型和事件辨识的电力电子电路故障诊断

该文建立了一个基于混杂系统理论的电力电子电路数学模型;然后将电路的各个运行状态抽象为离散事件;并在该模型的基础上提出了基于混杂系统事件辨识的故障诊断方法和它的实现步骤。该方法具有实现简单、诊断率高、通用性较强的优点。文章最后通过 Buck 电路的故障诊断实验验证了该方法的可行性和有效性。

基于混杂系统的DC-DC变换器建模与控制

电力电子电路作为开关型切换系统,其连续时间变量与离散事件相互混杂、相互作用,因此也是一个混杂系统。运用混杂系统的相关理论,给出了对二阶DC/DC变换器在连续工作模式(continuous current mode,CCM)下统一的混杂系统模型。运用Lyapunov直接法分析系统稳定性,根据稳定条件,提出了一种新型的类滑模控制策略,并以Boost电路为例进行了仿真和实验研究,验证了该方法的有效性,同时提出了改进措施,以满足实际应用需要。因此,与传统的状态空间平均法相比,基于混杂系统理论构建的模型中没有线性近似处理,理论上可以得到比较精确的模型,实现对电力电子电路进行更好的分析与控制。

基于混杂系统模型的DC/DC电力电子电路参数辨识

基于混杂系统理论构建了电力电子电路的混杂系统模型,并基于该模型提出了电力电子电路参数辨识的一种方法,可应用于故障趋势判断和预知维护。文中给出了6种DC/DC电路的混杂系统模型,并以Buck电路的滤波电感、滤波电容及其等效串联电阻的参数辨识为例,通过实验验证了这一方法的有效性。

基于混杂系统DC-DC变换器的永磁风电并网系统直流母线电压稳定控制

为了提高基于固态变压器的永磁风电并网系统中直流母线电压的稳定性,在低压直流侧,通过双向DC-DC加入超级电容器。文章基于Boost电路建立混杂系统模型,引入类滑模控制策略,利用超级电容器的快速充放电特性,提高直流电压的稳定性。仿真研究表明,在风速改变和电网电压跌落两种工况下,直流侧电压波动、超级电容器充放电电压和充放电电流均变小。该方案可以快速准确地抑制直流母线电压波动,改善并网风力发电机组的电能质量和稳定性。

一类混杂系统的推广自动机模型及其仿真

通过分析混杂系统的特点,以混杂系统自动机建模理论为基础,结合一种特殊的并行投影结构(Projection Construct),提出了针对混杂系统的推广自动机模型。该模型着眼于连续状态空间的划分。并行投影结构有效的处理了离散事件动态子系统和连续变量动态子系统之间的接口问题。该方法获得的混杂系统模型由图形的方式表示,简单直观。最后用两个实例介绍了推广自动机模型的建模过程,并借助Matlab环境中的Stateflow工具箱,对模型进行了仿真,结果表明该模型能够很好地解决混杂系统中离散部分和连续部分的同步协调问题。

基于混杂系统的温室天窗温度系统建模

温室天窗温度系统可以看作是一个混杂动态系统,由于天窗的动作与控制对象温度之间的关系可以通过温度状态的值和操作约束来确定。在建立温室温度系统机理模型的基础上,将对于温度控制的操作约束和温室天窗开关动作等以命题逻辑表述,并将这些命题逻辑转化为混合整数线性不等式,然后引入辅助变量,将辅助变量和不等式约束统一到温度系统的离散状态空间模型中,构成了温室天窗温度的混杂逻辑动态模型。仿真试验表明,所建立的温度混合逻辑动态模型能较好模拟和控制室内温度。

混杂系统故障诊断方法综述

评述了混杂系统故障诊断方法的发展状况。首先介绍了混杂系统故障诊断问题的研究背景,然后介绍了主要的混杂系统的故障诊断方法,分析了各种方法的特点,随后介绍了一些典型的应用实例,最后探讨了这一研究领域中有待进一步研究的问题和发展趋势。

基于混合逻辑动态模型的混杂系统预测控制

针对过程工业控制对象的混杂特性 ,采用基于混合逻辑动态模型的预测控制策略。给出混杂系统的建模方法 ,并对其稳定性进行分析。仿真结果表明基于混合逻辑动态模型的预测控制能使混杂系统跟踪设定值并满足操作约束 。

一类混杂系统的鲁棒性分析与控制(英文)

对一类离散状态存在不确定性扰动的混杂系统进行了鲁棒稳定分析 ,并针对离散状态不确定性扰动对系统的影响给出了切换控制及各个子控制器的设计方案 ,保证了整个系统的鲁棒稳定性 .

基于混杂系统模型的航空器4D航迹推测

为实现对未来大流量、高密度、小间隔条件下空域实施管理,4D航迹推测是国内新一代空管自动化系统最为核心的一项技术。首先基于飞行剖面不同飞行阶段的航空器动力学模型,构造了在不同飞行阶段之间转移,而在同一阶段航空器重量、校正空速、高度和距离等状态连续变化的混杂系统模型。通过温度和风速风向修正航空器真空速及地速,利用混杂系统递推法求解航空器4D航迹。实际算例表明,本文提出的混杂系统模型推测得到的水平航迹和垂直剖面能够准确地反映航空器的飞行状态变化,单架航空器4D航迹推测计算时间可以控制在2 s以内。

基于数据驱动的混杂系统建模与优化控制研究

针对一类非线性、多变量的工业过程,提出了一种基于数据驱动的多输入多输出混杂系统模型辨识方法和基于多参数规划的实时非线性预测控制方法。该方法采用高维数据空间的聚类划分方法,成功实现了MIMO形式的分段仿射含输入自回归(PWARX)模型的辨识;利用混杂系统的HYSDEL建摸语言及其编译器工具,将得到的MIMO-PWARX模型转化成非线性的分段仿射(PWA)模型,采用多参数规划的方法,设计基于PWA模型的预测控制器。该方法实现了从过程数据中挖掘出系统的混杂模型的信息,自动生成复杂过程的PWA模型,并实现了实时的非线性预测控制。最后利用该方法成功实现了四容水箱非线性多输入多输出过程模型的在线控制,得到较好的控制效果。

混杂系统研究综述

混杂系统的提出是由于离散事件系统深入研究和现代工业过程控制的需要.本文综述了混杂系统研究现状和需进一步研究的课题.

混杂系统优化控制的动态规划方法研究

研究了末态自由、时间一定的混杂系统的最优控制问题 .提出了基于可达网络的混杂系统优化控制的动态规划方法 .这种方法能够给出问题的全局最优解 。

生产线混杂系统在MATLAB下的仿真和分析

生产线动态过程显著地表现出连续和离散并存的混杂特征,建立合适的生产线混杂系统模型和分析方法无论从生产安排还是从机床负荷考虑都具有重要意义。提出了生产线的混杂建模及其在MATLAB下的Simulink和Stateflow混合仿真平台构建仿真模型的方法,在此基础上,给出了生产线混杂系统的稳定性分析原理,仿真实例表明研究方法的可行性和有效性。

带钢-辊子-柔性支承混杂系统动力学建模与耦合振动研究

基于广义Hamilton原理建立带钢连续热镀锌生产线镀锌段带钢-辊子-柔性支承混杂系统的数学模型,线性化后利用实模态理论得到系统的特征值问题。以某镀锌线为例,用数值方法研究带钢横截面积和初始张力对系统特征值和特征向量的影响、参数变化引起的模态跃迁、模态局部化现象和系统的耦合振动特性,以及考虑柔性支承时组成系统的各子系统间的耦合作用及子系统特性对混杂系统特性的影响。发现带钢子系统特性支配着混杂系统特性,转动振动子系统和柔性支承只在各自的共振区对混杂系统有显著影响,不仅在跃迁点附近子系统之间耦合强烈,在两相邻偏转点之间,即远离偏转点时亦有较强耦合。据此可借助对子系统的修改(或调节系统运行参数)来最大限度地改变总体系统特性。

混杂系统理论及其在电力系统的应用前景

简述了混杂电力系统的现状，探讨了混杂动态系统理论在电力系统应用前景。