基于Washout-filter方法的电力系统动分岔控制

电力系统中的分岔现象严重影响系统的稳定性和电压质量,为提高系统的稳定性和电能质量,对分岔现象的控制迫在眉睫。介绍了动分岔的相关理论和目前非线性系统中常用的两种分岔控制方法。重点论述了用Washout-filter法对电力系统的动分岔进行控制。研究表明:对系统进行动分岔控制后,施加控制前系统存在的两个动分岔点消失,并且很大程度上增加了系统的稳定运行域。理论分析和仿真结果相符,证实了该控制方法的有效性。

Washout-filter辅助的FitzHugh-Nagumo神经元放电行为的分岔控制

神经元是脑信息处理的基本单元.它通过动作电位来处理与传递信息.神经元放电活动的控制,从而控制神经系统的功能,是理论神经科学中最有吸引力的研究内容之一,并且具有极大的临床价值.鉴于神经元放电的动力学分岔机制,本文对应用washout filter辅助反馈控制方法对FitzHugh-Nagumo神经元放电行为的分岔控制进行研究,讨论其在神经元放电控制中的有效性以及控制增益和各种参数对于控制效果的影响.

二十辊轧机辊系耦合振动特性及振动控制

精密极薄带因具备高精度、耐腐蚀、优异表面光洁度等性能,被广泛应用于微制造、微电子等高技术领域。二十辊轧机辊系的耦合振动对极薄带的生产有着重要的影响。考虑到轧制工艺和润滑状态等变化形成非线性轧制界面,建立了一种二十辊轧机辊系耦合动力学模型。应用多尺度法求解主共振和内共振的幅频特性方程,分析了不同参数对幅频特性曲线的影响。基于奇异性理论探究了不同参数与系统分岔的关系。同时,根据李雅普诺夫一次近似稳定性判据,结合系统动相平面相轨迹图,对系统稳定性进行判断分析。然后,基于Washout filter控制器原理设计了一种状态反馈控制器,通过对系统进行状态空间表达式变换,分析了控制增益对幅频特性的影响。利用时域图、相位图、频谱图以及Poincaré截面图进行仿真对比,验证了所设计控制器的可行性和有效性,为二十辊轧机振动及其控制的研究提供了一定的理论指导。

飞行模拟器洗出算法多重滤波信号补偿优化研究

针对经典洗出算法在应用于飞行模拟器时存在的信号丢失以及适应性不强的缺陷,提出一种多重滤波信号补偿的洗出算法优化方案。分析经典洗出算法中信号丢失的环节,截取丢失信号并采取深度滤波策略进行深度滤波,依据人体感知误差与运动平台的动作余量,将多重滤波后的信号以自适应的比例分别补偿到洗出算法3个通道中,实现最大程度上减小信号损失,从而减少人体感知误差。对经典洗出算法和改进洗出算法进行对比仿真和试验,结果表明改进洗出算法有效降低了人体感知误差,减少了信号丢失,改善了相位延迟,同时充分利用了运动平台的工作空间,增加了动感逼真度。

洗出算法在控制补偿下的多通道结构优化

飞行模拟器的模拟逼真度在一定程度上取决于经典洗出算法的参数好坏,而其参数固定、信号缺失等弊端使洗出运动存在相位失真、延迟和错误暗示等诸多问题,导致飞行模拟逼真度不足。本文设计了多通道变参数滤波器结合模糊控制器实时改变其固定的截止频率;引入带通滤波器将输入信号与平动高频、中频、低频信号差分后经过二次滤波补偿缺失信号;结合平动高频信号中掺杂少量的低频信号经过滤波、角度转换环节补偿洗出角位移。通过Simulink建模仿真对改进算法进行验证,结果表明,改进后的算法较经典洗出算法平台运动空间更大、持续加速度模拟度更高,优化了相位延迟、错误暗示等问题,提升了飞行模拟逼真度。

基于虚拟同步发电机和无源性控制的DFIG机侧控制策略

传统的双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)矢量控制因其惯性与电网频率波动解耦而不能为电网提供额外的有功功率支持,为此在DFIG转子侧变流器控制中引入一种改进的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略。针对传统VSG控制存在的频率偏差问题,通过在有功下垂环节中加入一个Washout滤波器,实现了在不需要增加额外2次控制回路情况下就能使频率保持在工频50 Hz附近。同时,为解决传统VSG中电压电流双环控制中内环电流PI控制存在的动态响应有限、鲁棒性不强等问题,首次在内环电流控制中引入了基于端口受控的耗散哈密顿(port controlled Hamiltonian with dissipation,PCHD)模型的无源性控制(passivity-based control,PBC)方法,设计了转子侧变流器的无源性控制器。最后,搭建了DFIG仿真系统进行实验验证,结果表明了本文所提控制策略的有效性和优越性。

6自由度平台的Washout滤波器设计及试验研究

现代运动模拟器通常采用并联6自由度平台作为运动系统。由于平台的运动范围有限,就需要运用Washout滤波器,将实际运动转换成模拟器能够实现的信号。首先,设计经典Washout滤波器,对于高通加速度通道,平移和侧移方向都采用二阶高通滤波,升沉方向采用三阶高通滤波;倾斜协调通道纵向和侧向都选择二阶低通滤波器;高通角速度通道的3个方向都采用二阶高通滤波器。仿真证明Washout滤波算法能够提高模拟逼真度。然后,通过分析滤波器的自然响应频率和输出信号之间的关系,总结出Washout滤波器自然响应频率的选择原则。最后,在6自由度平台上针对所设计的滤波器进行试验。试验证明,所设计的Washout滤波器达到了预期的设计要求。

基于Washout滤波器的虚拟同步发电机新型控制方法研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略能使逆变器模拟同步发电机运行机制,有利于改善系统稳定性,已成为逆变器控制技术的热点问题之一。首先对VSG的结构进行详细的分析,包括电压电流双环的解耦控制、有功功率和无功功率的下垂控制以及同步发电机的建模等。然后在此基础上提出了一种基于Washout滤波器特性的新型VSC控制方案。最后通过Matlab仿真结果验证了所提的VSG控制方法的有效性和可行性,并说明了新的控制方案可以改善微电网系统的频率与电压,提高微电网的适应性和电能质量。

质量-弹簧-带摩擦自激振动系统的分岔特性及其控制研究

为了深入研究摩擦自激振动系统的非光滑动力学机理,建立了含有Stribeck摩擦模型的具有代表性的质量-弹簧-带摩擦自激振动系统非线性动力学模型。利用数值仿真方法分析了自激振动系统在不同参数下的分岔特性,仿真结果表明:进给速度、阻尼系数和动静摩擦系数比均是影响系统运动状态的主要因素;进给速度较低时系统进行准周期振动,当进给速度达到0.4944时,系统开始出现超临界Hopf分岔现象;阻尼系数和动静摩擦系数比变化时系统有与进给速度变化时类似的特性。针对系统中存在的分岔现象,提出了Washout滤波器方法对其进行分岔控制。对比引入Washout滤波器前后系统的相图,得到Washout滤波器能使受控系统的自激振动振幅明显减小,拓扑结构得到明显改善,这间接的表明了在原系统中加入Washout滤波器设计的非线性控制器对摩擦系统进行分岔控制是一种比较有效的方法。

基于并联机构运动范围的自适应洗出算法

由于传统的自适应洗出算法中各通道之间没有联系,只能以牺牲动感模拟逼真度为代价来保证运动平台在复合运动下各作动筒不超过其运动限制。为解决这一问题,提出了一种将运动平台在当前位姿下各自由度的运动范围引入到自适应洗出算法代价函数中的改进方法。该方法减小了由于复合运动造成的作动筒超限的可能性,使得洗出算法的参数能够更加开放,提高动感模拟的逼真度。通过起飞和着陆数据进行验证,结果表明该方法能够充分利用运动平台的运动空间,拓展了动感信号复现的频宽,提高了动感模拟的逼真度。

大型特种车驾驶模拟系统体感算法研究

针对大型特种车的运动特点,建立了车体与动感平台坐标之间的转换关系,研究了与之相适应的体感模拟滤波算法,并用该算法对模拟信号和虚拟车辆的运行输出信号进行计算分析;通过滤波实例和人体对运动感觉的评价模型,验证了该算法计算输出结果能够在六自由度动感平台上实现,并为驾驶员提供逼真的运动感觉,达到预期效果.

Ghostburster模型鞍结分岔点附近放电模式的转迁控制

在不同的电流刺激下,ghostburster模型表现出周期放电、混沌簇放电、周期簇放电等多种放电模式.其中,周期放电和混沌簇放电之间的转迁是通过极限环的鞍结分岔实现的.应用washout滤波器实现了ghostburster模型鞍结分岔点周围放电模式的转迁;并通过快慢系统分解方法分析了放电模式转迁的内在机制.研究发现快子系统固定点的鞍结分岔和快子系统从周期一极限环转换到周期二极限环的临界点在树突产生不完全放电过程中起到关键作用.Washout滤波器的加入改变了树突膜电位极大值的分岔点的位置,从而改变了ghostburster模型的放电模式.

飞行模拟器洗出算法的改进及实现

为了使飞行模拟器能够在有限的工作空间内为飞行员提供逼真的动感,针对Stewart运动平台,研究了与之相应的体感模拟算法(洗出算法).针对经典洗出算法存在的缺陷提出了相应的改进方案,同时基于Matlab-Simulink建立数学模型,在此基础上,做了飞行动作曲线的仿真和分析.通过对比分析改进前后的洗出算法,验证了改进后洗出算法的准确性和有效性.

PWM型DC/DC变换器的Washout滤波器混沌控制方法

研究如何利用Washout滤波器控制技术来控制PWM型DC/DC变换器中的混沌现象.首先分析了利用Ott-Grebogi-Yorke(OGY)方法对DC/DC变换器进行混沌控制存在的不足,然后以H啨non系统为例说明了如何利用Washout滤波器进行混沌控制.最后,应用Washout滤波器对两种采用不同控制策略的DC/DC变换器实施控制,将其从混沌状态控制到周期状态.理论分析和计算机仿真表明,该控制技术不但可以很好用于DC/DC变换器中的混沌控制,而且能够克服OGY方法的不足.

飞行模拟器经典洗出算法参数选择研究

为了保证Stewart平台能够在其工作空间内为飞行员提供逼真动感,对经典洗出算法的参数选择方法进行了研究。通过对二阶、三阶线性高通滤波器和二阶线性低通滤波器阶跃响应的分析,得出滤波器参数与阶跃响应之间的解析关系。并以此提出一种基于滤波器时域响应的滤波器参数选择方法,即对滤波器的各个参数在某一范围内进行定步长搜索,从而选择产生最优时域响应的滤波器参数。利用飞机起飞期间的飞行仿真数据和Stewart平台对其进行了实验验证,结果表明利用该方法选择的参数能充分利用Stewart平台的工作空间为飞行员提供逼真动感。

规范形Qi系统的Hopf分岔分析及控制

文章研究了一个Qi系统的Hopf分岔控制问题.根据计算的极限环曲率系数,判定原系统的Hopf分岔类型,并采用washout滤波器控制该系统的分岔行为.首先讨论了控制器的线性增益对Hopf分岔点位置的影响,然后引入规范形计算方法,求出受控系统的Hopf分岔规范形.分析了规范形中系数对控制参数的选择原则所产生之影响,以及对Hopf分岔类型及极限环幅值的影响.理论和仿真结果表明,控制器的线性增益能使原系统的Hopf分岔点延迟或消失,而非线性增益能则改变极限环的稳定性和极限环幅值的大小.最后把washout滤波器和线性控制器的控制效果作了对比,发现washout滤波器比之线性控制器具有一定的优势.

H桥变换器的Washout滤波器混沌控制方法

为了对H桥变换器工作过程中出现一系列复杂行为进行有效控制,将Washout滤波器混沌控制技术引入到H桥变换器中,分别对H桥作为直流斩波器和逆变器时出现的混沌现象进行控制,同时分析了系统参数未受扰动和受扰动时的混沌控制效果。根据引入混沌控制后系统的离散迭代模型得到了系统的Jacobian矩阵,并推导了Washout滤波器混沌控制的控制系数的限定条件。数值仿真结果表明,该方法能够对H桥变换器两种工作形式中出现的混沌行为进行有效控制,并且在系统参考受扰动时也能表现出一定的鲁棒性和抗扰性。

导轨爬行分岔的Washout滤波器控制

利用Washout滤波器技术控制机床导轨系统爬行时出现的Hopf分岔现象。根据需要引入的Hopf分岔点来选择控制点,按Hopf分岔条件确定Washout非线性控制器的线性增益和非线性增益系数,将系统的亚临界Hopf分岔控制为超临界Hopf分岔,使得受控机床导轨系统爬行时振幅降低为原来的14%。理论分析和仿真表明了该控制方法的有效性。

基于Washout滤波器的Van der Pol-Duffing系统的Hopf分岔控制

对一类Van der Pol-Duffing系统进行Hopf分岔分析,并基于Washout滤波器设计状态反馈控制器,讨论控制增益对Hopf分岔的存在性及其极限环幅值的影响.结果表明,选取适当的控制增益可以控制Hopf分岔的发生并改变极限环幅值的大小.

风能变换系统在电网频率调节中的应用仿真

随着不参与电网调频的变速风能变换系统(WECS)在电网中比例增大,系统频率调节成为重大问题。针对提出了一种新的方法优化了变速风能变换系统(WECS)在电网频率调节中的应用。首先对惯性控制进行改进,将调频功能加入到WECS中;再根据WECS短时间内可以一定范围内任意调节输出有功功率的特性进行改进,使WECS在频率暂态开始时起到更大的作用;然后,再使WECS与传统调频机组协调工作,弥补WECS只能短时支持频率调节的缺陷,使系统频率暂态恢复过程有功功率的注入更合理,减小了频率波动幅度,优化了WECS输出有功功率曲线,完成了WECS的转速恢复。最后给出仿真结果与分析。