Controlling Chaotic Cscillations with Input-Output Linearization

In this paper, the nonlinear control of chaotic oscillations was investigated by using the input output linearization control method. The chaotic attitude of a kind of spacecraft was discussed. It is demonstrated that the input output linearization control law is the nonlinear version of the parametric open plus closed loop control law.

基于输入输出线性化的三电平Boost PFC控制策略

针对传统双闭环控制动态调节时间过长的问题,提出了一种基于输入输出线性化的三电平Boost PFC变换器控制策略。首先,分析了三电平Boost PFC变换器的工作模态,建立了状态空间方程;然后,推导出三电平Boost PFC变换器输入输出非线性模型,判断线性化的可行性,进而对系统进行线性化;最后,利用经典控制理论设计控制器,并增加电压平衡控制,保证变换器的中点电位平衡。仿真结果表明:负载恒定时,输入电流可跟随输入电压相位变化并保持正弦波形,电流波形更为平滑;负载跳变时,电压电流调节迅速,输出电压除纹波稍有变化外,电压平均值保持恒定。证明了所提控制策略具备良好的动、静态特性及强鲁棒性。

双输入Buck变换器的单周期控制

在可再生能源联合发电系统中,采用单个多输入直流变换器(MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。MIC通常需要进行能量管理以实现可再生能源的优先利用,因此采用MIC构成的可再生能源联合发电系统是一个典型的多输入-多输出的耦合系统,其闭环设计复杂。因此本文针对双输入Buck变换器,提出单周期控制方式来消除环路之间的耦合。同时本文还提出了模式切换电路以实现各个模式之间的平滑切换,并推导了双输入Buck变换器在不同工作模式下的单周期控制小信号模型。由该小信号模型可知,采用单周期控制无需电流调节器,而且电压调节器在不同工作模式下的设计条件相同,因此调节器的设计大大简化。最后本文设计制作了一台800W的实验样机,实验结果验证了所提出单周期控制方法的有效性。

闭环增益成形算法在舵阻摇系统中的应用

给出了单输入多输出(SIMO)系统即被控对象为非方阵情况下的闭环增益成形控制算法。考虑到舵阻摇系统的闭环传递函数阵一定是奇异的,以及具有1个输入控制2个输出的特点,在保证其中1个输出尽量小而另1个输出跟踪输入的前提下,将闭环传递函数阵即补灵敏度函数阵设为具有一阶惯性的奇异阵,设计出鲁棒控制器。研究并建立舵阻摇系统的非线性模型,并在Matlab中通过编写S函数来实现。用设计好的控制器对非线性模型进行仿真,运用Simulink工具箱得到仿真曲线,从仿真曲线可看出此控制器具有良好的鲁棒性能。通过分析并比较阻摇前和阻摇后的各组仿真曲线,算出减摇率在50%左右,减摇效果较好。

双回路控制系统PI/PID控制器的解析设计

针对化工双输入输出时滞过程,基于常用的双回路控制结构提出一种解析地设计PI/PID控制器的方法.根据鲁棒控制H2最优性能指标,提出实际期望实现的系统传函矩阵中的对角元.考虑到两个闭环之间的耦合作用,引入动态解调因子设计最优双回路控制器,采用数学有理逼近的方法得到其实际可执行的PI/PID形式.分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,给出基于谱半径的稳定判据.通过仿真实例验证了文中方法相对于近期发展的数值化设计方法的优越性.

非参数模型预测控制系统的预测二次稳定性

提出了预测二次稳定性（ＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＱｕａｄｒａｔｉｃＳｔａｂｉｌｉｔｙ，ＰＱＳ）概念，利用有界不确定对象的非参数模型和预测状态反馈，研究了系统ＰＱＳ成立的充要条件，并从理论上给出了严格的证明，同时给出了确定反馈阵的Ｒｉｃｃａｔｉ不等式．证明了具有ＰＱＳ系统的闭环输入输出稳定性，从理论上解决了一类简单。

闭环系统的Riesz基生成问题

研究无穷维线性系统的本征值分布以及系统广义本征元的 Riesz基生成问题 .对于输入、输出空间均是无限维空间和输入、输出算子均是无界算子的闭环系统 ,采用基扰动的方法 ,给出了系统广义本征元生成 Riesz基的充分条件 ;

基于攻击增益的工业控制系统物理层安全风险评估

通过借鉴多输入多输出(MIMO)系统中变量配对的思想,基于相对增益阵列(RGA)设计衡量闭环状态下每个输出对不同攻击输入的敏感程度的指标,即闭环攻击增益矩阵.结合逼近理想解(TOPSIS)法,提出定量分析工业控制系统物理层安全风险的评估方法.通过精馏塔实验平台的案例分析,直观地展现攻击效果,验证闭环攻击增益矩阵的正确性,得出控制回流比的设备区域在该控制系统物理层中安全风险最大.实验结果表明,该评估方法能较全面地结合被控对象的客观属性,科学合理地量化评估工业控制系统物理层中潜在的安全风险.

电感磁芯软饱和特性约束下三相LCL型并网变换器单环控制稳定性分析与设计

磁粉芯材质电感具有软饱和非线性特性,其感值随电流变化而改变。在三相LCL型并网系统中,三相交流滤波电感呈现时变不对称特性,导致控制系统模型之间存在交叉耦合,传统单电流环控制的稳定性设计可能失效。为此,该文考虑磁粉芯电感的软饱和特性,研究三相滤波电感的时变交错非线性特性,并采用广义奈奎斯特稳定判据,分析三相LCL型并网变换器在两相静止坐标系下的谐振分布特性,提出单电流环控制下的稳定设计约束。最后,仿真和实验结果验证理论分析与设计的正确性和有效性。

考虑外源投入及非期望中间产出的中国区域工业循环经济效率评价

通过构建包含正向生产过程和逆向废弃物处理过程的两阶段工业循环经济效率评价指标体系,运用考虑外源投入和非期望要素的两阶段数据包络分析(DEA)模型,对中国30个省份(不含西藏和港澳台地区)2010—2015年的循环经济效率进行实证分析。研究结果表明:(1)各地区2010—2015年的循环经济整体效率偏低,平均值为0.774,且省际间效率差异较大。(2)导致区域间循环经济整体效率偏低的主要原因是逆向废弃物处理阶段效率水平低下。(3)分区域来看,东部地区因正向生产效率低下导致整体效率水平最低;中部地区整体效率水平最高,在一定程度上实现了两个子阶段的协调发展;西部地区整体效率水平与中部相当,但其逆向废弃物处理效率则明显偏低。

动态乘数-加速数模型的输出反馈控制问题的讨论

利用状态空间法对动态乘数 加速数模型能否设计输出反馈控制问题进行了讨论。从而得出:在一般情况下,无法对该系统设计一个输出反馈控制G(t)=HY(t);但对于特殊情况(G(t)<0),可以对该系统设计一个输出反馈控制G(t)=HY(t),使开环系统由不稳定变为闭环系统稳定,并给出了可以实现输出反馈控制的条件。

一类非线性系统的子空间预测控制

基于组合建模思想 ,处理非线性系统的建模问题 ,并将子空间预测控制推广到一类非线性状态空间模型描述的系统 ,首先将非线性受控对象进行输入输出线性化处理 ,然后辩识等价的线性模型 ,最终对此线性对象应用高级控制策略 .当实际对象与线性化环节失配时 ,受控过程 +线性化环节不具备理论上的线性关系 ,存在鲁棒性问题 .通过数字仿真 ,验证在有失配的情况下所建议方法的有效性及鲁棒性 .

两输入两输出(TITO)系统的基于频域的闭环辨识方法

提出了一种面向工程应用的两输入两输出(TITO)过程的在线闭环辨识方法。该方法首先通过两个设定值阶跃测试估出频率响应,然后再通过在频域中多个点处模型匹配辨识出过程的传递函数矩阵。该辨识方法只需要过程的输入输出响应数据,不需要过程动态特性的先验知识。典型的TITO过程的仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。

三相并网逆变器闭环输出阻抗建模及其优化

变压器漏感、线路阻抗等导致实际电网存在阻抗,并网逆变器输出阻抗与电网阻抗不匹配容易导致并网逆变器的稳定性变差,甚至不稳定。采用阻抗稳定判据对系统稳定性分析时,研究并网逆变器的闭环输出阻抗特性至关重要。首先在静止坐标系中建立了并网逆变器的闭环输出阻抗模型,并对电网存在阻抗情况下系统稳定性机理进行了研究。针对数字控制系统中计算延时和PWM调制等效延时对闭环输出阻抗的影响,提出了一种阻抗优化方法,以增大闭环输出阻抗幅值,提高系统的稳定性。采用改进阻抗的方法,以网侧存在RLC阻抗为例,对并网逆变器的稳定性进行了分析以及实验验证,结果表明所提出方法的正确性和有效性。

多基站协作的闭环宏分集发射方案的最优设计

针对在多个基站联合服务一个移动用户,并且基站和用户均配置多天线的应用场景下,该文研究了多基站协作预编码的最优设计问题。首先基于系统均方误差函数最小化准则建立了数学模型;进而对该数学模型进行等价变换。等价变换后,需要求解的问题变成了由原始问题的对角块矩阵中所有非零元素组成的列向量求解;最后利用拉格朗日乘子法对变换后的问题进行求解,最终得到问题最优解的解析表达式。基于该解析表达式,设计了一个联合优化多点协作发射机与接收机的迭代算法。计算机仿真表明,所提方案在系统误比特率、误符号率以及系统频谱效率方面都有着明显的增益。

一类改进的动态乘数——加速数模型的反馈控制

利用控制理论讨论了开环经济系统改进的动态乘数——加速数模型的输出反馈控制问题,从而得出该系统在一定条件下可以设计一个输出反馈控制G(t)=HY(t),使开环系统由不稳定变为闭环系统稳定,并给出了可以实现输出反馈控制的条件。

带输入饱和的耦合波方程的边界反馈镇定

考虑通过位移耦合的波方程的边界状态反馈控制问题.假设边界状态反馈控制具有输入饱和约束.首先引入一个辅助系统消除输入饱和约束的影响,然后应用Lyapunov函数方法设计边界反馈控制器,证明闭环系统的指数稳定性.此外,借助Galerkin方法证明闭环系统解的存在唯一性.该结果推广了已有文献中关于单个波系统边界反馈镇定性的结果.

一种基于神经网络跟踪控制的稳定性分析

本文针对一种标准形式的未知非线性系统的输出跟踪控制构造了一种基于多层前馈神经网络的非线性学习控制系统，并利用ＢＰ学习算法训练好的神经网络构造了一个自适应输出跟踪控制结构，然后，证明了其闭环系统是稳定的，且其输出跟踪误差收敛于希望输出的δ－邻域。最后，用仿真实例证明了该方法是有效的。

双馈入VSC并网系统单输入单输出传递函数建模与稳定性分析

为克服多电压源型换流器(voltage-sourceconverter,VSC)并网系统阶数高、稳定机理分析复杂等问题,该文基于并网VSC系统单输入单输出(single-inputsingle-output,SISO)传递函数模型,将高阶次的多馈入VSC并网系统降阶为一维低阶系统,简化多馈入VSC并网系统建模与稳定性分析过程。以双馈入VSC并网系统为例,该文推导双馈入VSC并网系统SISO传递函数模型,分析双馈入并网系统VSC间产生耦合的原因,揭示交流电网强度与锁相环带宽影响双馈入VSC并网系统稳定性的机理。分析表明,当双馈入VSC并网系统的控制参数相同时,联络线阻抗使得并网系统VSC之间产生耦合,进而增大SISO传递函数的初始幅值,导致相同电网强度下双馈入VSC并网系统较单馈入VSC并网系统更易失稳。而当双馈入VSC并网系统控制参数不同时,锁相环动态使得并网系统VSC间通过电网阻抗产生耦合,SISO传递函数幅值裕度将随锁相环带宽向有较大锁相环带宽VSC靠近时减小,即双馈入VSC系统锁相环带宽越接近于带宽较大的一方,SISO传递函数幅值裕度越低,系统越易失稳。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型进行频域和时域仿真,验证所提出SISO传递函数模型与机理分析的正确性。

基于多输入多输出系统循环流化床锅炉床温智能辨识方法

床温是循环流化床(CFB)锅炉的重要参数,本文采用多输入多输出系统闭环辨识方法,得出以CFB锅炉给煤量与一次风量变化为输入,床温与主蒸汽压力为输出的两输入两输出系统模型。将某矸石电厂300 MW CFB锅炉闭环自动控制下的现场运行数据用于模型参数辨识,利用标准粒子群优化算法智能辨识寻优得到床温多变量系统的最佳模型参数。最后通过现场实际运行数据验证了所建模型的有效性。