基于切换系统的独立微电网稳定控制设计

独立微电网是一个复杂的非线性系统,为解决典型光储柴独立微电网在能源约束下存在控制单元切换的问题,提出将非线性切换系统理论应用到主从控制下的主控单元切换问题上。首先,当主从控制下的储能系统和柴油发电机分别作为主控单元时,将它们视为两个子系统,建立非线性切换系统模型。然后,应用多Lyapunov函数法分析切换系统的稳定性,同时利用backstepping方法分别设计子系统的非线性控制器,保留系统的非线性特征。最后,采用美国国家能源实验室开发的仿真软件中的硬充电策略作为切换策略,保证切换过程中系统的稳定性。通过MATLAB仿真证明了所设计方法的有效性。

不确定电液伺服系统的时变输出约束自适应滤波控制

针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具有较好的瞬态和稳态性能;设计径向基函数(RBF)神经网络及权重自适应学习律,在线逼近由模型不确定性和未知干扰组成的复合干扰,并将逼近值用于反馈控制;采用二阶指令滤波反步法设计状态反馈控制律和误差补偿机制,避免反步设计中“计算爆炸”的问题,同时消除滤波误差,提高系统位置跟踪精度;依据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统中所有误差信号的收敛性。仿真结果表明:系统的稳态误差在所提方法下约为3.48×10^(-8)m,相比于其他控制方法,跟踪误差始终约束在时变的约束边界内,跟踪精度和控制性能均得到提升。

基于Lyapunov函数方法的时滞车辆纵向跟随控制

应用向量Lyapunov函数方法和比较原理,基于非线性车辆动态耦合模型,研究具有时间滞后的车辆跟随系统的指数稳定性问题,得到了车辆跟随系统的指数稳定性判据.根据滑模控制策略确定了车辆跟随系统的纵向控制规律,基于稳定性准则设计了车辆纵向跟随控制器参数.仿真结果表明,基于该方法设计的车辆纵向跟随控制器能使跟踪误差具有较快的收敛率.

具有非光滑Lyapunov函数控制系统的反馈控制器设计及仿真

研究了Lyapunov函数为一类非光滑函数——极大值函数时,控制系统反馈控制器设计中的数值计算问题,并给出了对系统进行分段常数反馈控制的具体实现方法和步骤.仿真实验结果表明了该控制方法的可行性和有效性.

二自由度耦合非线性随机系统的最大Lyapunov指数和稳定性

利用摄动方法讨论了一类耦合二自由度非线性系统，在小强度白噪声参数激励下系统运动模态的稳定性，获得了系统扩散过程的稳态概率密度的渐近表达式，由此获得了系统运动模态几乎必然稳定的充分必要条件。

谐和与随机噪声作用下二阶参激系统的Lyapunov指数

研究了二阶线性系统在谐和与随机噪声联合作用下的主共振响应和稳定性问题。用多尺度法分离了系统的快变项,讨论了系统的阻尼项、随机项等对系统响应的影响。用路径积分法求出了系统的稳态概率密度,从而求出了系统的最大Lyapunov指数,由最大Lyapunov指数可得系统几乎必然稳定的充分必要条件。数值模拟表明文中提出的方法是有效的。

基于Lyapunov方法的鲁棒稳定性条件

分别针对具有非结构不确定性、强结构不确定性线性离散系统,利用lyapunov方法进行讨论,给出了相应系统的鲁棒稳定性判别条件,并通过算例进行了验证。

基于Lyapunov的客车稳定域估计

针对平面稳定域在评价车辆稳定性方面的不足,提出了客车空间稳定域的一种估计方法.建立了包含Pacejka轮胎魔术公式的客车三自由度非线性动力学模型,通过仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性.基于客车非线性动力学模型,构建了系统Jacobian矩阵,应用霍尔维茨(Hurwitz)判据分析了车辆系统稳定性随前轮转角变化情况以及车辆的临界状态.在构建客车系统二次型能量函数的基础上,利用Lyapunov法和车辆系统稳定特性确定了客车空间稳定域.客车在满载条件下的蛇形试验结果表明:应用上述方法确定的客车行驶稳定域能够较好地表征车辆系统稳定性,可为客车操纵稳定性评价和控制提供有益参考.

二自由度耦合线性随机系统的最大Lyapunov指数和稳定性

利用摄动方法和 Fokker- Planck算子及其伴随算子的特征函数展开法 ,讨论了两个模态都处于临介状态的耦合二自由度振动系统 ,在小强度的非高斯噪声参数激励下系统运动的稳定性 ,获得了系统扩散过程的稳态概率密度的渐近表达式 ,建立了系统最大 Lyapunov指数的渐近表达式 ,由此获得了系统运动模态几乎必然稳定的充分必要条件。

一类具有Ornstein-Uhlenbeck过程的水母模型

为探究随机扰动对水母种群动力学行为的影响,考虑环境噪声扰动建立了一类具有Ornstein-Uhlenbeck过程的水母模型。首先分析了模型全局解的存在唯一性,并采用Lyapunov函数方法给出了水母灭绝性的充分条件。其次利用Khasminskii理论得到了模型平稳分布存在性的充分条件。最后通过具体的数值例子验证了理论结果的可行性。结果表明,回复速率的增大或环境波动强度的减小都会加快水母种群的灭绝速率,这意味着可以通过适当调节回复速率的大小或环境波动的强度来控制水母种群的增长。该研究可为制定水母暴发防治策略提供一定的理论参考。

一类随机SIR传染病模型的非标准数值离散化

研究一个具有饱和发生率和疫苗接种率的随机离散SIR传染病模型的稳定性.首先,引入一个具有饱和发生率和疫苗接种率的确定性SIR模型,考虑到随机噪声对疾病传播有很大影响,应用非标准有限差分(NSFD)方法将模型离散化,最终得到一个随机离散的SIR传染病模型.这种离散方法是对系统的右侧进行局部离散,得出离散模型,然后系统左侧用广义前向差分法对一阶导数进行逼近,并且要选取恰当的分母函数.其次,应用Lyapunov函数和矩阵方法给出了系统平衡解稳定的充分条件,并且得到了非线性差分方程概率稳定的充分条件和线性差分方程渐近均方稳定的充分条件.最后,通过数值仿真对理论分析结论进行验证.

最优调节器系统的Lyapunov函数的构造与应用

通过对最优状态调节器和输出调节器系统的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数的构造。

矩阵Lyapunov方程的直接解

利用ｐａｒｓｅｒｖａｌ定理，本文给出了一种仅需通过矩阵运算就可直接确定矩阵Ｌｙａｐｕｎｏｖ方程解的公式。方法适用于稳定系统且无其它限制条件，算法简洁，附算例。

变分原理和非线性Lyapunov稳定性判据

本文通过构造斜压大气运动的原始方程模式和两层模式的Hamilton守恒量及积分不变的Casimir泛函,并使用变分法,得到了斜压大气运动的非线性Lyapunov稳定性判据,这个判据是Arnold-Blumen-Zeng判据的推广。

Lyapunov函数的构造及应用

微分方程解的稳定性研究中最为常用的是李雅普诺夫第二法(直接法),利用这种方法研究系统的解的稳定性,其关键就是构造李雅普诺夫函数,即V函数.本文目的在于分析、总结系统稳定性的李雅普诺夫第二法的相关理论,以及如何借助李雅普诺夫函数来判断系统的稳定性.在Lotka-Voltera模型和流行病模型(SIR模型和SI模型)中,通过构造李雅普诺夫函数(一个与ln有关的函数),并借助李雅普诺夫函数及导数的符号特征,直接判断系统模型在平衡状态下的稳定性.

基于Lyapunov直接法实现SQCF混沌系统同步控制

选择正定的Lyapunov函数,基于Lyapunov函数直接法求出混沌同步的控制器,把该思想用于实现SQCF混沌系统的自同步以及异结构同步.理论分析和仿真结果表明,利用该方法可以实现混沌系统的同步控制.

基于Lyapunov稳定性的风机速度渐近跟踪控制

在风机系统速度控制器设计和闭环系统稳定性分析时,应用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论可以有效地提高风机速度控制系统的控制性能。文章基于李雅普诺夫稳定性理论研究了一类转动负载为不确定非线性函数的风机速度控制系统,通过引入辅助变量估计未知参数并应用反步法设计速度控制器,探索了风机速度对于给定参考速度的全局渐近跟踪控制问题。结果表明:基于李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计的速度控制器能够实现对任意给定速度的渐近跟踪控制并达到稳定状态;Matlab仿真结果验证了控制算法的有效性,控制方案对风机速度控制系统中存在的未知参数具有良好的稳定性。

非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法研究

由于直流电网中直流母线电压的变化对储能系统的运行有干扰,且储能系统采用双向直流变换器调控直流母线电压时会产生严重的非线性问题,导致母线电压不稳定。因此提出非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法,构建非隔离双向四端口直流变换器拓扑结构。该变换器采用单向和双向两种工作模式,且采用互补PWM控制方法控制双向直流变换器工作流程,并通过反步滑模变换器结构控制器,确保非隔离双向直流变换器在确定性差、非线性和外围影响状况下的稳定运行。实验验证该方法有效实现了非隔离双向直流变换器反步滑模控制,确保直流母线电压保持稳定,且方法具有较高的鲁棒性。

二自由度云台非线性反步控制器设计

针对二自由度云台的跟踪控制问题,依据反步法控制思想,提出一种基于增广李雅普诺夫函数的反步控制器设计方法。首先建立二自由度云台的非线性数学模型,并为模型的机械子系统设计了虚拟输入,根据实际控制目标求解虚拟输入的具体表达式。其次基于增广李雅普诺夫函数,引入跟踪误差将机械子系统改写为线性微分方程,利用其特征方程根的特点,推导系统实际的控制律,以及控制器参数需满足的条件。最后数值实例采用了电动云台拍摄系统远距离跟踪拍摄风电叶片表面图像,对水平和俯仰方向追踪风机叶片上某一目标点的期望轨迹进行仿真,系统经过4.05 s可达到预期跟踪性能,验证了所提方法的有效性。

一类综合控制系统的动态输出反馈H_(∞)控制器设计

基于稳定性分析理论,利用线性矩阵不等式方法和交叉项界定法,设计无记忆和记忆的动态输出反馈H_(∞)控制器,构造新的Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函,推出动态输出反馈控制在满足H_(∞)性能指标条件下渐近稳定的充分性判据,所得定理适用于标准和非标准情形.通过算例验证控制方法有效.