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Advances of Model Order Reduction Research in Large-scale System Simulation
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作者 SUN Dao-heng, MA Hai-yang, WANG Yan-hua (Department of Mechanical and Electrical Engineering, Xiamen Universi ty, Xiamen 361005, China) 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期174-,共1页
Model Order Reduction (MOR) plays more and more imp or tant role in complex system simulation, design and control recently. For example , for the large-size space structures, VLSI and MEMS (Micro-ElectroMechanical Sys... Model Order Reduction (MOR) plays more and more imp or tant role in complex system simulation, design and control recently. For example , for the large-size space structures, VLSI and MEMS (Micro-ElectroMechanical Systems) etc., in order to shorten the development cost, increase the system co ntrolling accuracy and reduce the complexity of controllers, the reduced order model must be constructed. Even in Virtual Reality (VR), the simulation and d isplay must be in real-time, the model order must be reduced too. The recent advances of MOR research are overviewed in the article. The MOR theor y and methods may be classified as Singular Value decomposition (SVD) based, the Krylov subspace based and others. The merits and demerits of the different meth ods are analyzed, and the existed problems are pointed out. Moreover, the applic ation’s fields are overviewed, and the potential applications are forecaste d. After the existed problems analyzed, the future work is described. There are som e problems in the traditional methods such as SVD and Krylov subspace, they are that it’s difficult to (1)guarantee the stability of the original system, (2) b e adaptive to nonlinear system, and (3) control the modeling accuracy. The f uture works may be solving the above problems on the foundation of the tradition al methods, and applying other methods such as wavelet or signal compression. 展开更多
关键词 model order reduction large-scale system SVD krylov
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一种非线性多时间尺度系统模型降阶方法 被引量:20
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作者 马凡 马伟明 +4 位作者 付立军 康军 范学鑫 叶志浩 王刚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第16期162-170,5,共9页
基于奇异摄动理论和非线性系统稳定域边界二次近似方法,推导出非线性多时间尺度系统忽略快动态降阶时,降阶前后系统稳定性的一般规律。通过将原系统稳定裕度指标在奇异摄动参数处进行高阶泰勒级数展开,给出定量预测降阶系统稳定裕度指... 基于奇异摄动理论和非线性系统稳定域边界二次近似方法,推导出非线性多时间尺度系统忽略快动态降阶时,降阶前后系统稳定性的一般规律。通过将原系统稳定裕度指标在奇异摄动参数处进行高阶泰勒级数展开,给出定量预测降阶系统稳定裕度指标的表达式。在此基础上,提出一种非线性多时间尺度系统模型降阶方法,该降阶方法能保证降阶前后系统的稳定性一致。运用该降阶方法,对某交直流电力系统的数学模型进行了忽略快动态降阶研究。降阶前后系统的时域仿真结果证明所提出降阶方法是有效的,能为交直流电力系统的动态特性分析提供简化模型。 展开更多
关键词 非线性多时间尺度系统 模型降阶 奇异摄动理论 稳定域边界 二次近似
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一种多时间尺度线性系统模型降阶的误差预测方法 被引量:6
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作者 康军 马凡 +2 位作者 胡健 孙文 熊又星 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期56-64,共9页
传统线性系统的数学模型降阶方法,无法预测降阶所引起的系统状态变量动态特性的时域误差,这将导致降阶模型与原始模型状态变量的动态特性差异大,而无法用于系统分析。因此,在传统奇异摄动模型降阶方法基础上,提出一种基于L2范数的线性... 传统线性系统的数学模型降阶方法,无法预测降阶所引起的系统状态变量动态特性的时域误差,这将导致降阶模型与原始模型状态变量的动态特性差异大,而无法用于系统分析。因此,在传统奇异摄动模型降阶方法基础上,提出一种基于L2范数的线性系统模型降阶的误差预测方法。解析推导了忽略快动态、固定慢动态降阶引起的系统状态变量动态特性的相对误差计算公式,构建了单台发电机供电的交流电力系统、三台发电机供电的直流电力系统的多时间尺度数学模型,并对它们进行了模型降阶和误差预测。仿真结果验证了所提误差预测方法的正确性。 展开更多
关键词 线性系统 多时间尺度 模型降阶 误差预测 奇异摄动理论
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一种多时间尺度降阶原则及其在交直流电力系统中的应用 被引量:12
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作者 马凡 马伟明 付立军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第13期41-47,共7页
基于奇异摄动理论及矩阵特征值扰动定理,推导得出多时间尺度系统在小扰动作用下,采用忽略快动态或固定慢动态降阶时,降阶前后系统静态稳定性的一般规律,并给出一种使该稳定性规律成立的奇异摄动参数范围的计算方法,从而提出一种小扰动... 基于奇异摄动理论及矩阵特征值扰动定理,推导得出多时间尺度系统在小扰动作用下,采用忽略快动态或固定慢动态降阶时,降阶前后系统静态稳定性的一般规律,并给出一种使该稳定性规律成立的奇异摄动参数范围的计算方法,从而提出一种小扰动作用下多时间尺度系统的降阶原则,该降阶原则能保证降阶前后系统的静态稳定性一致。建立交直流电力系统中典型电力电子元件的开关周期平均奇异摄动模型,并运用所提出的降阶原则,对简单交直流电力系统进行降阶研究。降阶前、后系统在小扰动作用下的时域仿真结果证明所提出的降阶原则是有效的,能应用于交直流电力系统静态稳定性分析。 展开更多
关键词 奇异摄动理论 矩阵特征值扰动 多时间尺度降阶 交直流电力系统 静态稳定性
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一类多时间尺度机电耦合系统降阶及稳定一致性 被引量:4
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作者 刘永强 徐鹏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期139-140,共2页
针对一类机电耦合系统,讨论了非线性多时间尺度系统与其相应的简化降阶系统稳定性一致问题,给出了稳定一致性的条件;讨论了多时间尺度系统(原始系统)和降阶系统的稳定域边界问题,分析了非线性多时间尺度系统稳定域边界对摄动参数ε的连... 针对一类机电耦合系统,讨论了非线性多时间尺度系统与其相应的简化降阶系统稳定性一致问题,给出了稳定一致性的条件;讨论了多时间尺度系统(原始系统)和降阶系统的稳定域边界问题,分析了非线性多时间尺度系统稳定域边界对摄动参数ε的连续依赖性,给出了稳定边界对ε连续依赖的条件.研究表明不论对系统的平衡点稳定性还是稳定域来说,在可接受的条件下略去快动态是合理的. 展开更多
关键词 机电耦合系统 多时间尺度 降阶 稳定性 稳定域
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无刷双馈风力发电机模型降阶 第Ⅱ部分:模型降阶的合理性分析 被引量:4
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作者 刘永强 王佩 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期348-352,共5页
无刷双馈风力发电系统是一个多时间尺度高维数系统,其稳定性分析与控制是非常复杂的.在实际问题分析中,具有快变特征的的动态常被略去.然而,在什么条件下无刷双馈电机的快动态允许被略去是一个必须回答的理论问题.以基于物理电路的计及... 无刷双馈风力发电系统是一个多时间尺度高维数系统,其稳定性分析与控制是非常复杂的.在实际问题分析中,具有快变特征的的动态常被略去.然而,在什么条件下无刷双馈电机的快动态允许被略去是一个必须回答的理论问题.以基于物理电路的计及快动态和慢动态的无刷双馈电机模型为基础,研究了降阶的条件.研究表明无刷双馈风力发电机在一些可接受的条件下,降阶是合理的和可行的,降阶不会引起"质"的错误.研究结论对简化无刷双馈风力发电机模型以及实现功率调节控制具有重要意义. 展开更多
关键词 无刷双馈风力发电机 模型降阶 稳定性 多时间尺度系统
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无刷双馈风力发电机模型降阶第 Ⅰ部分:无刷双馈风力发电机的多时间尺度模型 被引量:7
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作者 王佩 刘永强 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期135-138,共4页
无刷双馈风力发电机中的3套绕组电流(功率绕组、控制绕组和转子绕组)产生的磁场在电机空间相互作用,绕组问复杂的耦合关系导致无刷双馈电机模型具有高维数特征.为了更有效地对无刷双馈风力发电机进行运行分析与功率控制,充分利用无刷双... 无刷双馈风力发电机中的3套绕组电流(功率绕组、控制绕组和转子绕组)产生的磁场在电机空间相互作用,绕组问复杂的耦合关系导致无刷双馈电机模型具有高维数特征.为了更有效地对无刷双馈风力发电机进行运行分析与功率控制,充分利用无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,实现模型降阶是必要的.研究了无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,建立了无刷双馈风力发电机的三时间尺度奇异摄动模型,为无刷双馈风力发电机的模型降阶奠定了基础. 展开更多
关键词 无刷双馈电机 奇异摄动模型 降阶 多时间尺度系统
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基于降阶模型的光伏发电系统振荡模式分析 被引量:8
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作者 李永刚 严风 周一辰 《电测与仪表》 北大核心 2020年第13期61-68,共8页
光伏发电的接入会改变电力系统的阻尼特性,使振荡更易发生。为了简单有效地研究光伏发电系统振荡问题,综合考虑主电路及控制策略建立了光伏发电系统的小信号模型,依次对系统模型进行忽略快动态降阶得到四种简化模型。采用特征值法分析... 光伏发电的接入会改变电力系统的阻尼特性,使振荡更易发生。为了简单有效地研究光伏发电系统振荡问题,综合考虑主电路及控制策略建立了光伏发电系统的小信号模型,依次对系统模型进行忽略快动态降阶得到四种简化模型。采用特征值法分析了系统振荡模式及其对状态变量的敏感度,对比发现模型阶数越低,越便于仿真计算,但能够保留的振荡模式越少。在分析系统参数对振荡模式的影响时,根据参与因子和振荡模式的保留情况选择适当的降阶模型,并在Matlab中验证了此方法的正确性。仿真结果表明,降阶模型能够正确反映光伏发电系统的振荡模式及各影响因素对振荡模式的影响,并且在简化分析过程、提高计算效率方面有着显著的优势。 展开更多
关键词 光伏发电系统 奇异摄动理论 多时间尺度降阶 次同步振荡 低频振荡 特征值分析
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逆变型分布式电源模型的多时间尺度降阶分析及稳定一致性证明 被引量:12
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作者 孟潇潇 周念成 王强钢 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第13期3813-3825,共13页
微网中逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)包含频率控制、测量延时和电磁暂态等多个时间尺度,是一个复杂的非线性系统。该文以微网中基于下垂控制的IIDG为研究对象,建立包含功率下垂控制器、电压电流... 微网中逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)包含频率控制、测量延时和电磁暂态等多个时间尺度,是一个复杂的非线性系统。该文以微网中基于下垂控制的IIDG为研究对象,建立包含功率下垂控制器、电压电流双环控制器以及滤波器和线路的IIDG完整模型。根据奇异摄动理论,对IIDG完整模型进行多时间尺度特征划分,并对模型进行忽略快动态降阶处理。通过IIDG小信号模型的特征提取,对IIDG模型降阶前后的静态稳定一致性进行证明。利用系统稳定域边界二次近似方法,对IIDG模型降阶前后的暂态稳定一致性进行证明。通过单机系统及三机微网示范工程系统的时域仿真结果证明所提的IIDG时间尺度划分方法和降阶方法的有效性,能为微网中IIDG动态特性分析提供降阶简化模型。 展开更多
关键词 逆变型分布式电源 非线性多时间尺度模型 模型降阶 奇异摄动理论 稳定一致性
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基于线性多步积分法建立高速互连系统的缩减模型 被引量:1
10
作者 李鸿儒 李征帆 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期311-314,共4页
基于线性多步积分法 (LMIM)建立了高速互连系统的数值模型 ,该模型具有和集总参数电路相容的形式 ;在此基础上 ,结合 Arnoldi算法 ,建立了互连系统相应的缩减模型 ;利用该缩减数值模型可以消除传统缩减模型仅适用于 RLC电路的条件限制 ... 基于线性多步积分法 (LMIM)建立了高速互连系统的数值模型 ,该模型具有和集总参数电路相容的形式 ;在此基础上 ,结合 Arnoldi算法 ,建立了互连系统相应的缩减模型 ;利用该缩减数值模型可以消除传统缩减模型仅适用于 RLC电路的条件限制 .数值试验结果表明 。 展开更多
关键词 线性多步积分法 高速互连系统 缩减模型 高速大规模集成电路
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光伏系统模型的多时间尺度降阶 被引量:1
11
作者 代海建 吴兴全 +2 位作者 李志伟 瞿继平 周一辰 《河北科技大学学报》 CAS 2019年第2期167-174,共8页
为了解决光伏接入的电力系统模型复杂和分析困难的问题,提出了一种简单实用的光伏发电系统模型降阶方法。综合考虑主电路及控制策略建立了光伏发电系统小信号模型,分解模型中的多时间尺度特性以确定快速状态和慢速状态,并用相对速度估... 为了解决光伏接入的电力系统模型复杂和分析困难的问题,提出了一种简单实用的光伏发电系统模型降阶方法。综合考虑主电路及控制策略建立了光伏发电系统小信号模型,分解模型中的多时间尺度特性以确定快速状态和慢速状态,并用相对速度估计法验证了快慢状态分解的正确性,避免了由摄动参数选取不当引起的降阶前后系统稳定性不一致的问题。通过忽略快动态变量对原模型进行降阶,添加校正项得到了零阶近似模型和一阶近似模型。最后在MATLAB中分别对比了降阶模型、校正模型与详细模型的动态响应和计算误差。研究结果表明,降阶模型和校正模型均能够正确反映详细模型在小扰动下的动态响应,且在提高计算速度、简化分析过程方面有明显优势。 展开更多
关键词 电力系统及其自动化 奇异摄动理论 多时间尺度分解 相对速度估计 零阶近似 一阶近似
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基于BDFWG降阶模型的最大风能捕获 被引量:1
12
作者 胡启 吴捷 王佩 《微计算机信息》 2009年第13期268-270,共3页
无刷双馈风力发电系统是一个多时间尺度高维数系统,根据无刷双馈电机的多时间尺度特征,可以得到无刷双馈风力发电系统三种不同的数学模型,即原模型、五阶模型和一阶模型,并且降阶模型与原模型具有一致稳定性。本文根据最大风能捕获原理... 无刷双馈风力发电系统是一个多时间尺度高维数系统,根据无刷双馈电机的多时间尺度特征,可以得到无刷双馈风力发电系统三种不同的数学模型,即原模型、五阶模型和一阶模型,并且降阶模型与原模型具有一致稳定性。本文根据最大风能捕获原理,利用无刷双馈风力发电系统一阶模型,推导出一种实用型最大风能捕获控制算法。该算法建立在无刷双馈电机降阶模型基础上,与以往控制算法相比,明晰易懂、计算量小、便于操作,是一种实用型的控制算法。 展开更多
关键词 无刷双馈风力发电机 多时间尺度 降阶 最大风能捕获
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ε-Dependent Controllability for Two Time-Scale Systems
13
作者 胡叶楠 孙富春 +1 位作者 刘华平 吴昊 《Tsinghua Science and Technology》 SCIE EI CAS 2009年第2期271-280,共10页
This paper investigates the controllability of two time-scale systems using both the time-scale separation model and the slow-fast order reduction model. This work considers the effect of a singular perturbation param... This paper investigates the controllability of two time-scale systems using both the time-scale separation model and the slow-fast order reduction model. This work considers the effect of a singular perturbation parameter on the model transformations to improve the criterion precision. The Maclaurin expansion method and homotopy arithmetic are introduced to obtain t-dependent controllability criteria. Examples indicate that the s-dependent controllability criteria are more accurate and that the controllability of two time-scale systems does not change during model transformations with these more accurate forms. 展开更多
关键词 CONTROLLABILITY singular perturbation method time-scale separation slow-fast order reduction Maclaurin expansion homotopy arithmetic
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基于时域误差限的大规模系统自适应模型降阶
14
作者 王新胜 韩良 喻明艳 《数学的实践与认识》 北大核心 2017年第9期129-135,共7页
为满足解大规模动态系统常微分方程组对精度和速度权衡的要求,提出了一种基于误差限的大规模系统自适应模型降阶方法,其中方法的误差分析基于时域最大误差限,降阶方法基于SVD-Krylov子空间的方法.方法既考虑了算法的复杂性,又保证了算... 为满足解大规模动态系统常微分方程组对精度和速度权衡的要求,提出了一种基于误差限的大规模系统自适应模型降阶方法,其中方法的误差分析基于时域最大误差限,降阶方法基于SVD-Krylov子空间的方法.方法既考虑了算法的复杂性,又保证了算法的精度.通过对典型实例分析,结果表明该方法在给定相对误差限10^(-4)下得出的降阶阶数在不同频率下都能给出很好的近似精度,低频1~10Hz平均相对误差为1.1812×10^(-5),高频1~10GHz平均相对误差为5.6408×10^(-5),即在很宽的频率范围内都能满足精度要求. 展开更多
关键词 SVD-Krylov空间法 大规模动态系统 时域误差限 自适应模型降阶
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常温下“不完全浸润的有序单层水”和分子尺度亲水性
15
作者 王春雷 方海平 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2016年第5期69-78,共10页
传统的亲疏水理论认为,表面的亲疏水性质在宏观和微观是一致的.本文回顾了常温下宏观与微观表现不一致的一种浸润现象:"不完全浸润的有序单层水",即宏观上有水滴的疏水表面上,微观分子尺度上反而存在亲水表面才有的致密单分... 传统的亲疏水理论认为,表面的亲疏水性质在宏观和微观是一致的.本文回顾了常温下宏观与微观表现不一致的一种浸润现象:"不完全浸润的有序单层水",即宏观上有水滴的疏水表面上,微观分子尺度上反而存在亲水表面才有的致密单分子厚度的水层,体现疏水表面的液滴和体现亲水表面的致密单分子水层共存于一个表面上,导致分子尺度亲水性现象.近几年来,人们通过数值模拟和实验发现,许多真实材料表面也存在类似现象,显示这种表面浸润现象可能广泛存在.在应用方面,这种有序水可以明显的减小亲水界面上的阻尼,这对过滤膜、植入人体器官和船舶表面减阻应用都有重要意义. 展开更多
关键词 亲疏水 常温 不完全浸润的有序单层水 分子尺度亲水性 亲水表面减阻
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