便携式车载高增益DC-DC变换器大信号稳定控制策略:基于扰动观测器的反步技术

充电效率低和可用里程短等问题严重阻碍了电动汽车的进一步发展。由于前级电动汽车输出电压较低,需采用便携式高增益DC-DC变换器实现电动汽车间快速能量交互。该文以交错并联双升压变换器为研究对象,采用基于扰动观测器的反步控制算法,提高变换器抵抗内外干扰的能力。扰动观测器对系统寄生参数进行等效估计,提高了系统抵抗内部参数扰动的鲁棒性;同时实时估计输出功率和输入电压,减少使用传感器以降低系统成本。利用扰动观测器的输出,进一步设计了反步控制器,以严格保证系统大信号意义上的稳定性。此外,文中采用相电流平衡补偿器,解决了六通道之间的均流问题,减少热损失并提高了设备的使用寿命。最后,仿真和实验结果验证了提出控制器的有效性。

基于事件触发机制的一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制

基于事件触发机制,研究了一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制问题.结合反步技术、神经网络和事件触发机制,提出了一种自适应神经网络控制方案,减少了数据传输量并减轻了控制器和执行器之间的传递负担,保证了输出信号尽可能地追踪到参考信号,同时使得闭环系统的所有信号有界.此外,通过避免芝诺现象保证了所提事件触发机制的可行性.最后,给出一个例子验证了所提出策略的有效性.

多动态目标的多机器人协同环航控制

主要研究了多个非完整机器人对多个动态目标的协同环航控制问题;首先,针对多目标护航任务,建立目标扩展圆形构型,以期完成紧密目标保卫任务;其次,针对护航机器人,通过利用自身及相邻节点的位置与方位信息及所包围的动态目标的中心位置及扩展半径设计分布式时变圆形编队控制协议,实现预定几何分布下的机器人环航编队设计;其中,通过引入虚拟信号变量设计期望的速度及角速度控制律,利用反步技术提出了一种新的考虑时变护航半径的分布式控制策略;在对目标节点速度的温和假设下,所提出的编队控制器可以驱动多护航机器人渐近收敛到以多目标中心的圆上,同时维持一个预定的几何编队配置;Lyapunov分析证明了所有的误差都可以渐进稳定到原点,数值仿真核实了所构建的控制方案的可行性。

挠性航天器姿态机动和振动抑制的自适应控制

针对挠性航天器姿态机动控制中存在的参数不确定性、外部干扰、挠性附件振动及挠性模态不易直接测量的问题,提出一种具有干扰抑制的自适应输出反馈机动控制器设计方法。设计中无需忽略挠性附件和中心刚体的耦合,利用挠性附件固有物理特性构造一种结构简单的开环模态观测器,然后用以此获得的模态估计信息及可测量的姿态四元数和角速度信息,基于自适应反步设计方法进行反馈控制器设计,实现了无需增加压电作动器即可增强挠性模态阻尼性,保证了闭环系统在参数不确定存在和外部干扰作用下的姿态稳定鲁棒性和挠性模态振动抑制性,同时对外部干扰力矩具有L2增益抑制性能。理论证明和仿真研究结果均表明了所设计控制器的有效性和可行性。

串联式混合动力汽车辅助功率单元自适应控制

针对串联式混合动力汽车辅助功率单元对车辆目标转速和目标功率跟踪的控制问题,提出一种具有干扰抑制的自适应控制策略。根据系统固有的非线性和实际运行过程中系统参数变化、负载干扰带来的不确定性的特点,建立了整个系统的动态描述,结合自适应反步设计方法和L2增益干扰抑制技术,综合设计系统的非线性自适应控制器。理论分析和仿真研究结果均表明:所设计的控制器能保证系统动态过程中转速和功率跟踪的稳定性及较好的动态性能,同时有效抑制了参数变化和负载扰动对目标跟踪的影响。

挠性航天器姿态机动和主动振动抑制控制

针对挠性航天器姿态机动控制和主动振动抑制问题,提出一种具有干扰抑制的自适应输出反馈机动主动振动抑制控制器设计方法。首先,利用挠性附件固有物理特性构造了一种结构简单的开环模态观测器,然后以此获得的模态估计信息及可测量的姿态四元数和角速度信息,基于自适应反步设计方法进行反馈控制器设计。设计中无需忽略挠性附件和中心刚体的耦合,且挠性模态振动抑制效果明显,保证了闭环系统在参数不确定存在和外部干扰作用下的姿态稳定鲁棒性,对外部干扰力矩具有L2增益抑制性能。通过理论证明和仿真研究证明了所设计控制器的有效性和可行性。

多机电力系统非线性自适应励磁控制器的设计

为了增强多机电力系统的动态稳定性,提升电力系统平抑负荷扰动的能力,本文提出了一种基于自适应反步技术的非线性自适应励磁控制方案。由于发电机的机械功率和阻尼系数受系统运行状态的影响,因此可以直接视为未知数,利用自适应定律估算出来这些未知量。根据李雅普诺夫(Lyapunov)函数的形式推导出自适应规律,保证发电机的转子角速度、机端电压、输出功率等不同物理量均收敛。然后在4机11母线的电力系统输电线路上仿真三相短路故障,测量转子转速偏差,对所提出的控制方案进行评估,并与现有的反步控制器和常规电力系统稳定器(CPSS)进行了比较。根据仿真结果,本文所提出的方法比现有的两种控制器的控制效果更有效。