基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略

基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的无源控制策略无需对受控对象进行线性化处理,它从能量成型与注入阻尼方面讨论受控对象的稳定性,简化了控制系统的结构。首先,利用状态空间法推导出准Z源T型三电平逆变器数学模型;其次,结合无源PCHD模型的控制规律选取能量函数与注入阻尼,并进行控制系统的设计。该控制策略不但使系统具有优良的动、静特性,且逆变器输出电流谐波低、经济性高;最后,仿真和硬件实验验证了基于PCHD模型的无源控制策略的正确性和有效性。

一组耗散Hamilton系统鲁棒自适应控制器参数化

研究了多个既有外部干扰又有内部参数摄动的耗散Hamilton系统的鲁棒自适应同时镇定控制问题。设计了一簇含调节参数的H?自适应同时镇定控制器,并且利用符号计算的方法给出满足含参数多项式半正定的调节参数的取值范围的算法。这种控制器参数化的方法利用耗散Hamilton系统的结构特点避开Hamilton-Jacob-Issacc(HJI)不等式的求解,因此得到的含调节参数的控制器形式简单,易于实现。仿真结果表明:得到的参数化的控制器对多个耗散Hamilton系统的H?自适应同时镇定非常有效,且在参数调节范围内,控制器具有进一步优化鲁棒性能的作用。

基于端口受控耗散哈密顿系统模型的模块化多电平变换器无源反步环流抑制方法

模块化多电平变换器(MMC)应用于大功率可再生能源发电并网时,由于存在可再生能源的随机性波动、系统参数摄动和本身的非线性特性,采用传统矢量控制方法实现MMC环流抑制难以确保系统全局稳定运行和强鲁棒性能。针对这一问题,提出基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的MMC无源反步环流抑制方法。在构建基于PCHD模型的MMC全局能量函数基础上,设计无源性控制器,通过能量函数整形,修正闭环系统的能量耗散和能量流动方式,使系统能量在期望平衡点取最小值,以实现系统全局渐进稳定。结合反步控制方法,消除不确定扰动与MMC系统参数摄动引起的跟踪误差,从而实现系统内、外扰动情形下环流二倍频分量的快速平抑。基于Matlab/Simulink的仿真结果与基于dSPACE的实验结果表明:所提无源反步环流抑制方法具有形式简单、无奇异点、暂态性能好的特点,同时能够确保系统全局稳定与强鲁棒性。

随机激励的耗散的Hamilton系统理论的研究进展

近几年中，利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ系统的可积性与共振性概念及Ｐｏｉｓｓｏｎ括号性质等，提出了高斯白噪声激励下多自由度非线性随机系统的精确平稳解的泛函构造与求解方法，并在此基础上提出了等效非线性系统法，提出了拟Ｈａｍｉｌｔｏｎ系统的随机平均法，并在该法基础上研究了拟Ｈａｍｉｌｔｏｎ系统随机稳定性、随机分岔、可靠性及最优非线性随机控制，从而基本上形成了一个非线性随机动力学与控制的Ｈａｍｉｌｔｏｎ理论框架．本文简要介绍了这方面的进展．

非耗散耦合复杂网络受控同步能力分析

该文研究了非耗散耦合网络的受控同步能力问题。在分析非耗散耦合网络外耦合矩阵特征值分布规律的基础上,给出了非耗散耦合网络的同步控制律。发现外耦合矩阵最大最小特征值之差越小,网络受控同步能力越强,耦合强度越小,网络越有可能通过控制取得同步,但在某些情况下所需要的控制增益绝对值也越大。最后以Lorenz振子小世界网络在混沌轨道上的同步为例对相关结论的有效性进行了验证。

电力系统微分代数模型耗散Hamilton实现

对非线性微分代数模型电力系统的耗散Hamilton实现问题进行了研究.首先提出了非线性微分代数系统的耗散Hamilton实现结构,给出了完成常值耗散Hamilton实现的充分条件;然后证明单机单负荷电力系统必然存在耗散Hamilton实现,并构造出系统的一个耗散Hamilton实现.

用投影方法求耗散广义Hamilton约束系统的李群积分

针对耗散广义Hamilton约束系统,通过引入拉格朗日乘子和采用投影技术,给出了一种保持动力系统内在结构和约束不变性的李群积分法· 首先将带约束条件的耗散Hamilton系统化为无约束广义Hamilton系统,进而讨论了无约束广义Hamilton系统的李群积分法,最后给出了广义Hamilton约束系统李群积分的投影方法· 采用投影技术保证了约束的不变性,引入拉格朗日乘子后,在向约束流形投影时不会破坏原动力系统的李群结构· 讨论的内容仅限于完整约束系统。

Hamilton体系在电磁涡流耗散系统建模中的应用研究

电磁涡流场问题的传统求解方法是按照电磁场基本理论来建立方程,并通过各种数值计算方法来求解,其缺点是计算量大,精度难以保证。文中从能量的角度出发,给出电磁涡流耗散系统的Hamilton函数;依据分析力学中Hamilton理论,推导出系统的正则方程,建立了涡流耗散系统问题求解的新模型。该建模方法将为电磁涡流问题的求解提供一条新途径。

矩阵变换器输入侧端口受控耗散哈密尔顿算子建模及无源控制

矩阵变换器无中间直流环节,易受电网扰动和负载扰动的影响.针对这一问题,本文设计了矩阵变换器输入侧无源性控制器以改善控制系统特性.首先,在直–交坐标系下建立输入侧的端口受控耗散哈密尔顿(port-controlled Hamiltonian with dissipation,PCHD)算子模型.然后,设计了基于互联和阻尼配置的无源性控制器,用来实现对输入电流快速准确的跟踪.重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度,并从理论上对闭环系统的渐进稳定性进行了分析.仿真结果表明,系统在非正常工况下仍能保证输入电流为正弦,相比传统偏差修正法,该控制策略具有更好的动态性能和抗干扰能力.

非线性微分代数系统耗散Hamilton实现的几个注解

针对一种能结合非线性微分代数系统结构特点的Hamilton实现结构,分析了其稳定性,给出了耗散矩阵的性质,并讨论了串并联以及反馈组合非线性微分代数Hamilton实现系统的耗散性.

端口受控的双线性Hamilton系统

研究了一种特殊的端口受控的双线性Hamilton控制系统,利用非线性控制系统的微分几何理论,通过讨论输入向量场和控制向量场之间的李括号,以及输出函数沿着输入向量场和控制向量场的李导数,讨论了这类系统的可观性余分布与可控性分布,进而讨论了这类系统的可观性与可控性以及它们之间的关系,给出了该类系统可控与可观等价的条件.

端口受控耗散哈密顿的永磁同步电机转速稳定性分析与多系数化简

为解决端口受控耗散哈密顿系统的永磁同步电机设计过程中系数较多及稳定性等问题,将多系数映射到单系数的公式拟合技术应用到电机的数学建模中。开展了对系统稳定性的分析,建立了转矩和电流与系统稳定平衡点之间的关系,提出了单系数控制多系数的方法。在速度反馈的基础上对系统性能进行了评价,并开展了Simulink仿真试验。研究结果表明,所设计的控制器具有良好的稳定性与可控性。

基于Hamilton系统方法的VSG控制研究

由于分布式电源的输出功率间歇性和波动性,传统电力电子逆变设备的低惯性和欠阻尼特性可能对电网稳定性带来不利影响,为了提高系统维持稳定性和抑制振荡所需的惯性和阻尼,利用考虑汽门与励磁协调控制的三阶同步发电机模型,设计了基于耗散Hamilton能量控制的虚拟同步发电机控制。并将ADRC技术运用到虚拟同步发电机控制中来消除控制系统内部的电压电流控制耦合项。最后,利用Dig SILENT/Power Factory仿真软件仿真分析并验证了所提的控制算法可以明显提高系统鲁棒性、抑制振荡、提供虚拟惯性和正阻尼以及消除参数摄动和耦合。

风力发电系统的Hamilton建模及其无速度传感器控制

本文研究了基于端口受控Hamilton(port-controlled Hamiltonian,PCH)模型的永磁同步风力发电系统的无速度传感器控制问题.首先根据风力发电系统本身的物理结构特性,建立其端口受控Hamilton结构模型,然后基于此模型设计了系统的全维状态观测器,得到系统的速度估计,从而实现了系统无速度传感器控制.在控制器设计中还考虑了系统存在参数不确定情况下的自适应控制问题,以及在控制器设计中用状态量的估值直接替代不可测状态量时存在的误差问题.最后仿真实验证明了控制器的有效性.

混杂切换Hamilton系统的H_∞控制

研究含无穷个子模型的混杂切换Hamilton系统在(任意)切换路径下的H∞控制问题.对于系统存在外部干扰的情况,利用耗散Hamilton结构特性,给出系统在(任意)切换路径下的H∞控制器的设计方案;并将新结果用于一般非线性混杂切换系统中,得到了该类系统的H∞控制器.仿真例子验证了所得结果的正确性和实用性.

可控随机非完整Hamilton系统的矩稳定

研究可控随机非完整Hamilton系统的矩稳定性的条件 .通过恰当地选择控制参量u ,从而使系统满足稳定性条件 .首先 ,给出可控随机非完整Hamilton系统的运动方程和平衡方程 ;然后 。

线性耗散系统的变分原理及其应用

本文主要给出了线性耗散系统的变分原理和 Hamilton 正则方程,并对 RLC 系统及阻尼抛体运动进行了实际处理.

双级矩阵变换器驱动永磁同步电机的混合非线性控制系统

针对传统PWM变换器及PID控制器存在的很多缺点,提出一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动永磁同步电机(PMSM)的混合非线性控制方案。首先,针对系统易受电网和负载扰动的问题,建立TSMC-PMSM系统整流器端口的受控耗散哈密顿模型(PCHD),证明其严格的无源性,设计TSMC-PMSM系统整流器端口的基于互联与阻尼分配(IDA)的无源性控制(PBC)器,并理论证明该闭环系统的稳定性;另外,针对转速外环PID控制器自我调节能力差的问题,利用自抗扰控制器(ADRC)非线性光滑反馈的特点,设计变积分系数PI-ADR非线性控制器。仿真和样机实验结果都表明,采用混合非线性控制的TSMC-PMSM系统具有良好的网侧性能、很强的抗扰动能力和很好的动、静态性能。

基于Hamilton能量函数的发电机励磁与TCSC协调控制

发电机励磁与FACTS设备的协调控制是提高电力系统稳定性较为经济和有效的措施之一。基于广义Hamilton理论提出了发电机励磁与可控串补(Thyristor Controlled Series Compensator,TCSC)的协调控制方法。首先构造系统的Hamilton能量函数,将含TCSC的单机无穷大系统(Single Machine Infinite Bus,SMIB)表示为广义耗散Hamilton系统;然后采用能量补偿和阻尼注入的思想设计了发电机励磁和TCSC的协调控制器,物理意义更为清晰;最后用仿真算例进行验证,结果表明该控制策略可以提高系统阻尼,能够有效改善系统的稳定性。

柔性直流输电系统含有积分稳定环节的无源控制系统设计

电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统具有非线性、强耦合、多输入等特点,其控制系统往往难以在消除稳态误差的同时,依然保持全局渐近稳定。基于VSC-HVDC输电系统的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型,提出了一类具有积分稳定环节的互联和阻尼配置的无源(IDAPB)控制方案的设计方法,并依据控制原理给出了3种具有典型性的控制方案及其控制参数的取值范围。对于其中性能最优的指数稳定型IDA-PB控制方案,利用积分稳定性定理,在其控制器中加入积分稳定环节,使得系统在受到大干扰或是系统参数无法精确预知时,具有良好的稳态、暂态特性的同时,依然保持全局渐近稳定。控制系统的设计过程中,无需求解偏微分方程,大大简化了计算量。PSCAD/EMTDC环境下的仿真表明,与传统比例—积分(PI)控制相比,IDA-PB控制策略能显著提高系统稳态、暂态性能,响应速度快、跟踪精度高,且对参数变化不敏感,有优良的鲁棒性及全局稳定性。