D-STATCOM的输入—输出反馈线性化滑模变结构控制

为提高配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)控制系统动态性能和鲁棒性,提出一种基于输入—输出反馈线性化与积分滑模控制相结合的D-STATCOM控制方法。该方法利用输入—输出反馈线性化实现D-STATCOM有功电流与无功电流的解耦,消除D-STATCOM直流侧电容电压的非线性特性,使之在支撑公共耦合点(PCC)处电压的同时快速稳定直流侧电压,并利用积分滑模控制增强其对参数摄动的鲁棒性。仿真和物理实验结果表明,D-STATCOM采用文中提出的控制策略,配电网PCC处电压和直流侧电容电压均能快速、准确地调整到其参考值,并在外部干扰及参数变化时具有较强的鲁棒性。

输入-输出非线性反馈线性化方法在飞控系统中的应用

应用基于微分几何的反馈线性化方法对飞机非线性方程进行了输入/输出反馈线性化处理,在此基础上设计了飞行轨迹跟踪控制方案,对飞机纵向自动着陆的控制系统做了数字仿真,并对参数摄动和风干扰进行了鲁棒性验证,得到了比较满意的结果.

风电场中静止同步补偿器的输入–输出反馈线性化控制

提出一种风电场中静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的非线性控制方法,以提高其动态性能。首先给出STATCOM的动态模型,然后应用输入-输出反馈线性化方法得到精确的线性化模型。将STATCOM应用到风电场中,比较加入STATCOM前后的电压变化情况,结果表明,输入-输出反馈线性化方法对STATCOM具有良好的控制性能,同时STATCOM的应用也提高了风电场的电能质量。

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。

飞机自动着陆控制系统中输入/输出的反馈线性化

飞机着陆自动跟踪控制系统,采用微分几何反馈线性化处理非线性方程输入/输出反馈。由设置等效输入,将系统等效解耦为一阶、二阶线性子系统;经设置期望输出轨迹、定义系统跟踪误差、选择控制律,使全部跟踪状态保持有界,系统误差按指数规律收敛于零。仿真表明反馈线性化系统满足纵向着陆无误差要求,具有较强鲁棒性。

MPPT算法与输入输出反馈线性化控制技术在光伏发电系统中的应用

针对目前光伏发电系统采用的固定电压法、增量电导法等最大功率点跟踪控制技术跟踪速度慢、精度不佳的问题,提出采用变步长电导增量法进行最大功率点跟踪控制;为了控制光伏系统中电网电流和直流母线电压,采用输入输出反馈线性化控制技术,使得系统的功率因数和直流母线电压可用相同的算法进行控制。在Matlab/Simulink环境下对基于变步长电导增量法算法与输入输出反馈线性化控制技术的光伏发电系统进行了建模仿真,结果表明,采用反馈线性化技术控制逆变器后,日照强度和温度变化不会对电网功率因数产生影响;变步长电导增量法提高了光伏发电系统的动态和稳态性能,且降低了电网电流的总谐波失真率。

三态Boost型DC/DC变换器的数学模型及其输入/输出反馈线性化非线性控制方法

针对传统的Boost型DC/DC变换器存在不稳定的零动态问题,Viswanathan K.提出了一种改进拓扑结构的三态Boost型DC/DC变换器。考虑到现有文献均采用小信号模型和相应的线性控制方法,难以发挥该三态Boost变换器的优势,为此,在建立三态Boost型DC/DC变换器大信号状态空间数学模型的基础上,根据其多变量、非线性特点,基于输入/输出反馈线性化提出一种新颖的非线性控制方法。自制的样机实验结果表明:与传统的PI控制方法相比,该新型非线性控制方案具有明显的优势,不仅输出电压的调节范围较宽、稳态偏差小,而且动态性能也明显改善。

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。

基于输入-输出线性化的交流励磁发电机控制

根据单机无穷大系统中交流发电机(ACEG)的状态方程,推导出ACEG的四阶控制模型。基于模型的多变量、非线性,将输入-输出线性化理论应用到交流励磁发电机的控制中,得到输入-输出线性化方程。对线性方程用线性最优控制,得出以发电机功角、有功功率和无功功率为反馈控制量的非线性励磁控制规律。对线性化中重要的零动态问题进行了研究,保证所得控制系统的稳定性。单机无穷大系统仿真结果表明,这种输入-输出线性化的控制对增强系统稳定性具有一定的作用。

基于输入输出反馈线性化控制的光伏并网控制策略分析

提出了一种新的控制策略,利用输入输出反馈线性化控制技术,将非线性的光伏并网控制系统分解为d-q旋转坐标系下的两个等效线性控制系统,使直流侧电压、交流侧功率因数得到解耦控制。采用极点配置技术将系统的闭环极点配置在所希望的位置,以获得满意的动态品质和稳定性。另外,利用改进的增量电导法实现其最大功率跟踪(MPPT)控制,使系统兼具良好的动态、稳态性能,能满足光伏并网控制的性能要求。

基于输入-输出线性化方法实现混沌系统的同步

本文将非线性控制系统的输入 -输出线性化方法应用于混沌系统的同步中。首先对发送系统和接收系统进行适当的坐标变换 ,分别得到一个具有规范型或类规范型的新系统 ,再对两个新系统进行比较得到误差系统 ,然后通过对误差系统进行反馈变换 ,从而实现混沌系统的输出及其导数的同步。当满足一定条件 ,还可实现所有状态变量的同步。此方法所需的发送信号仅为标量信号 ,适于保密通信。对Lorenz系统。

非线性微分代数系统的鲁棒输入-输出线性化问题

针对一类非线性微分代数系统,利用M导数方法,提出了一种新型的鲁棒输入-输出线性化控制器.并将该方法应用到具有励磁控制的单机与非线性负荷连接的输电系统中,该方法的一个显著特点是不需要任何关于不确定性的信息.

基于输入输出反馈线性化的移动机器人混合编队控制

为实现异构轮式移动机器人的混合编队控制,在领航跟随者的结构框架下,分析差动和车式两种移动机器人的运动学模型,建立混合结构的轮式移动机器人编队系统的运动学模型,采用输入输出反馈线性化的方法,设计相应控制器,验证该控制器在特定情况下的内动态稳定性。分别在MATLAB软件平台和自主研发的多轮式移动机器人硬件平台上进行三角形编队控制实验,得到了预期的结果,验证了该设计方法的可行性和有效性。

基于输入/输出反馈线性化的SMES控制策略研究

由于超导磁储能系统(SMES)的非线性特性,精准的控制策略是SMES实际应用的基础。文中提出了一种基于新型非线性鲁棒控制的SMES功率控制策略。建立了电压源型SMES的交流侧变流器以及直流斩波器两部分的数学模型。根据反馈线性化原理,设计了SMES基于输入/输出反馈线性化控制策略。仿真结果表明,基于输入/输出反馈线性化控制的SMES对功率指令具有优秀的跟踪能力,同时能够快速稳定直流侧电压。与SMES的经典PI控制策略进行对比分析,所提出的控制策略具有更好的鲁棒性和快速收敛性。

基于Pinsky-Rinzel模型的输入输出线性化的癫痫状态控制

本文的目的是设计一个输入输出线性化反馈控制器控制Pinsky-Rinzel(PR)模型的放电行为.PR模型能够模拟癫痫样式放电和正常放电,癫痫样式的行为由29Hz的高频簇放电模拟,6Hz的低频放电模拟正常的神经元放电.此研究将癫痫的治疗问题看做典型的控制问题,把胞体膜电位作为控制输出,树突作为受控对象.在这种控制策略下,可以得到稳定的期望的控制效果.同时与将控制加在胞体的控制效果进行比较,控制效果的平均控制误差,能量消耗和控制信号的波动性都比控制加在胞体时的数值小.笔者的发现证明了输入输出线性化对癫痫疾病控制的潜在价值,而且对选择树突作为癫痫治疗的靶目标有十分深远的意义.

基于输入输出线性化的连续系统非线性模型预测控制

非线性约束预测控制关键是求得可行性优化解.输入输出反馈线性化是非线性控制一种常用的方法,其系统的初始线性输入约束转化成非线性基于状态的约束,因而无法采用常规的二次规划(QP)求解优化问题.针对连续状态空间模型系统,本文提出迭代二次规划方法来寻求非线性优化解.为了保证算法的收敛性,系统加入另外一种迭代算法来保证其在整个预测时域上能得到可行解.仿真控制结果表明了该方法的有效性.

基于输入/输出线性化的准Z源逆变器光伏并网控制策略

应用于光伏系统的准Z源逆变器(QZSI)存在着不稳定的零动态和非线性特性,导致系统振荡、动态响应缓慢和控制器设计复杂等问题。基于输入/输出反馈线性化方法,提出将直通电流和脉冲直流电压作为状态变量建立QZSI直流侧的仿射非线性二阶模型,将原非线性系统转化为线性系统,具有模型精确、阶数低、算法简单等优点。基于此模型,设计经典PI控制器调节QZSI的输入电压,并最终实现最大功率点跟踪(MPPT)。阐述了QZSI的输入/输出线性化建模方法,并通过理论推导证明该线性化系统零动态稳定,设计QZSI直流侧与交流侧控制器,实现光伏逆变器升压、并网波形及功率控制3个目标。通过仿真及实验与经典控制策略对比,显示该控制方法能使QZSI输入电压快速跟踪最大功率点,并且在系统工作点大范围变化时能保证输入电压及并网电流波形质量。

一种基于自适应输入—输出线性化的无刷直流电机参数辨识方法

对基于理想换相的永磁无刷直流电机,在给出其单相等效模型的基础上,运用基于自适应输入—输出线性化(AIOL)方法,设计了适用于无刷直流电机的参数辨识与控制的电流控制器,来提高驱动控制系统对电机参数的自适应能力;此外,对辨识方法进行相应的改进。研究和仿真分析结果表明AIOL方法不要求各状态量解耦,参考模型中也不包含估计状态量,因而自适应律的导出较简单,并且使参数辨识与电机控制在一个框架内得到解决,更适合电机的运行控制;基于AIOL方法的改进参数辨识算法消除了待辨识参数变化互相耦合、相互抵消的负面影响,能够准确、稳定地估计电机参数,且系统的响应性能较好,易于工程实现。

船舶航迹滑模控制器的输入-输出线性化方法设计

针对船舶航迹非线性被控对象中的非线性环节,论述了如何通过输入-输出线性化方法,将船舶航迹控制的数学模型进行近似线性化,并在此基础上提出一种简明实用的滑模控制方案。结果表明,此方法是成功可行的,其控制规律对系统工作条件的变化具有较好的鲁棒性。

线性广义系统的输入-输出能量解耦

考虑线性广义系统的输入 输出能量解耦问题,即从输入 输出的能量关系上实现解耦,使得任何一个输入能量主要控制对应的一个输出的能量,对其他输出能量的影响尽可能小·利用线性矩阵不等式,给出线性广义系统能够输入 输出能量解耦的充分条件,使得闭环系统具有上述性能,同时也是容许(即正则,稳定,无脉冲)的,并且基于线性不等式的解提出了相应的控制器设计方法,最后利用结果提出线性广义系统输入 输出能量解耦的算法并给出一个数值算例·