GPU上典型存储器难散列函数的优化

由于占用存储器容量大和访存频繁的特点,抗ASIC攻击的存储器难散列函数有可能成为下一代口令散列函数的基础。针对存储器难散列函数的口令恢复问题,基于GPU体系结构的特点提出了性能优化方法:一方面分析和比较了交织存储和顺序存储2种方法的存储器带宽利用率,另一方面使用多个线程完成一个散列函数实例计算,并通过warp混洗指令提升线程间数据交换的性能。基于4线程顺序存储方法,在GPU上优化实现了Scrypt和Argon2d 2种存储器难散列函数,其中Scrypt的性能达到了hashcat软件实现性能的2.03倍。与此同时,还分析了存储器难散列函数中存储器容量增加对性能的影响,指出可执行的线程数减少是影响GPU上存储器难散列函数性能的主要原因。

一种基于存储器的正弦运算电路

基于存储器的正弦运算电路能够实现一种按照输入信号的正弦值变化的非线性运算。输入的信号经模数转换后,通过查找存储器EPROM表完成按正弦值转换,采用C语言来计算正弦函数值,按照模数、数模转换器的编解码的规则,用编程的方法,将生成4位16进制数的地址(输入)、函数值(输出)写到存储器中,随后再次通过数模转换器转换成模拟信号输出。该电路对于连续输入的信号有可靠的转换精度,为实现一种基于正弦函数的混沌电路提供了可能。

一种新型的高稳定度函数发生器

本文给出一种应用只读函数存储器和锁相环技术实现高稳定度函数发生器的设计方案。

一种新的电压型PWM整流器无源控制器设计

为克服现行电压型PWM整流器无源控制器存在的缺点(如负载变化、电源不平衡时存在较大的直流电压稳态误差,系统的响应速度不理想等),基于整流器在两相同步旋转dq坐标系中的欧拉-拉格朗日EL(Euler-Lagrange)数学模型和无源性,通过阻尼注入方法,提出了一种由状态期望稳定平衡点x*、状态x及状态误差xe设计无源控制器的新方法。采用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制器,可实现整流器有功电流和无功电流的解耦,使整流器具有更好的动、静态性能,对电源相位、负载扰动具有强的鲁棒性。仿真实验结果表明用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制系统性能(如输入电流总谐波扰动THD、直流电压稳态误差、直流电压动态误差、直流电压上升时间及功率因数)优于现行的电压型PWM整流器无源控制系统。

改善接入系统同步稳定性的变速风电机组控制

为了改善风电接入系统的同步稳定性,采用基于能量守恒的方法构造含有风电机组的电力系统能量存储函数,以此为基础设计提高风电接入系统动态特性的双馈风力发电机控制策略,并分析了机组运行约束对控制效果的影响。控制方案利用变速风电机组特性,通过改变风机转速消除系统故障期间的不平衡能量,有效抑制系统同步机振荡。针对双馈感应型风场接入系统,在DIgSILENT/Power Factory中进行了仿真研究,仿真结果表明,不同系统运行方式下控制方案在有效改善风电接入系统同步稳定性的同时不会恶化系统电压稳定特性。

风电接入下柔性直流输电的无源解耦控制

对于风电场的接入柔性直流输电具有明显的技术经济优势,而大规模风电的集中接入需要更强的鲁棒性。基于换流器三相坐标系下的数学模型,建立了换流器在d-q旋转坐标系下的EL(Euler-Lagrange)数学模型,证明了换流器的严格无源性。基于换流器的能量耗散性,采用状态误差构造能量存储函数并以误差存储函数为Lyapunov函数,通过注入阻尼使系统快速收敛到期望稳定平衡点。根据误差存储函数的收敛条件设计了换流器的无源控制器,实现了各变量的解耦控制。在不同的运行条件下,用PSCAD/EMTDC软件对控制系统进行了仿真,结果表明所提出的控制策略具有良好的动、静态性能和鲁棒性。

光伏并网逆变器最大功率传输控制研究

建立了光伏并网逆变器的EL功率模型。基于EL功率模型和无源控制理论,通过光伏阵列MPPT的最大功率计算光伏并网逆变器期望最大输出功率,利用阻尼注入方法设计了光伏并网逆变器无源功率控制器。该无源功率控制器可使光伏并网逆变器输出功率有效跟踪光伏阵列最大功率点的功率,进而实现最大功率传输;同时可实现网侧单位功率因数、电流低谐波。仿真及实验结果表明基于EL功率模型的无源功率控制器可实现光伏并网逆变器最大功率传输。

基于PCHD模型的三相四线电压型PWM整流器无源控制

本文首先建立了三相四线电压型PWM整流器的PCHD数学模型。根据控制目标,基于PCHD模型,利用IDA-PBC设计了PWM整流器的无源控制器。由于IDA-PBC采取能量成形和注入阻尼,可使能量存储函数快速趋于期望平衡点,实现控制目的。由无源控制器确定出dq0坐标系下的开关函数是简单的代数表达式,可简化控制结构。由于无源控制器是在保证稳定的前提下,由注入阻尼的大小就可调节整流器的性能,具有易于调试和工程实现的特点。计算机仿真结果证实了基于PCHD模型三相四线电压型PWM整流器无源控制的可行性。

电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略

对国内外现行电网不平衡时电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的控制策略进行了探讨,指出现行控制策略的不足。为改进其控制性能,基于无源控制理论提出不平衡时电压型PWM整流器无源控制的新策略。无源控制新策略可克服现行控制策略的不足,消除或抑制所有谐波,只需电压、电流的实时值,不需要各次谐波的正、负序分量检测和处理,具有很强的鲁棒性和易于实现的优点。仿真结果表明,不平衡时电压型PWM整流器无源控制新策略是可行的。

电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制

针对国内外电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略存在控制结构复杂和控制性能不佳的问题,提出了由直流电压环(PI)与无源电流控制器组成的电压型PWM整流器混合无源控制器。基于整流器的EL(Euler-Lagrange,EL)模型,利用阻尼注入方法设计了无源电流控制器。根据无源电流控制器确定出具有补偿电网不平衡功能的开关函数。该混合无源控制器只需电压、电流的实时值,通过混合无源控制器就可消除或抑制整流器输入电流中的所有谐波且使整流器具有恒定的直流电压;可使整流器具有良好的性能和简单的控制结构。仿真和实验结果表明,电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制是可行的。

线性广义系统的无源控制

考察了线性广义系统的无源性控制问题.一方面,利用微分几何方法,给出了广义系统无源的充分必要条件;另一方面,将存储函数具体化,利用线性矩阵不等式,推出了广义系统无源的充分条件.最后,基于这两个方面得到存在状态反馈且使闭环系统无源和严格无源的条件.

永磁直线电机伺服系统非线性鲁棒控制器设计

针对永磁直线电机伺服系统数学模型非线性的特点设计L2鲁棒控制器,将跟踪和扰动抑制问题归结为L2控制问题.通过构造适当的存储函数得到描述系统L2控制器的定理;证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐近稳定.仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求.

Boost型DC-DC变换器无源控制研究

首先建立了Boost型DC-DC变换器平均数学模型和EL(Euler-Lagrange,EL)模型,基于变换器的无源性和EL模型,利用阻尼注入方法设计了无源控制器。由于无源控制器对变换器的输出电压控制为间接控制,可产生输出电压稳态误差;对此,提出利用输出电压与期望输出电压差对期望输入电流调整,以抑制输出电压稳态误差。具有期望输入电流调整的无源控制器,可使Boost型DC-DC变换器具有良好的动态与稳态性能。计算机仿真结果表明,本文的Boost型DC-DC变换器无源控制策略是可行的。

三相四线电压型PWM整流器混合无源控制

建立了三相四线电压型PWM整流器在两相同步旋转dq0坐标系下的EL(Euler-Lagrange,EL)数学模型。根据控制目标,基于PWM整流器的EL模型,结合PI控制器设计了混合无源控制器。为实现误差能量函数快速收敛到期望平衡点,采用了阻尼注入方法设计了无源控制器;进而确定出dq0坐标系下所需的开关函数。由于无源控制器是在保证PWM整流器稳定的前提下,由阻尼注入和PI控制器参数的大小调节PWM整流器的动态和静态性能,具有易于调试和工程实现的特点。电网平衡和不平衡情况下仿真表明了三相四线电压型PWM整流器混合无源控制器应用的可行性。

无变压器并联混合型有源电力滤波器的无源性控制

无变压器并联混合型有源电力滤波器(TLS-HAPF)是一种新颖的具有较强实用性的拓扑,特别适用于高压大功率系统。文中在分析该拓扑结构主电路构成和工作原理的基础上,提出将无源性理论应用到该拓扑的控制中以获取更好的静态和动态性能。首先在固定abc坐标系下建立了TLS-HAPF模型,为简化模型将其变换到同步旋转dq坐标系下;继而通过注入阻尼获得原系统的伴随系统及跟踪偏差的动态方程;然后通过选取存储函数并对其求导证明系统的严格无源性;最后通过伴随系统得到系统的无源控制器,给出了控制框图并将其应用到系统控制中。仿真和实验结果验证了所提出的无源性控制的正确性。

微分代数系统的无源性

考察了微分代数系统的无源性的控制问题.提出了微分代数系统无源的定义以及KYP特性的定义.利用类似微分几何理论的方法,通过引入微分代数系统的M导数,推出了微分代数系统无源与KYP特性等价的定理和微分代数系统无源性的充分必要条件.最后给出了无源控制器存在的条件.M导数的方法可以看作是L导数方法的延伸.本文所获得的一系列结果,使来自于物理系统的无源概念与控制理论有机结合起来.

三相电压型PWM整流器的滑模变结构无源控制

三相电压型PWM整流器在应用中需要更加优良的动、静态性能。针对整流器的非线性强耦合特点,提出了一种滑模变结构无源控制算法。算法中电压外环采用滑模变结构控制,电流内环采用无源控制。滑模控制中以整流器输出直流电压误差为状态变量构造指数衰减律切换面。无源控制中采用状态误差构造能量存储函数并以误差存储函数为Lyapunov函数,通过注入阻尼使系统快速收敛到期望稳定平衡点。根据误差存储函数的收敛条件设计了整流器的无源控制器,实现了各变量的解耦控制。用PSCAD/EMTDC软件进行仿真分析。与双闭环PI控制对比,仿真结果表明该控制策略具有良好的动、静态性能和鲁棒性。

基于EL模型的Boost型DC/DC变换器无源控制器

根据boost型DC/DC变换器的EL(EL,Euler-Lagrange)模型和无源控制理论,设计了无源控制器。由于无源控制理论是基于能量控制,属系统的本质控制,则无源控制器具有简单、鲁棒性好及工程易于实现的特点。计算机仿真结果表明boost型DC/DC变换器无源控制器是可行的。

具有参数不确定性伺服系统的H_∞自适应控制器设计

利用一个具有鲁棒性能的H∞自适应控制器对永磁同步电机进行跟踪控制,通过利用一个参数调节器和一个前馈补偿,减小了参数摄动和外部干扰对系统跟踪性能的影响.面对大的参数摄动和外部干扰,一旦H∞性能能够满足,跟踪性能便能保证,鲁棒性跟踪问题被转化为一个非线性H∞问题.为解一个非线性H∞问题,将参数调节器、H∞反馈控制器和补偿控制综合到一起,通过一个二次存储函数的选择来完成,最后通过跟踪阶跃响应的仿真结果证明了H∞自适应控制器的有效性.

全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制

针对全方向步行康复训练器应用时元器件发生不可预见的失效情况,提出了非线性鲁棒容错控制器的设计方法,研究了全方向步行康复训练器的鲁棒容错跟踪控制问题.通过在控制器中增加补偿矩阵,无论执行电机是否发生故障,全方向步行康复训练器均能够跟踪理疗师制定的训练路线.构造了能量存储函数和适当的评价信号,基于γ耗散不等式推导得出了鲁棒控制器,使系统的跟踪误差在全局坐标系下达到渐近稳定,且满足非线性L2增益性能指标.仿真结果表明,新的设计方法具有一定的可行性和有效性.