基于小增益定理的非线性系统的自适应动态面控制

针对一类具有未知死区的严格反馈不确定非线性系统,基于输入状态稳定理论和小增益定理,利用T-S模糊系统的逼近能力,提出一种自适应模糊控制方案.该方案取消了死区模型参数上下界已知的假设和虚拟控制增益要求可微的假设;利用动态面控制技术,将一阶滤波器引入后推设计中避免了传统后推方法中对虚拟控制反复求导而导致的计算复杂问题.通过构造2个耦合的子系统满足输入状态稳定条件,利用小增益定理分析证明闭环系统半全局一致终结有界,且选取适当的设计常数,跟踪误差可收敛到零的一个小邻域内.

乘性摄动下的鲁棒小增益定理

研究区间系统在乘性Ｈ＾∞摄动下的鲁棒稳定性的问题，证明了区间系统在乘性Ｈ＾∞摄动下的稳定性可由基１２个关键顶点系统的相应性质所保证，得到了一种鲁棒形式的小增益定理。

扩展的小增益定理

把接受瞬时信号的系统成立的结论推广到接受持久信号的系统,一直是鲁棒控制的基本问题,也是一个难题。在接受持久信号的系统中,很多原有的接受瞬时信号系统成立的结论都不成立了,因此大量的概念、定理需要改进。目前虽然对于一般的H∞函数和H∞不确定性模型来说,定义频域的概念已取得了一些成果,但是对于小增益定理的改进还是很少。基于此,应用H-∞1函数空间修改了小增益定理,给出了一个扩展的小增益定理。并且讨论了它的应用价值。

基于小增益定理的同步磁阻电机混沌控制

同步磁阻电机(SRM)在某些条件下会出现混沌运动,严重影响电机系统的动态性能和稳定运行,因此如何控制处于混沌运动时的同步磁阻电机是一个非常重要的问题。利用分岔图分析同步磁阻电机通向混沌的途径,揭示同步磁阻电机混沌吸引子的分形结构,同时分析了同步磁阻电机系统平衡点的局部稳定性,然后基于输入输出的状态稳定系统的小增益定理设计了简单反馈控制器,实现了对同步磁阻电机5个平衡点的镇定控制。

基于小增益定理的MIMO非线性系统的自适应控制

针对一类具有不确定函数控制增益的非线性相似组合大系统,提出一种直接鲁棒自适应控制设计器.基于输入到状态稳定性质和小增益定理,并利用T-S模糊逻辑系统逼近不确定函数,设计直接鲁棒自适应控制器.通过理论分析证明闭环系统半全局一致终结有界.

基于标度小增益定理的离散时滞模糊系统可靠H_∞控制

本文利用输入–输出方法,研究了带有时变时滞和执行器故障的离散T–S模糊系统可靠H∞控制问题,并使用一种更切合实际的离散齐次马尔可夫链来表示执行器故障的随机行为.首先,利用一类新的模型变换方法,将离散时滞T–S模糊系统转换为互联的两个子系统.然后,利用标度小增益定理分析互联子系统的随机稳定性.通过构造参数依赖的Lyapunov函数,给出闭环系统输入–输出均方稳定且满足H∞性能的充分条件及可靠H∞控制器的设计方法.最后,给出两个数值例子验证所提方法的有效性.

利用小增益定理实现耦合发电机系统混沌同步

研究了耦合发电机系统的混沌同步问题,基于小增益定理,采用线性反馈控制方法,给出了混沌系统实现同步的条件并给出了控制参数的取值条件.

基于小增益定理的非线性系统的事件触发控制

利用一个指数小增益定理,对一类非线性控制系统提出一种事件触发控制策略.利用该策略,实现了该系统指数渐近稳定,同时有效避免了Zeno现象的发生,最后数值模拟验证了结论的有效性.

输入状态稳定理论及其独立电力系统应用

对实际工程中的动态系统而言,Lyapunov稳定理论主要致力于分析在无外部信号激励的情况下,系统的状态能够从任意的初始点回到自身所固有的平衡状态的能力问题,由此导致其并不适合分析和处理系统存在持续扰动(包括有界的外部信号)激励下,系统的状态响应能否处于某一事先设定的有界范围的问题。有鉴于此,输入-状态稳定理论应运而生。该理论将Lyapunov方法与算子法相结合,系统地提出了ISS的概念、定义、模型和方法,其中局部ISS稳定自动分析方法及互联系统ISS小增益定理等进展为该理论在独立电力系统的实用化打下了理论基础。

基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计

针对目前基于线性变参数系统的增益调度控制设计中存在的控制结构复杂性问题,提出一种基于回路成形的简单且易实现的增益调度控制结构.在此基础上,提出一个鲁棒增益调度控制设计方法.设计过程首先采用补偿器函数使得被控对象奇异值具有期望的形状,以保证被控对象的性能要求,然后利用小增益定理设计一个鲁棒控制器,得到具有良好性能的、结构简单的鲁棒增益调度控制器.最后针对一个化工过程,说明此方法的有效性.*

分布式非线性控制的回路小增益方法

近年来,分布式控制在控制及相关学科引起了广泛的兴趣.复杂的包含不确定性的非线性动力学在控制系统中普遍存在,而针对这种系统的分布式控制研究尚处于起步阶段.其中一个关键问题就是由分布式控制系统中信息交换约束与复杂非线性动力学的并存所导致的.近期相关研究表明,基于回路小增益定理的控制设计方法能够较有效地解决这类问题.本文重点回顾分布式控制回路小增益方法的近期主要结果,给出了一种分布式非线性控制器的系统化设计方法,并在此基础上指出若干未来研究方向.

高铁车网耦合系统电压低频振荡现象机理研究

高速铁路车网耦合系统出现电压低频振荡现象,导致多个动车所的多台动车组牵引封锁,目前对其机理研究处于初期阶段。首先推导"牵引网–动车组"耦合系统的状态方程以及瞬态能量平衡方程,判定车网开环系统的稳定性,并采用小增益定理分析电压振荡的影响因素。接着,基于十导体链式电路搭建精确的高速铁路全并联AT(autotransformer)供电系统模型,并基于瞬态电流控制建立CRH3型动车组电气模型;在此基础上,实现车网系统的互联,并仿真再现电压振荡现象。随后,通过调节动车组控制器参数及负荷分布实现电压振荡的抑制,并分析调节控制器PI参数抑制电压振荡的局限性。最后采用FFT及Prony分析的方法实现了振荡电压低频成份的辨识。

高速铁路车网耦合系统网压振荡模态分析与对策

高速铁路车网耦合系统出现电压低频振荡现象,导致多个动车所的多台动车组牵引封锁,目前对其机理研究处于初期阶段。首先根据赫尔维茨稳定判据以及瞬态能量平衡方程判定车网开环系统的稳定性,并采用小增益定理分析电压振荡的影响因素。接着,基于十导体链式电路搭建精确的高速铁路全并联AT(autotransformer)供电系统模型,并基于瞬态电流控制建立CRH3型动车组电气模型。在此基础上,实现车网系统的互联,并仿真再现电压振荡现象。随后,采用FFT、小波分析及Prony分析的方法实现了振荡电压低频成份的辨识。

基于等效解耦过程的交直流协调控制鲁棒稳定性研究

通过等效解耦过程(effective open-loop process)将多输入多输出系统中的各回路进行解耦,把多变量系统回路方程形式转换为单变量系统回路方程,从而建立起各回路独立控制的数学模型。但在多输入多输出系统中,各回路控制器之间可能存在无法协调的问题,为此,在实现等效解耦过程解耦控制的基础上,基于小增益定理,提出判断交直流系统协调控制鲁棒稳定性的量化指标;且针对发电机PSS附加控制与直流附加控制的协调控制,设计了能够协调运作且抑制低频振荡的发电机PSS附加控制器和直流附加控制器。在PSCAD中进行算例仿真验证了所提判断交直流系统协调控制鲁棒稳定性量化指标的有效性和所设计控制器的实用性。

基于下垂特性的微电网协调控制策略研究

微电网技术有助于解决分布式电源大规模接入电网的问题,同时增强用户供电的可靠性,而微网内各微源间的协调控制是微网研究的重点。文章分析了微网中电力电子接口的微源常用控制方法和协调控制结构,基于下垂控制特性提出了微网各微源的协调控制策略;利用互联反馈系统BIBO稳定判据小增益定理,分析了下垂系数对系统稳定性的影响,为下垂系数设计提供了依据,最后对提出的下垂系数设计依据在Matlab/Simulink中进行了仿真验证。

基于频域的PID广义预测控制器的鲁棒性分析

推导了PID广义预测控制器(PID-GPC)的闭环反馈结构,采用小增益定理获得了存在建模误差(MPM)情况下PID-GPC鲁棒稳定的一个充分条件。然后在频域内分析了PID-GPC控制器的参数选择对其鲁棒性的影响。

动态不确定非线性系统直接自适应模糊backstepping控制

对一类单输入单输出动态不确定非线性系统,提出一种直接自适应模糊backstepping和小增益相结合的控制方法.设计中,首先用模糊逻辑系统逼近虚拟控制器;其次把自适应模糊控制和backstepping控制设计技术相结合,给出了直接自适应模糊控制设计方法.最后基于Lyapunov函数和小增益方法证明了整个闭环系统的稳定性.仿真实例进一步验证了所提方法的有效性.

新型指令滤波反步及高超声速飞行器的应用

非线性严反馈系统的控制中,由于迭代和系统的设计过程,反步法成为研究热点之一。然而,由于需要推导虚拟控制的解析导数,传统反步法存在"计算膨胀"问题,当被控对象的系统阶数较高或模型较复杂时,"计算膨胀"问题更为严重,这限制了反步法在实际工程中的应用。因此,提出一类新型的指令滤波反步法,避免传统反步法中"计算膨胀"问题。该方法采用输入状态稳定性(Input-to-State Stability,ISS)和小增益定理保证闭环系统的稳定性,为严反馈系统的控制器设计提供了简洁有效的方式。针对高超声速飞行器巡航段纵向的速度和高度跟踪问题,综合指令滤波反步法和动态逆方法设计有效的状态反馈控制器,最后在数值仿真中验证了所设计的控制器能实现高超声速飞行器在爬升机动中对速度和高度的稳定跟踪。

基于重复PI的LCL并网逆变器控制参数设计

目前普遍根据小增益定理对重复控制参数进行整定,但该方法设计的参数只是系统稳定的充分非必要条件。为此,提出基于极点分布的重复PI控制器参数设计方法,通过对闭环系统的误差传递函数进行分解,弱化了PI和重复控制器之间的耦合,使参数设计过程更清晰。此外,以极点距z平面原点距离最近为目标设计重复控制参数可得到系统稳定的充要条件,同时避免了采用极点分布法的复杂性。仿真结果证明了所提参数设计方法的有效性。