基于短时傅里叶变换的电能质量扰动识别与采用奇异值分解的扰动时间定位

提出了用短时傅里叶变换作为时频信号分析工具研究电能质量扰动识别问题,同时提出了用奇异值分解技术研究扰动时间定位问题。从扰动电压信号短时傅里叶变换后得到的二维频谱幅值矩阵中提取出4个特征序列,生成频谱峰值曲线、基频幅值曲线、高频幅值曲线和幅值标准差曲线,这些曲线用6个特征量来表征。当6个特征量中的某几个满足一定的取值组合时能够唯一确定一种扰动,文中通过建立决策树,实现多种单一与复合扰动的识别。利用采样信号构造Hankel矩阵,对此矩阵进行奇异值分解,通过分量信号的构造并从中提取模极大值点,进行扰动时间定位。仿真结果表明,本文提出的方法能够实现8种单一与8种复合扰动的类型识别,准确检测出电压暂降、暂升、中断的幅值,并可对电压暂降、振荡、脉冲等扰动进行精确的扰动时间定位。

瞬时电离辐射剂量率对BiMOS运放输出扰动时间的影响

对两种不同类型BiMOS运算放大器(JFET-Bi,PMOS-Bi)γ瞬时电离辐射效应进行研究。结果显示,BiMOS运放瞬时辐射扰动时间随剂量率变化呈现出一定的规律性,在剂量率较低情况下扰动时间随剂量率指数增长,剂量率较高时,扰动时间呈现出饱和特性。另外,输入信号不同,输出扰动时间随剂量率的变化也会有差异。

基于扰动时间的铁路机车周转图鲁棒性机理研究

鲁棒性良好的机车周转图对于铁路机务部门降低运输成本、减少机车乘务人员劳动强度具有重要意义。本文主要通过对机车扰动时间影响因素的分析,得出鲁棒性良好的机车周转图可以减少机车运用台数、提高机车周转方案的均衡性。

基于非线性扰动时间连续奇异系统特征的在线竞拍出价几率变化问题研究

一个典型的竞拍过程,竞拍品的价位随时间的推移在不断上升,竞买者由自身的实力及受其他竞买者出价的影响变动着出价心理,产生出新的出价可能性.我们通过使用带有非线性扰动的时间连续奇异系统,来模拟、分析竞拍过程出价心理影响下的出价几率变化的全过程.从对模拟的过程分析可以看出,带有非线性扰动的时间连续奇异系统能够在总体上体现完整的竞价过程,模型揭示了其中的变化规律.如果在某一时刻,当价位达到一定程度时所有出价者的出价可能性都达到零,并保持之,拍卖就结束.本研究给出的模拟分析方法,对包括电子商务网上竞拍在内的拍卖行为的规律研究,提供了一种理论支持.

基于双模态有限时间滑模的永磁同步电机抗扰动控制

目的解决包装机工作过程中,因永磁同步电机的动态响应慢和抗扰动能力弱导致包装机精度不高的问题。方法设计一种双模态有限时间滑模控制器,实现系统有限时间收敛。将双模态函数引入趋近律增益,不仅能实现“大误差大增益,小误差小增益”,而且趋近律增益切换为小增益的时间可调,从而使电机获得更快的响应速度和更小的抖振。同时,设计有限时间扰动观测器对扰动进行观测,并进行前馈补偿,以此来提高系统的抗扰性能。结果实验结果表明,文中方法相较于另外2种对照方法,可以使电机的动态响应分别提升27%、37%,控制性能分别提升40%、70%,相较于超螺旋扰动观测器,可以使电机的抗扰性能提升58%。结论所提控制策略可以明显提高系统的动态响应、控制性能、抗扰性能,使得永磁同步电机更符合包装机的要求。

未知扰动下的无人艇编队优化轨迹跟踪控制

[目的]针对水面无人艇(USV)编队轨迹跟踪中存在的未知扰动和队形变化问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的最优反步控制(FDO-OBC)方法。[方法]首先,基于虚拟结构法,建立无人艇编队控制框架,并设计运动学和动力学编队控制器;其次,设计有限时间扰动观测器,实时估计补偿未知环境扰动;然后,针对编队队形变化的轨迹跟踪问题,提出基于最优反步控制的动态轨迹优化策略,利用扰动观测器信息来计算最优控制输入,实现无人艇编队轨迹跟踪的动态优化;最后,采用李雅普诺夫稳定性理论证明该编队控制方法的稳定性。[结果]仿真对比结果表明,FDO-OBC策略可有效提高无人艇编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]对于面向扰动环境下的无人艇编队控制系统设计,FDO-OBC方法提供了一种新的技术手段。

基于有限时间扰动观测器的水厂加矾系统二阶滑模控制

水厂絮凝沉淀过程具有强非线性、不确定性和参数时变等特点,并且原水水质和水量突变等扰动容易对絮凝沉淀过程造成不利影响.本文提出了一种基于有限时间扰动观测器的加矾系统二阶滑模控制设计方法.首先,文章采用带有非光滑项的二阶滑模控制方法设计加矾系统反馈控制;然后,文章设计有限时间扰动观测器对原水水质和水量突变等扰动,以及絮凝沉淀过程强非线性、不确定性和参数时变等导致的模型不匹配进行估计,估计结果作为前馈补偿与反馈控制相结合;最后,理论分析证明了基于有限时间扰动观测器的二阶滑模控制方法的稳定性.仿真结果表明,本文所提出的复合控制方法有效提升了加矾系统的鲁棒性和抗扰动性能.

具有外部扰动的非完整移动机器人的有限时间跟踪控制(英文)

研究了具有外部扰动的动态模型的非完整移动机器人有限时间跟踪控制问题,介绍了一种有限时间扰动观测器来估计外部扰动.首先,移动机器人的跟踪误差系统被转换成两个子系统:一个三阶子系统和一个二阶子系统.然后,我们分别讨论了这两个子系统,并且设计了连续的有限时间扰动观测器和有限时间跟踪控制律.严格的证明表明了移动机器人可以在有限时间内跟踪上期望的轨迹.仿真例子说明了我们方法的有效性.

多时间尺度的扰动控制标准及备用协调

特高压联络线接入后,在特高压直流闭锁情况下,受端电网将出现严重的功率缺额,并对电网频率稳定产生严重威胁。各控制区的动态ACE(area control error)策略可以充分发挥互联电网功率支援的优势,增强特高压直流闭锁情况下互联电网的运行稳定性。文章根据响应时间长短对控制区的备用进行分类,并参考现行DCS标准,提出了基于时间维的扰动控制标准(time dimension based disturbance control standard,T-DCS),通过该控制标准评价各控制区动态ACE的执行情况及执行动态ACE后的备用恢复情况,同时以某大区电网为例,对与T-DCS标准各项评价指标相关的电量考核方法以及备用容量调整策略进行了详细说明。应用实例表明,T-DCS标准考虑了我国特高压互联电网的实际运行情况,与动态ACE策略一起构成大受端电网频率控制的新防线,不仅可以对各控制区执行网调动态ACE指令的情况进行评价与考核,也能T-DCS标准能够科学评价各控制区的扰动恢复能力,在各控制区备用容量调整中起指导作用。

时间因素扰动下物流配送干扰管理问题的启发式算法

时间因素扰动下的物流配送干扰管理是目前学术界和企业界所关注的一大难题。为了以尽量小的系统扰动,尽快恢复物流配送过程的正常运行,在深入剖析问题特征的基础上,以干扰事件发生时的问题状态为基础,建立了问题的数学模型,提出了基于知识的启发式算法,并在标准算例上与文献算法进行了比较分析。结果表明:本文的启发式算法对于一定规模的问题所得到的车辆路线规划结果,在系统整体扰动程度方面相比于文献的代表性算法有所降低,且运行速度更快。

固定时间收敛扰动观测终端滑模制导律设计

针对机动目标拦截问题,设计了基于固定时间收敛扰动观测器(fixed-time disturbance observer,FxTDO)的终端角度约束非奇异快速终端滑模制导律(nonsingular fast terminal sliding mode guidance law,NFTSMGL)。通过具有固体时间收敛特性的扰动观测器对导弹拦截过程的外部扰动进行快速、精确估计。同时为了抑制抖振影响以及保证制导信号在有限的时间范围内收敛,设计了NFTSMGL,并进行了稳定性分析。仿真结果表明,FxTDO-NFTSMGL可以使制导信号在有限的时间范围内收敛至期望状态,并满足对机动目标拦截的要求,相较于无观测器的NFTSMGL收敛速度更快,且避免了抖振现象。

基于有限时间扰动观测器的模糊补偿控制

针对一类含有不匹配扰动和未知函数的非严格反馈非线性系统,设计一种模糊补偿控制器,并改进有限时间扰动观测器设计。将未知函数逼近误差和外界扰动作为系统总扰动信号,利用有限时间扰动观测器对系统不匹配总扰动进行精确观测,并在反步法虚拟信号设计中进行扰动补偿,以简单的结构和少量的计算代价实现系统快速抗干扰性能。采用有限时间滑模微分器解决由反步法设计所带来的计算复杂膨胀问题。通过Lyapunov稳定性分析证明闭环系统所有信号都是有界的,并在连续搅拌式反应釜仿真中进一步验证了所提出方法的有效性和实用性。

不匹配扰动下逆变器系统的固定时间扰动观测器设计

逆变器系统是电力转换系统的关键组成部分之一,近几年来在智能电网、新能源汽车等领域获得了越来越多的关注和应用,相应地,对逆变器系统的技术要求也越来越高。针对由负载引起的具有不匹配扰动的DC-AC逆变器系统,在对扰动进行谐波化建模的基础上,基于固定时间收敛理论设计了一种固定时间的误差扰动观测器,以实现对扰动的准确估计。与之前的有限时间观测器相比较,新观测器的优势在于确定出了一个与初始误差无关、只与系统参数相关的固定时间T 1,使观测误差在T 1时间内收敛到零。仿真实验结果也验证了所设计观测器方案的可行性和有效性。

加工时间不确定的柔性作业车间鲁棒调度方法

针对中小批量环境下加工时间不确定的柔性作业车间调度问题,采用冗余处理方法构建了以最大完工时间为目标的鲁棒调度模型。为降低算法的搜索规模和提高算法的求解速度,提出了顺序搜索机制,并设计两阶段遗传算法,分阶段获取冗余状态和最优结果。采用某柔性生产线的数据进行正交试验,优化了算法关键参数,并构建了柔性生产线仿真模型,对调度结果的鲁棒性和优化目标性能进行了分析。结果表明,该算法在目标性能和鲁棒性上都显著优于标准遗传算法,能有效处理加工时间不确定的柔性作业车间调度问题。

多源扰动下光电跟踪系统连续非奇异终端滑模控制

针对多源扰动下的光电跟踪系统,提出一种基于有限时间扰动观测器的连续非奇异终端滑模控制方法.首先,通过扰动观测器在有限时间内估计出集总扰动并用于快速幂次趋近律的设计,利用非奇异快速终端滑模面和等效控制方法,得出连续有限时间控制律.采用Lyapunov稳定性方法进行了严格的有限时间收敛证明.其次,对2–DOF光电跟踪系统进行建模,分析影响控制精度的多源干扰因素,并进行控制律设计.最后,结合实际工作环境进行仿真与实验研究,论证算法的有效性.结果表明,提出的控制方法可使得系统输出即使在多源扰动存在情况下,也可在有限时间内快速收敛到平衡点,提高了光电跟踪系统的抗干扰能力与稳态控制精度.

复杂扰动下水下机器人的轨迹精确跟踪控制

[目的]针对外界复杂干扰下水下机器人三维轨迹精确跟踪控制的问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的非奇异终端滑模控制方法。[方法]设计非奇异终端滑模轨迹跟踪控制器,保证跟踪误差在有限时间内精确收敛到零。在外界多维度时变干扰下,设计有限时间扰动观测器,提高系统的抗干扰能力。[结果]利用Lyapunov函数证明所设计控制策略可以有限时间稳定。采用MATLAB进行仿真实验,在阶跃扰动下与反步滑模控制方法仿真对比,表明所提方法可实现轨迹的精确跟踪。[结论]研究结果可为水下机器人的三维轨迹精确跟踪提供解决思路。

基于固定时间收敛的终端角约束滑模制导律设计

为了提高导弹对目标的杀伤性,实现导弹在有界的有限时间内对目标进行成功拦截,提出一种基于固定时间收敛的终端角约束滑模制导律。首先,建立了导弹拦截目标的平面制导系统模型,将目标的机动看作未知的有界扰动;其次,应用固定时间扰动观测器对制导系统的扰动进行观测;再次,基于固定时间收敛滑模控制和固定时间扰动观测器设计终端角约束制导律,证明了制导系统的固定时间稳定性,并给出了制导系统状态的收敛域;最后,通过大量的仿真,验证了所设计的制导律能在保证精确拦截目标的同时实现对目标的指定角度打击。

水面无人艇领航-跟随固定时间编队控制

[目的]为解决复杂扰动下的领航—跟随水面无人艇(USV)编队控制问题,提出一种固定时间控制(FTC)方法。[方法]针对跟踪控制子系统,设计一种基于积分滑模的固定时间跟踪控制(IMS-FTC)策略;针对编队控制子系统,设计一种基于有限时间扰动观测器的固定时间编队控制(FDO-FFC)策略;基于Lyapunov稳定性理论证明所设计的编队控制方法的整体稳定性。[结果]采用经典CyberShip II试验模型进行仿真研究,结果显示所设计的控制方案能够有效提高领航—跟随USV编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]研究成果可为无人艇编队控制系统设计提供先进的技术手段。

时间扰动下的炼钢-连铸智能重调度方法

在炼钢-连铸生产过程中,有很多不可预测的扰动事件发生,导致静态调度计划失效。炼钢-连铸生产重调度的任务就是实时地根据生产现场出现的扰动事件重新安排生产计划,以确保生产顺利进行。在以往的炼钢-连铸生产中,动态调度以人工调整为主,难以达到符合钢铁生产商最优的生产调度计划。因此,研究时间扰动下的炼钢-连铸智能重调度方法对钢铁生产工业仍然具有理论和实际意义。

基于固定时间扰动观测器的水面无人艇精确编队控制

在水面无人艇(USV)编队控制中,控制效果易受系统初始状态和内外部扰动的影响.为此,研究一类具有复杂干扰下的USV编队控制问题,结合固定时间扰动观测器提出一种领航-跟随编队控制方法.首先,提出一种基于固定时间滑模的跟踪控制(FTSM-TC)策略,在固定时间内保证领航艇快速跟踪期望轨迹;然后,为处理内外部未知干扰设计固定时间扰动观测器(FTDO),从而保证在固定时间内对编队系统中的未建模动态和外部复杂干扰进行精确辨识.所提出的基于FTDO的编队控制(FTDO-FC)策略,使编队控制系统在固定时间内收敛并保持稳定的期望队形,仿真结果表明,所设计控制方法能够有效解决存在复杂未知扰动情况下的USV编队控制问题,且收敛时间与系统初始状态无关.