三电平中点箝位整流器系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法研究

该文首先建立了基于开关函数的三相四线三电平中点箝位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在Lyapunov稳定性理论的基础上,提出了一种新的三相四线三电平中点箝位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,动态响应快的优点,并且通过设计新的三电平PWM调制方法,有效地解决了由现有三电平SPWM调制方法引入的直流母线中点电位存在三次波动的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性,以及基于Lyapunov直接法设计的非线性控制器的有效性。

DC-DC变换器双线性系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法

首先建立了DC-DC变换器双线性系统数学模型,结合控制目的进行适当变形,得到DC-DC变换器的闭环非线性控制系统模型。基于Lyapunov直接法,总结出构造Lyapunov函数和求取控制律的一般步骤,适用于所有数学模型可以表示成双线性系统的DC-DC变换器。以Sepic变换器为例,成功构造出Lyapunov函数,并且推导得到一种使Sepic变换器控制系统渐近稳定的控制律,仿真结果证实了该文提出的新型控制律的有效性。

李亚普诺夫直接法在移动机器人轨迹跟踪控制器设计中的应用

针对移动机器人的轨迹跟踪问题,基于李亚普诺夫方法和系统运动学误差模型设计了具有全局渐进稳定的轨迹跟踪控制器,使系统的跟踪误差渐进收敛于零。该方法设计过程具有直接的稳定性分析,控制器参数调节方便。仿真结果表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性。

基于李亚普诺夫直接法的混沌同步控制研究

提出了一种简单的混沌系统同步控制策略。选择一正定的李亚普诺夫函数,基于李亚普诺夫直接法求出混沌同步的控制量。将该思想用于Lorenz系统、Rossler系统和Chen系统。理论分析和仿真结果表明,利用该控制策略可以实现系统不同初始点情况下的混沌系统的同步控制。

三相PWM整流/逆变系统的李亚普诺夫控制

针对集成的三相PWM整流/逆变系统,提出了一种基于李亚普诺夫直接法的一体化瞬时功率控制策略.主要思想是:选择合适的整流器状态变量构造一个李亚普诺夫函数,从李亚普诺夫渐近稳定性出发,设计两个控制变量用于整流器的控制.该策略将逆变器的瞬时功率动态自然地嵌入到整流器的控制当中,在保证整流器渐近稳定的同时,使得三相PWM整流/逆变系统的直流储能电容可以大大减小.在Matlab/Simulink环境下对采用这种控制策略的系统进行了仿真,仿真结果验证了该策略的有效性.

非完整移动机器人鲁棒控制方法研究

针对基于单目视觉的双轮差速移动机器人检测环境目标信息的误差大、波动频繁、有限视角约束且受非完整性约束特点,研究了避障与轨迹跟踪控制器的设计问题。首先基于李亚普诺夫稳定理论,设计了双轮差速移动机器人的圆弧轨迹控制器,并证明了控制器的稳定性。引入动态变化的参考角度以调节控制器因子,解决了系统受视觉传感器有限的视野范围约束及机器人运动轨迹优化问题。通过跟踪圆心沿多边形边界连续移动的圆弧轨迹,实现机器人避开多边形障碍物。仿真和实际机器人实验证明了所提出方法的有效性。

机械控制系统非线性稳定性的若干方法研究

分析了机械控制系统中应用李亚普诺夫直接法求解非线性稳定性的 4种常用方法———直接试选二次型函数法、克拉索夫斯基法、变量梯度法和近似线性化法 ,并结合算例 。

不同系统之间的混沌同步

基于稳定性理论,针对SQCF系统和SCCF系统提出了两种不同系统之间的混沌同步控制策略:一是选取一正定的李亚普诺夫函数,基于李亚普诺夫直接法求出混沌同步的控制量,从而使两个不同的系统达到混沌同步;二是运用激活控制法实现两个不同系统的混沌同步.这两种方法均适用于一般的混沌系统,并用Mathematica软件给出了数值模拟.理论分析及仿真结果都表明该方法可以较快地实现不同系统之间的混沌同步.

一类不匹配不确定非线性系统的鲁棒控制

研究一类包含不匹配不确定性非线性系统的鲁棒镇定问题 .应用李亚普诺夫直接法 ,提出了一种基于不确定项上界的连续型鲁棒控制器设计方法 .该控制器分为两部分 ,分别对匹配不确定项和不匹配不确定项进行补偿 .由于在控制器中引入了两类时变函数 ,因而与以前的一些仅能保证系统一致最终有界的控制器相比 ,本文提出的控制器可确保相应闭环系统大范围渐近稳定 .此外 ,用来补偿匹配不确定项的控制器 ,其每一分量仅与相应通道的不确定项有关 ,因而要求的控制能量小 .所提控制器计算简单 ,更易实现 .

基于新型跟踪微分器的无刷直流电机换相位置检测

为从被噪声污染的反电动势中提取清晰的过零信号以满足无刷直流电机换相位置检测的要求,设计一种结构简单的新型跟踪微分器。在系统状态与平衡点距离较远时,采用非线性非光滑方式趋近平衡点;在系统状态与平衡点距离较近时,采用线性方式趋近平衡点。同时,利用李亚普诺夫直接法证明信号跟踪的全局渐进稳定性并给出相关参数的物理意义。仿真结果表明:新型跟踪微分器能以一套参数满足宽调速范围运行的需要,可获取具备固定延迟时间的过零信号,具有良好的高斯噪声、斩波噪声抑制能力。

混沌系统的自同步与异结构同步

基于稳定性理论,对HR系统和SQCF系统提出了混沌自同步和异结构同步的策略:一是选取正定的李亚谱诺夫函数,基于李亚谱诺夫直接法求出混沌同步控制量,从而实现混沌自同步和异结构同步;二是运用激活控制法实现两个不同系统的混沌同步。这两种方法均适用于一般的混沌系统,并给出了数值模拟。理论分析及仿真结果都表明该方法可以较快的实现混沌自同步和异结构同步。

一类城市轨道交通系统的鲁棒稳定性分析

对既具有范数有界不确定扰动又含有脉冲扰动的一类城市轨道交通系统的稳定问题进行了分析。在给出该系统鲁棒稳定定义的基础上,应用李亚普诺夫函数法导出这类不确定城市轨道交通系统鲁棒渐近稳定的充分条件。最后,通过数值示例验证所得充分条件的正确性。