电流型Cuk变换器稳定运行的参数域预测

研究了电流型Cuk变换器中各个分岔参数之间的关系,利用输入电压和开关周期对参数空间进行参数归一化的降维处理,建立参数空间降维后的DC-DC变换器的频闪映射模型,基于能量守恒原理得到电流控制型Cuk变换器稳定运行的参数域预测的解析表达式。以Cuk变换器为例,利用数值模拟和电路实验研究了Cuk变换器中出现的分岔和混沌现象。研究结果表明,占空比D是描述DC-DC变换器的一个本质量,它更能反映系统非线性动力学行为的本质特性。

含HVDC的电力系统次同步振荡参数稳定域的可视化分析

采用特征值分析法研究交直流电力系统中HVDC换流器控制对次同步振荡(SSO)模态阻尼的影响。利用MATLAB的数值计算和数据可视化能力,计算并在三维空间绘制了SSO模态阻尼相对于整流器控制参数平面的轨迹曲面,并提出一种可视化描述SSO参数稳定域的巧妙方法。发现各SSO模态都有一条最佳的模态阻尼脊线,阻尼不是分别随整流控制器增益和时间常数单调变化的。因此,减小时间常数和提高增益可以从参数不稳定域到达参数稳定域或者远离参数不稳定域,有利于提高鲁棒稳定性,但并不总是有利于改善SSO模态阻尼。

电流增量预测控制策略参数稳定域拓展

高性能永磁同步电机伺服系统要求快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能。电流增量预测控制策略可以获得快速的电流响应速度,但依赖电感参数的准确性。电感参数不准确时,系统稳定性难以保证。本文通过使用更多的电压及电流信息来提高参考电压计算式的阶次,以此拓宽电流增量预测控制策略对电感参数的适应性。该方法对处理器的占空比更新能力或运算速度没有特殊要求,仅需增加少量计算量就可以显著拓宽电感参数稳定域。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性与实用性。

时滞对象PID控制器的参数稳定域求解方法

研究时滞对象的PID控制器的参数稳定域的求解方法,通过引入Rekasius变换简化时滞特征多项式,并得到稳定域边界上PID控制器的3个参数所满足的方程。通过引入正弦变换,将对控制器参数在无穷范围内的遍历转为有限范围内的遍历,而特征多项式中的已知时滞被用以检验所遍历的点是否在稳定域边界上,在得到所有可能的稳定域边界后,使用Nyquist稳定性判据确定实际的稳定域。该方法适用于任意形式的单时滞对象,为实际应用中PID控制器的参数整定提供理论依据。

时滞系统PID控制器参数稳定域的实现

基于广义Hermite-Biehler定理,运用时滞对象的逆Nyquist曲线,可确定PID控制器比例增益的稳定范围。在积分和微分增益平面上,针对多条边界直线,提出一种逆时针规律的判断方法,可快速确定该二维平面上参数的稳定区域,从而给出了一种确定时滞系统PID控制器参数稳定域的新算法。该算法适合软件实现,仿真实例验证了该算法的有效性。

基于稳定裕量的二阶时滞系统PID控制器参数稳定域

基于广义Hermite-Biehler定理,由二阶时滞对象的逆Nyquist曲线,可确定PID控制器比例增益的稳定范围;在积分和微分增益平面上,运用一组不等式可确定该二维平面上参数的稳定区域,从而给出了确定二阶时滞系统PID控制器参数稳定域的方法.在此基础上,针对稳定裕量指标,也给出相应的PID控制器稳定域的处理方法.仿真实例验证了该算法的有效性.

基于MBDE和参数稳定域的PI/PID控制器参数整定

提出了一种应用改进二进制差分进化算法(MBDE,modified binary differential evolution algorithm)对PI/PID控制器参数进行优化整定的方法。基于参数稳定域理论,预先确定保证闭环系统稳定的PI/PID控制器参数的约束范围。根据实际问题的需要,结合相应的性能指标,设计恰当的复合性能准则作为优化算法的优化目标,并采用MBDE智能优化算法对优化目标进行优化,从而得到PI/PID控制器的最优参数。将该方法分别应用于针对某循环流化床床温和一个非最小相位系统的PI/PID控制器的参数整定。仿真结果表明,通过上述方法设计的PI/PID控制器,跟传统方法相比,实现方式简单灵活,可以满足闭环系统动态性能的特殊需求。

用Д域划分法确定双参数稳定域的探讨

本文探讨了确定双参数稳定城时常易出现的错误，提出了避免出错的方法。

基于参数稳定裕度的低阶数字控制器设计

工业中的控制系统大多含有复杂的不确定性,其模型参数有时会发生一定的波动.针对系统模型参数辨识不准确或发生波动的情况,需尽量选取控制器参数稳定域中稳定裕度最大的一组参数,以保证闭环系统的稳定性.根据工业中被控对象在工作点附近运行时的特点,基于二阶不确定数字控制系统进行比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器设计.根据闭环系统稳定性条件给出PID参数稳定域的求解方法,其由一族平行的凸多边形构成.将坐标轴进行旋转,使构成稳定域的凸多边形垂直于其中一个坐标轴.利用线性规划方法,求出每个凸多边形的Chebyshev中心及其深度,选择深度最大的Chebyshev中心坐标.利用坐标轴逆旋转变换求出其在原坐标系下的坐标,即为对应的控制器参数.

面向次/超同步振荡的控制器参数稳定域构建

新能源电力系统中出现次/超同步振荡的原因之一是系统某些确定工况下,源侧和网侧控制器参数不匹配。为了防控次/超同步振荡,有必要在线进行控制器参数的稳定域构建,以便对控制器参数匹配状况进行快速评估和预警。该文首先基于盖尔圆盘定理对系统状态矩阵特征值的分布范围进行估计,提出依据系统稳定条件对含参的特征值分布范围进行限定,来实现快速构建参数稳定域的方法。进一步,针对所求得基本稳定域保守性较大的不足,采用相似变换对状态矩阵和对应的盖尔圆盘尺寸进行优化处理,提出基于最优相似变换矩阵来扩展稳定域的范围,从而降低稳定域保守性的策略。仿真算例结果表明,该文方法可以快速确定参数稳定域并减小保守性;与特征值逐点计算法所构建参数稳定域的对比结果表明了该方法的正确性和高效性。

BBMC逆变级分段延迟反馈控制参数稳定域

针对Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)逆变级在脉冲输入电压作用下存在的分叉与混沌现象,提出采用分段延迟反馈控制法,研究确定了其控制参数的稳定域。建立了该逆变级的离散迭代数学模型,针对该逆变级在分段延迟反馈控制法下的控制特性进行了分析,研究确定了实现系统稳定运行时控制参数k1、k2间的函数关系并确定了其稳定域范围,最后对上述理论分析的正确性进行了仿真验证。结果表明:分段延迟反馈控制能有效抑制BBMC逆变级在脉冲输入电压作用下所产生的混沌现象,对于确保BBMC逆变级的稳定运行具有重要意义。

滞后时变系统参数稳定域之扩大

文[1]用研究大系统稳定性的标量李亚普洛夫函数方法研究了滞后时变系统的稳定性,本文采用向量李亚普诺夫函数方法给出了保证滞后时变线性和非线性大系统稳定的又一充分条件,此结果包含了文[1]的结果,扩大了文[1]中滞后时变线性和非线性大系统参数的稳定域。

输出电压纹波对电流型Boost变换器稳定性的影响

研究了电流型Boost变换器输出电压纹波对变换器稳定运行的影响。通过建立考虑变换器输出电压纹波的电感电流频闪映射,得到了变换器稳定运行的条件。该条件表明,Boost变换器的输出电压纹波对变换器稳定运行的边界有显著影响。经过一些合理的假设,得到了利用变换器电路参数预测占空比的稳定边界的一个解析表达式。在此基础上,基于能量守恒原理得到了输出电压存在纹波时,电流型Boost变换器稳定参数域预测的解析表达式,该式能够较好地预测变换器的稳定参数域。

提高电力系统小扰动稳定性的最优分岔控制策略

结合小扰动参数稳定域的概念,建议把小扰动稳定控制描述为"保证系统不可控分岔参数μ≥μref,在系统小扰动参数稳定域内寻找最优的可控参数组合以保证系统的控制代价最小"这一最优分岔控制问题;建立了最优鞍结分岔控制和最优Hopf分岔控制的数学模型,考虑了各种不等式约束,从数学上严格保证了电力系统安全性和经济性的最优控制。在New England 39节点系统中研究了一个小扰动最优鞍结分岔控制算例,实现了以励磁参考电压为控制变量的最优分岔控制策略;提出了初值预测和控制变量选择方案,实现了大系统中的最优Hopf分岔控制策略。优化控制结果表明,所提出的控制策略可以有效解决小扰动稳定控制问题。

提高电力系统大扰动稳定性的最优分岔控制策略

仿真研究了大扰动参数稳定域ΩLDSR和小扰动参数稳定域ΩSSSR的关系,提出了几个合理的假设,据此假设提出了通过收缩相应故障后小扰动参数稳定域ΩSSSR来近似等效大扰动参数稳定域ΩLDSR的方法。结合上述收缩ΩSSSR的方法,提出了基于最优分岔控制策略的电力系统大扰动稳定控制方案。对WSCC 3机9节点系统采用最优Hopf分岔控制策略,通过3个控制步实现了对发电机励磁增益的优化控制,保证了系统大扰动稳定性;对New England 39节点系统采用最优鞍结分岔控制策略,以发电机励磁参考电压为优化变量进行大扰动稳定控制,结果表明,该控制策略可以有效解决此问题。

一类输入带有滞后的线性控制系统鲁棒稳定性研究

利用鲁棒稳定性等价法 ,通过无滞后的确定性线性控制系统的闭环系统的渐近稳定性 ,研究了状态向量和控制输入向量都带有滞后的多组多滞后区间系数定常的线性连续控制系统的鲁棒稳定性问题 ,提出了多组多滞后区间系数定常的线性连续控制系统的闭环系统的鲁棒渐近稳定性 .研究结果表明系统的参数渐近稳定域提高了一个数量级 .

针对网络时延的发动机PI控制系统稳定性分析和控制器设计

针对航空发动机分布式控制系统中的通信时延问题,进行了PI控制系统稳定性及控制设计。基于Nyquist稳定性判据分析比例系数K_(p)的稳定域,进一步采用等效开环传递函数分析积分增益K_(i)的稳定域,获得时延上界依赖型PI控制器参数稳定域。基于参数稳定域设计某涡扇发动机分布式控制系统的时延PI控制器,并进行了数字仿真。结果表明:在时延上界为0.3 s时,基于参数稳定域设计的PI控制器可保证被控系统的稳定性,系统无稳态误差,转速控制系统超调量不超过0.38%;反之,基于控制器参数非稳定域设计的控制器使被控系统的性能显著恶化。

基于Ostrowski圆盘定理的并网逆变器系统稳定性分析

并网逆变器与电网之间的相互作用是影响并网系统稳定运行的因素之一,针对并网逆变器系统的稳定性问题,提出了一种并网逆变器系统稳定性的快速判定方法。首先基于阻抗分析方法得到并网逆变器系统的回率矩阵。其次基于Ostrowski圆盘定理得到回率矩阵的特征值轨迹Ostrowski带,并根据Ostrowski稳定判据判断系统稳定性。最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,并构建实验平台。仿真和实验结果表明该稳定判据能够有效判定系统是否处于稳定状态,并且可以快速估计并网逆变器系统的参数稳定域,为系统参数的选取提供判断依据。

行星齿轮非线性振动系统参数稳定域的计算方法

研究了行星齿轮非线性传动系统参数稳定域计算的一般方法.该方法通过选取合理的失稳阀值,根据考查参数域内系统的运动状态选取合适的数值积分时间段,以循环套嵌的手段计算考查参数在各自范围内不同组合下的系统位移响应最大值,比较失稳阀值以判稳,参数稳定域的图形输出等5个步骤完成对行星轮系参数稳定域的计算.最后,以四自由度行星轮系纯扭转非线性振动模型为例,以行星轮输入转速、系统的齿侧间隙以及齿轮副的啮合阻尼系数为考查参数,分别计算得到了系统的单参数稳定域、双参数稳定域以及三参数稳定域,为行星轮系的设计取值提供了重要参考.

基于系数线性化模型的逆变器分岔与混沌现象研究

以带LC滤波器的逆变器为研究对象,分析了二阶逆变器系统中出现的分岔现象。鉴于二阶系统的复杂性,在传统建模方法的基础上提出了一种基于系数线性化的离散模型,简化了系统建模、稳定性分析以及数值仿真验证的运算过程。运用Jacobian矩阵稳定性分析方法对2种模型的差异性进行了对比分析,并得到了单参数和双参数下系统的运行稳定域。数值仿真结论表明,所提简化离散模型能很好地分析出系统运行的稳定参数域,且在复杂程度、运算量以及运算速度方面较传统离散模型有着明显优势。