变桨风力发电机组控制器优化设计

风速的随机性和风电机组控制系统的非线性导致难以获取风电机组精确的数学模型。鉴于实际的风电工程通常采用简单的比例-积分-微分(proportional integral differential,PID)控制器或比例-积分(proportional integral,PI)控制器达到输出恒定功率的控制目标,不涉及复杂的智能控制算法,在风速高于额定风速时,提出了一种基于加性分解原理的方法来规范风力发电机组变桨控制器的设计参数,将风力发电机组变桨控制问题分解为2个简单的子问题,即线性时不变主系统的追踪问题和辅系统的镇定问题。基于该原理,设计出了简单的PI控制器,并在此基础上进行了控制器优化设计,而且通过理论推导给出了该控制器的稳定性证明,最后通过仿真验证优化后的控制器能够大大增加输出功率的平稳性。这将为今后设计风力发电机组变桨控制器设计提供一定的准则。

基于改进积分视线导引策略的欠驱动无人水面艇路径跟踪

路径跟踪控制是无人水面艇(USV)自主完成各项任务使命的关键技术之一,受到国内外运动控制领域的普遍关注。为提高风浪流等外界环境干扰下,无人水面艇(USV)路径跟踪控制的准确性和鲁棒性,研究海流等外界扰动环境下一类非对称欠驱动无人水面艇的路径跟踪问题,提出了2种改进积分视线(ILOS)导引策略,并基于改进导引策略和反馈控制思想实现了无人水面艇水平面的路径跟踪。与传统ILOS导引策略相比,第1种改进策略具有变积分增益能够避免积分饱和及超调现象;第2种改进策略在前者的基础上将前视距离设计为时变量,使得无人水面艇操纵更加灵活,其中积分增益和前视距离均为垂直距离误差的不同函数,引导无人水面艇灵活快速地跟踪期望路径。基于级联系统理论证明了当所有控制目标实现时,控制系统为全局k-指数稳定(GKES)的,理论分析和仿真实验证明了算法的有效性和先进性。

基于微分几何的固定翼无人机过顶跟踪地面目标制导方法

为了实现无人机对地面目标的密切跟踪,提出一种基于微分几何的无人机过顶跟踪地面目标的制导方法。通过搭建无人机过顶跟踪地面目标的数学模型,分析其数学关系。设计无人机过顶跟踪地面目标的制导律并完成稳定性分析。最后,分别针对不同运动状态的地面目标进行仿真验证。仿真结果表明:该方法能实现对各类地面目标的有效跟踪,并且具有良好的跟踪性能。

风电机组拟连续高阶滑模转矩控制器设计

风电机组非线性、不确定、多干扰等特点，使得控制器设计成为一项极具挑战的研究课题。拟连续高阶滑模控制方法对外部干扰、未建模动态和参数不确定具有强鲁棒性，且能够有效削弱抖振，所以在风速低于额定风速时，采用拟连续高阶滑模控制方法对风电机组转矩控制问题进行研究。首先，在传统滑模控制的基础上继续求导，设计拟连续二阶滑模转矩控制器，在有限时间内实现对参考转速的稳定跟踪。其次，根据Lyapunov理论证明该控制器的稳定性。最后通过仿真和对比分析验证所设计的拟连续二阶滑模转矩控制器不仅能够通过控制发电机转矩实现功率的最大输出，而且能够有效的抑制抖振现象，控制系统具有强鲁棒性。

高阶滑模微分器的分析与改进

首先采用Terminal吸引子函数代替原不连续函数,以避免滑模微分器的抖振;然后针对现有文献中高阶滑模微分器设计参数选取苛刻这一问题,放宽了设计参数选择范围,并分不同情况证明了高阶滑模微分器的稳定性.在此基础上,给出了高阶滑模微分器估计误差的上界与设计参数和滑模微分器阶次的关系式;通过对设计参数的选取和系统整体结构的分析,提出了高阶滑模微分器减小估计误差且更适于工程应用的设计方法,并给出所需条件.仿真结果表明了所得结论的正确性和有效性.