基于线性化Nataf变换的一次可靠度方法

首先引入等概率边缘变换的基本原理,证明了常用的Rackwitz-Fiessler变换是等概率边缘变换的一次近似形式,将当量正态化原理和线性变换相结合,提出了扩展的Rackwitz-Fiessler变换,并指出其存在的缺点。然后针对Nataf变换的非线性特征,提出了线性化Nataf变换,并将该变换与改进的HLRF算法相结合,给出了基于线性化Nataf变换和iHLRF算法的一次可靠度方法。将Nataf变换、线性化Nataf变换和扩展的Rackwitz-Fiessler变换通过算例进行了对比分析,结果表明:采用线性化Nataf变换的结构可靠度分析结果收敛于采用Nataf变换的计算结果,而采用扩展的Rackwitz-Fiessler变换的计算结果则有较大的误差。

基于LESO的DFIG-GSC反馈线性化直接功率控制

为了提高双馈风力发电机网侧变换器(DFIG-GSC)这个强耦合非线性系统的性能,提出了一种反馈线性化直接功率控制策略。首先在αβ坐标系下建立以有功功率、无功功率为变量的DFIG-GSC的数学模型,针对模型中的强耦合项采用反馈线性化进行解耦,得到其线性模型,再结合滑模控制理论设计出功率内环的控制律。由于功率内环控制律中未建模部分和不确定因素会对控制效果产生影响,采用线性扩张状态观测器对其进行观测并对其控制量进行修正。同时电压外环采用滑模控制来提高直流侧电压的响应速度。最后搭建仿真模型与传统PI控制以及直接功率控制进行比较,验证了所提控制策略的合理性和有效性。

Boost变换器精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在Boost变换器仿射非线性模型基础上,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到Boost变换器状态反馈精确线性化模型。在此线性化模型基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计滑模变结构控制器。研究对比表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,同时克服了现有精确反馈线性化控制策略固有的对精确数学模型依赖性的缺点,表现出更强的鲁棒性,从而具有一般性理论和实际意义。

CCM Buck变换器的状态反馈精确线性化的非线性解耦控制研究

基于非线性系统的微分几何理论,应用脉冲模型积分法建立CCM(电流连续型)Buck变换器的非线性仿射模型,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式,得到了Buck变换器状态反馈精确线性化模型,由此提出了电感电流和输出电容电压解耦控制策略。研究结果表明,Buck变换器通过状态反馈实现精确线性化得到的非线性控制策略,比现有的PI控制有更好的动态响应调节和稳态误差调节特性。同时说明状态反馈精确线性化能对Buck变换器这类分段线性系统实现完全解耦控制,从而具有一般性理论和实际意义。

电流连续型Boost变换器状态反馈精确线性化与非线性PID控制研究

基于非线性系统的微分几何理论并结合传统PID控制的优点,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型并推导出非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式,得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型。文中结合基于输出误差的PID控制,提出了变换器非线性PID解耦控制策略。研究结果表明,Boost变换器非线性PI解耦控制,比传统的PI控制有更好的动态响应和稳态特性,状态反馈精确线性化能对Boost变换器这类分段线性系统实现完全控制解耦。DC/DC变换器利用状态反馈精确线性化技术并结合传统PI控制技术的优点进行解耦控制,其结果对进一步研究具有一般性理论和实际意义。

Boost变换器带恒功率负载状态反馈精确线性化与最优跟踪控制技术研究

分析了Boost变换器带恒功率负载的特性,推导出系统传递函数并得到系统稳定运行条件。采用状态反馈精确线性化技术对系统进行控制。根据Boost变换器带恒功率负载的特点,将最优跟踪技术应用于精确线性化控制中,得到系统非线性控制律。用SABER软件对得到的控制律进行了仿真。仿真结果表明:精确反馈线性化结合最优跟踪可以对Boost变换器带恒功率负载系统进行有效的控制,使系统具有理想的稳态特性和动态响应,在电源及负载大范围变化时,保证系统的稳定运行,满足不同类型负载的要求,具有大信号稳定特性。

矩阵变换器输入电流的状态反馈线性化控制

在电压不平衡和负载不平衡等非正常工况下,矩阵变换器(MC)的输入电流波形不稳定,总谐波畸变率较大,严重影响负载的安全运行。为此,设计了一种全新的基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制器。首先根据矩阵变换器输入侧的拓扑结构,构建了矩阵变换器的数学模型,经过Park变换,得到了标准的仿射非线性系统,验证它符合反馈线性化条件后将它转化成线性系统并设计出状态反馈线性化控制器。MATLAB仿真结果表明,该方法可以有效地改善矩阵变换器在三相输入电压不平衡、三相负载不平衡等非正常工况下的输入电流性能,降低总谐波畸变率。

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的最优控制

加权矩阵的选取在最优反馈系统的综合设计中具有重要意义。该文基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标。应用状态空间平均建模法,建立电流连续型(current conduction mode,CCM)Buck变换器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。进一步,利用二次型最优控制对状态反馈反馈系数进行优化设计。所得控制律简单、容易实现。数值仿真验证了该控制方案的优越性,仿真波形对比分析显示与传统无源性控制方法相比,基于该控制方法的系统静态误差小,启动性能优越,且开关频率固定,对输入电压扰动和负载扰动均具有较强的鲁棒性。

Buck类DC/DC变换器状态反馈精确线性化恒流控制方法

在两级式开关电源的结构中,前级引入的输入电压低频纹波会引起后级输出电流的波动。为了解决这个问题,首先建立了对于Buck及Buck衍生电路的通用大信号平均模型。在此基础上,运用微分几何理论对此仿射非线性系统进行状态反馈精确线性化,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式。在得到的线性化模型基础上运用工程上易实现的PI调节器,对系统进行相应的输入电压抗扰性分析,理论分析表明所提控制方法使输出电流不受输入电压扰动影响。实验表明与传统的平均电流模式恒流控制相比,所提出的精确反馈线性化恒流控制策略具有良好的抑制输入电压低频扰动的稳态调节特性,对不同大小的输入电压均适用。此外,该方法使系统具有较小的调节时间,动态性能较好,具有一般性的理论和工程应用价值。

CCM Buck变换器的精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在CCM Buck变换器仿射非线性模型的基础上,推导出了对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到了Buck变换器的精确反馈线性化模型。在此模型的基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计了滑模变结构控制器.对比研究表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,表现出更强的鲁棒性.

基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制

针对矩阵变换器输出电流易受电网电压、负载不对称影响的问题,设计了一种基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制器,实现对输出电流的实时准确的跟踪。根据矩阵变换器的拓扑结构,构建矩阵变换器的输出端数学模型。利用Park变换将该数学模型变换为标准的仿射非线性系统,构建了反馈线性化控制器。利用MATLAB/Simulink将采用所设计的控制器的矩阵变换器与传统矩阵变换器进行仿真对比。仿真结果表明,设计的控制器有效地改善了系统在三相输入电压不对称、三相负载不平衡的非正常工况下的输出电流性能。将设计的控制器应用在搭建的矩阵变换器样机上,样机调试结果进一步说明了所设计的控制器的可行性。

Boost变换器状态反馈的精确线性化控制

将控制目标引入系统状态方程,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型.从理论上证明了所建立的系统模型满足状态反馈精确线性化的能控性条件和对合条件,构造了相应的非线性输出函数,得到非线性状态反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化,并详细分析了反馈系数的选取.所提控制方案不需要附加电压比例积分(PI)环节,控制简单,对输入电压、负载和系统元件参数扰动均具有较强的鲁棒性.仿真结果表明,基于文中所提控制方法的系统性能优越,各项指标均优于无源性控制方案.

线性化空间变换叠前与叠后地震记录去噪方法

提出一种适应复杂构造地区地震资料叠前与叠后去噪新方法.该方法基于叠加剖面信息,利用正交多项式逼近技术,计算出描述地震同相轴走势的相关系数.并利用这些系数对叠加剖面或炮记录在横向作线性化变换,对变换后地震数据进行奇异值检测压制和F-X域有效信号预测.通过理论数据检验表明:本方法能较好适应复杂构造,具有较强去随机干扰和野值能力,保真性较好等特点.该方法已经在实际资料处理生产中得到了应用,并取得了较好的应用效果.

基于精确反馈线性化的Buck开关变换器定频PWM滑模控制

基于非线性微分几何理论,提出了一种基于精确反馈线性化的定频PWM滑模变结构控制策略。应用脉冲波形积分法建立电感电流连续(CCM)开关变换器的仿射非线性系统模型;在满足精确反馈线性化条件下,采用状态反馈精确线性化方法,推导了非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,实现了变换器的线性化。以线性化后的布鲁诺标准型为新被控对象,采用指数趋近律设计了滑模控制器。仿真结果表明:该方法不但比传统PI控制具有更好的稳态特性、更快的响应速度、更强的抗干扰能力,而且优于基于微分几何的最优控制策略。

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。

三态Boost型DC/DC变换器的数学模型及其输入/输出反馈线性化非线性控制方法

针对传统的Boost型DC/DC变换器存在不稳定的零动态问题,Viswanathan K.提出了一种改进拓扑结构的三态Boost型DC/DC变换器。考虑到现有文献均采用小信号模型和相应的线性控制方法,难以发挥该三态Boost变换器的优势,为此,在建立三态Boost型DC/DC变换器大信号状态空间数学模型的基础上,根据其多变量、非线性特点,基于输入/输出反馈线性化提出一种新颖的非线性控制方法。自制的样机实验结果表明:与传统的PI控制方法相比,该新型非线性控制方案具有明显的优势,不仅输出电压的调节范围较宽、稳态偏差小,而且动态性能也明显改善。

基于精确反馈线性化的直流微电网双向直流变换器反步滑模控制

直流微网中母线电压的变化对负载有很大的影响。储能系统通过双向直流变换器调节直流母线电压的过程中,占空比会大幅度变化,使变换器呈现严重的非线性,导致母线电压不稳定。针对这一问题,将精确反馈线性化与反步滑模控制相结合应用于双向直流变换器中,解决了变换器的非最小相位特性和变结构特性,保证了系统在不确定性和非线性条件下、外界干扰情况下的鲁棒性和稳定性。首先分析了变换器的状态方程,通过坐标变换推导出精确反馈线性化模型,并在此模型上设计了反步滑模控制器。最后利用PSCAD软件进行仿真,验证了所提控制方法的有效性及优越性。

DC/DC变换器基于状态反馈精确线性化的Backstepping控制器设计

DC/DC 开关变换器是一类典型的开关非线性系统。本文首先建立 CCM(电流连续型)Buck 变换器的仿射非线性模型,基于非线性系统的微分几何理论,通过非线性坐标变换和状态反馈,得到 Buck 变换器的精确反馈线性化模型。在此基础上应用线性系统Backstepping(反向递推)设计方法构造 Lyapunov 函数和镇定控制器,从而实现了对电感电流和电容电压的有效控制。仿真结果表明,该方法设计的控制器对输入电压扰动和负载扰动具有良好的鲁棒性,且控制器简单易实现。

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的微分平坦控制

针对传统PI控制的Buck变换器暂态性能差的缺点,本文提出一种基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制方法。首先,根据状态空间平均法,建立了电感电流连续导电模式Buck变换器的仿射非线性模型,在此基础上,应用状态反馈精确线性化的方法,推导出状态反馈控制率,实现了系统的能控线性化。其次,针对此状态反馈精确线性化模型,设计了系统前馈控制器;并且将扰动观测器嵌入前馈控制器中,实现对输出电流的补偿;同时,为了消除实际系统由于未建模部分及外部干扰而导致系统实际输出与期望输出之间存在的偏差,设计了误差反馈补偿器。结合前馈控制器与反馈补偿器可得到本文提出的基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制,其中,前馈控制器中的微分项保证了变换器系统的快速性,反馈补偿器中的误差项保证了变换器系统的准确性。基于闭环系统的雅可比矩阵,采用特征值灵敏度理论,研究了变换器电路参数变化时对系统特征值的影响程度及趋势,指出减小电感量、增大电容值有利于提高系统的稳定性。最后,搭建了Buck变换器实验样机。实验结果表明,与传统PI控制方法相比较,本文提出的基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制方法能更好地抑制输入电压和输出电流的扰动,具有更小的调节时间和超调电压,表现出更优越的暂态性能,该控制策略具有一定的工程应用价值。

Cuk变换器输入输出线性化直接电流控制

对于Cuk变换器,提出了两种非线性控制方案包括李雅普诺夫直接法和输入输出线性化控制法。在李雅普诺夫直接法的基础上提出了一种直接电流控制法,通过直接控制电感电流,间接获得期望的输出电压,实现了原系统的部分线性化,即输入输出线性化,并指出输入输出线性化比李雅普诺夫直接法控制系统结构更简单,控制代价更低。数值仿真和实验验证了所提控制方案的正确性和优越性,控制系统具有良好的稳态和动态特性。