面向新型配电网的能观性分析与精细化协同规划方法

现代控制理论和电力系统状态估计中的能观性定义难以满足配电网态势感知的需求,配电网规划模型中也缺乏对能观指标的考虑,为此,提出面向新型配电网的能观性分析与精细化协同规划方法。对配电网的变量与状态空间模型进行定义,并根据传统能观性定义对配电网中的传统/新型变量进行能观性分析;基于传统能观性定义的缺陷提出新的配电网能观性和能观指标定义,并建立考虑能观性的配电网精细化协同规划模型。算例分析结果表明,所提规划方法考虑了实际量测误差的影响,实现了一次网架规划和二次态势感知设备配置的综合最优,达到了经济性和能观性的平衡。

火星气动捕获能观性分析与自主导航算法

研究火星气动捕获过程中探测器的能观性与导航滤波算法设计问题.采用基于李导数的方法对气动捕获过程进行了能观性分析,在考虑大气密度不确定性的条件下进行了能观度计算.针对系统模型的非线性和大气密度的不确定性,给出参数时变条件下施密特-卡尔曼滤波的无偏性证明,提出了扩展施密特-卡尔曼滤波(extended Schmidt-Kalman filter, ESKF)算法,有效提升了气动捕获期间的状态估计精度.通过仿真验证,ESKF算法与传统方法相比显示出更优的估计效果,为火星气动捕获任务的实施提供了坚实的理论与方法支持.

考虑能控能观性的配电二次设备优化配置模型与评估方法

新型电力系统背景下,配电网控制与观测难度显著提升。然而,现有的配电网能控能观性研究以及相应的配电二次设备规划模型难以满足配电网实际控制与观测的需要。为此,提出了基于能控能观分析的配电二次设备优化配置模型与评估方法。首先,提出了配电网能控能观性及相关指标的完整数学定义。其次,构建了能控能观需求-状态变量的映射集合。最后,提出了配电二次设备的优化规划模型及多维评估方法。算例分析表明,所提规划模型及评估方法以最小的经济成本实现了综合效益的最大化,具备可行性与有效性。

含有建模和测量误差的卫星自主定轨系统能观性分析

影响卫星自主轨道确定精度的主要因素包括动力学建模误差及测量误差。考虑动力学模型及测量均存在系统误差时,解决问题的一个途径是将这两种系统误差与卫星运动状态构成扩增状态后一同估计。为了保证滤波的稳定,就必须对此扩增系统的能观性进行分析。基于非线性系统的局部弱能观性理论,分析并给出了无摄动条件下单星自主定轨系统中卫星运动状态、建模误差及测量误差均能观的充要条件,即当轨道为圆轨道时增广系统处处不能观,当轨道不为圆轨道时处处能观。最后通过仿真算例对结论进行了验证,仿真结果显示对于非圆轨道,当建模误差及测量误差均为常值或慢时变时,采用扩展卡尔曼滤波算法对增广系统的状态估计是有效的。

由“系统能控性、能观性”谈中国抗击新型冠状病毒感染疫情成功经验——现代控制理论课程思政教学实践

现代控制理论里系统的能控性表示系统输入对系统状态的控制能力,能观性表示系统输出对状态的反映能力。由此联想到把中国抗击新型冠状病毒感染(简称“新冠感染”)疫情这场人民战争看成是一个庞大系统,党的集中统一领导就是系统的“输入”,中国抗疫的成功经验就是系统的“输出”,而抗击疫情中的各项举措则是系统的“状态变量”。正是由于中国抗击疫情这场斗争是一个输入能控且输出能观的有机统一体,才能取得这场抗疫战的胜利,为全世界抗疫积累了宝贵的中国经验。

严重受扰系统的能控性和能观性及失稳模式分析

基于稳定域理论,指出严重受扰系统的轨迹在临近失稳时运行在主导不稳定平衡点附近,因此可以用线性系统来近似描述严重受扰系统的局部动态。相应地分析线性化系统的模式能控性和能观性,并提出秩判据,以判别控制输入矩阵或观测输出矩阵对失稳模式是否能控或能观。采用特征分析,根据特征值、参与因子和模态揭示故障失稳模式,并根据模式能控性和能观性矩阵找出最灵敏的控制输入和观测信号的地点,以控制和检测失稳模式。以10机39节点新英格兰系统为算例,表明所提出的基于主导不稳定平衡点的线性分析方法实用有效,可为构建广域监视和控制系统奠定基础。

高阶系统方法--Ⅲ.能观性与观测器设计

平行于第Ⅰ部分中提出的非线性系统的全驱性概念,本文提出了非线性系统的全量测性概念.首先给出了非线性系统的一种能观规范型,并证明了任何与该类非线性系统能观规范型等价的系统,以及任何能观的线性系统,都等价于一个高阶全量测系统.然后据此提出了一般动态系统的完全能观性定义,同时指出线性系统的完全能观性等同于其通常意义下的能观性.最后提出了非线性全量测系统观测器设计的一种简洁方法.基于这种设计,可以使观测误差系统为线性定常系统,并且可以任意配置其特征多项式的系数矩阵.

一维线性波动方程耦合组的精确边界同步能观性

作者介绍了多种精确同步能观性,并对一维波动方程耦合组在多种边界条件下分别实现了精确边界同步能观性,分组精确边界同步能观性以及分组精确边界零能观性与同步能观性.

PWM DC-DC变换器混杂动态系统的能控性和能观性

在PWMDC-DC变换器研究中引入混杂动态系统和切换线性系统的概念和相关理论,研究PWMDC-DC变换器的能控性和能观性。首先将PWMDC-DC变换器建立为周期型切换线性系统模型,然后根据周期型切换线性系统的一个周期之后和多周期的能控性和能观性定义及定理,以BuckPWM变换器为例,分析变换器一个周期之后和多周期的能控性和能观性,最后对BuckPWM变换器进行能控性实验验证。实验结果表明,在负载阶跃变化的情况下,变换器输出完全可以控制并且稳定在设计值,这和BuckPWM变换器作为周期型切换线性系统模型的能控性分析结果是一致的。本文的研究还表明,研究方法也适应于其他功率变换器能控性和能观性的研究。

基于条件数的能观性度量方法及在自主导航系统中的应用

由于状态方程和观测方程的非线性,给自主导航系统的能观性分析带来了挑战。首先分析了条件数在线性系统能观度定义中的合理性;然后,利用李导数求解出非线性系统的能观性矩阵,并基于条件数给出了一种非线性系统的能观性度量方法;将其应用于地月转移轨道,分别研究了地心视线矢量和月心视线矢量两种观测模型下自主导航系统的能观度;进而,利用系统的能观度动态确定信息分配因子,结合扩展卡尔曼滤波建立信息融合自主导航算法。仿真结果表明,本文提出的能观性度量方法能够反映不同观测模型下系统能观性的变化情况,基于能观度的信息融合自主导航算法的轨道参数估计结果完全满足地月转移轨道段的精度要求。

非线性系统的能观性和状态观测器

本文首先介绍了非线性系统能观性的各种定义,探讨了这些定义的背景,叙述了在各种定义下的研究成果,指出了尚未解决的问题,并介绍了Morse-Smale系统的能观性。其次,叙述了非线性系统设计状态观测器的五种方法,详细介绍了各种方法的假设条件和设计步骤。

网络控制系统的能控性和能观性

给出了网络控制系统的定义,并基于线性时不变系统的被控对象,建立了传感器为时钟驱动,控制器和作动器为事件驱动时长时滞网络控制系统的数学模型,对网络控制系统的均值能控、均方能控、均值能观及均方能观作了定义,得到了网络控制系统能控的充分或必要条件及能观的充要条件.

一类混合动态系统的能控性和能观性研究

针对一类混合动态系统———周期型线性切换系统 ,给出系统能控性、能观性的充分必要条件 。

广义系统的能控、能观性判别条件

该文讨论广义系统能控、能观性问题，给出了广义系统能控和能观性一种新的判别条件．

基于分数阶微分方程描述的系统的能控性和能观性判据

首先给出了由分数阶微分方程描述的系统的数学模型,根据对整数阶系统能控性和能观性的研究,给出了此类分数阶系统的能控性和能观性的定义,并利用两参数的Mittage-Leffler函数和Cayley-Hamilton定理分析此类分数阶系统的能控性和能观性,推导由分数阶微分方程描述的系统能控性和能观性判据.当其能控性判别矩阵M和能观性判别矩阵N的秩为满秩时,分数阶系统是能控和能观的.

分数阶线性系统的能观性研究

在对一类由分数阶线性微分方程描述的系统的能观性问题研究中,通过分数阶线性定常系统求解,给出了分数阶线性定常和时变系统一般解的统一表达式。在给出分数阶系统能观性定义的基础上,提出并证明了分数阶线性系统时变和定常系统能观性的充分和必要条件,以及分数阶线性定常系统的能观性判据,所得结论对分数阶控制系统的分析与综合是有益的。

永磁同步电动机系统的能控性与能观性分析

永磁同步电动机系统是一类仿射非线性系统.该文应用非线性控制系统的几何理论对它的能控性与能观性进行分析,证明了永磁同步电动机系统在一定范围内是局部弱能控的、强可接近的和局部弱能观的.

布尔控制网络的能控性与能观性(英文)

利用矩阵的半张量积,布尔控制网络被转化为离散时间系统.本文从离散时间系统的结构矩阵出发,讨论了逻辑控制系统的能控能观性条件,得到了一个新的能控性条件.新的条件简化了原有能控性矩阵的计算复杂性,矩阵的最高阶数由原来的2^(m+n)降到了2~n.另外,还得到了检验布尔控制网络能观性的条件.与原有条件相比,新的条件更容易计算检验.最后.给出一个实例,检验给出的能控能观性判断条件的正确性.

网络控制系统的能控性与能观性

针对随机时变时延的存在使得网络控制系统的分析变得非常复杂,传统的控制理论在应用到网络控制系统中时必须重新考虑的问题,通过在传感器和控制器的发送端和接收端引入缓冲器的方法,将网络控制系统中随机时延转化为确定性时延,在此基础上研究了网络控制系统的能控性和能观性,并给出了网络控制系统能控和能观的充分必要条件,该方法可推广至其他的时延系统中去。

保证能控性和能观性的采样方式

提出一种简单的采样间隔可任意选择的不等间距采样方法 ,它能保证对于任意能控或能观连续系统 ,其离散系统一定能控或能观 ,而与系统参数无关。以该方式离散化后的系统为周期性时变系统 ,因而既可直接设计时变系统的反馈控制律 ,也可先将一个周期内的方程化为时不变方程 ,再按定常系统进行控制律设计。