基于PCH的DFIM非线性L2增益控制新方法

采用端口受控哈密顿(port-controlled Hamiltonian,PCH)与L2增益控制方法,建立双馈感应电动机(doubly-fed induction motor,DFIM)的PCH系统模型。采用PCH系统与L2增益扰动抑制技术,给出期望的闭环系统PCH结构,选取期望的闭环哈密顿函数。针对负载转矩扰动的情况,设计系统的L2增益控制律,分析平衡点的稳定性,利用SVPWM信号变换方法控制功率变换器各开关器件的切换点,实现了SVPWM的速度调节。仿真结果表明,系统实现了双馈感应电动机在受外界干扰情况下的转子转速有效跟踪期望转速,提高了系统的鲁棒性。

不确定参数快估反演自适应最优L_2增益控制

为了加快参数自适应律微分方程求解速度和状态变量的稳定收敛速度,通过改进常规反演自适应L_2增益控制算法和引入线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),实现了参数自适应律微分方程只需一步积分运算即可求解,简化了不确定参数自适应律计算求解,并保证了L_2增益系数最小,给出了不确定参数快估反演自适应最优L_2增益控制(rapid back-stepping adaptive optimal L_2control,OP-L_2-RBAC)的通式。军用电站谐波励磁系统的控制仿真结果表明,相对于传统反演自适应L_2增益控制,该方法可加强军用电站励磁系统的动态稳定性。

并联脉宽调制整流器非线性L_2增益环流抑制控制

针对由于模型参数分散和外部干扰引起的并联脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器环流问题,提出了最优L_2增益电流内环控制与非线性L_2增益零序环流外环控制相结合的控制方法.最优L_2增益电流内环控制不仅可以实现干扰对输出的增益最小,还可以灵活实现并联PWM整流器之间的功率平移.非线性L_2增益零序环流外环控制可以有效抑制由于模型参数不确定和外部干扰引起的环流问题.并联PWM整流器双环L_2增益控制仿真结果表明:相对于传统的比例积分控制方法,该方法可以明显降低并联PWM整流器之间的环流,并可提高并联PWM整流器的供电品质,对于增强系统的稳定性具有重要意义.

多机电力系统非线性自适应L2增益分散励磁控制

为提高多机电力系统电压稳定恢复能力;克服外部干扰及模型不确定性对励磁控制的影响,提出了一种新的非线性自适应L2增益分散励磁控制方法,解决了由非仿射模型结构、参数不确定及外部扰动所造成的多机励磁系统分散稳定控制困难的问题,且在反演设计过程中不需要多次考虑耗散不等式,给出的控制律不包含变量微分项,更便于工程实际应用。最后利用Matlab/Simulink进行了仿真验证,并与常规AVR＋PSS控制进行了对比。仿真结果表明新的控制方法可以加快电力系统电压稳定速度,提高强励能力,降低不同区域间联络线功率波动,有效抑制参数不确定和外部干扰的影响。新方法更有利于提高电力系统暂态稳定控制能力。

基于PCH模型的有源电力滤波器滑动耗散阻尼限幅自适应L_2增益控制

基于有源电力滤波器(APF)的端口受控哈密顿系统(PCH)平均化模型,提出了一种采用滑动耗散阻尼限幅的自适应L2增益控制新方法。该方法基于APF的能量耗散特性和能量平衡原理,建立了APFPCH平均化模型和误差系统PCH平均化模型。在此基础上设计了自适应L2增益控制方法,在确保误差系统稳定的同时有效抑制了参数摄动和外界干扰对控制效果的影响。针对误差系统的欠驱动性质和准确估计直流电容参考电压波动量的困难,分别采用间接控制以及大电容条件下忽略直流电容参考电压波动量的方法,简化了控制方法的执行过程;此外,该方法还分析了APF内层控制过调制现象产生的原因。针对跟踪精度和干扰抑制的要求与APF内层控制过调制约束条件间的矛盾,通过以滑动耗散阻尼限幅控制代替固定耗散阻尼控制,在满足内层控制约束条件下确保跟踪精度和补偿效果。仿真实验验证了本文所提方法的正确性和有效性。

机电复合调速系统反演自适应L_2增益控制

建立了含多个不确定参数和外部扰动的机电调速系统非线性模型,并提出一种基于附加控制变量和可调参数自修正的反演非线性自适应L_2增益速度控制方法,通过引入K类函数和附加控制变量,既提高了机电复合调速系统的稳定控制速度,也克服了在传统反演设计中各子系统虚拟函数设计时都要考虑耗散不等式的不足,与常规调速控制方法进行的仿真结果对比表明,新提出的控制方法能够提高速度控制套等执行部件的响应速度,减小速度控制的超调,有利于提高机电复合调速系统的稳定控制能力。

单相有源电力滤波器L_2增益重复控制新方法

提出一种适合于单相有源电力滤波器的L2增益重复控制新方法。这种方法在所建立的考虑干扰和参数摄动影响的单相有源电力滤波器端口受控哈密顿系统平均化模型基础上,首先通过对误差系统方程的等价变换,将参数摄动的影响转化为周期干扰的一部分;而后设计L2增益重复控制方法,利用重复控制对周期干扰进行补偿,利用L2增益控制确保重复控制的收敛性和对控制目标的渐近跟踪,并抑制非周期干扰对控制效果的影响;此外,该方法还采用在大电容情形下忽略波动量影响的方式克服了准确在线计算直流电容参考电压波动量的困难。仿真实验中通过与采用传统PI控制策略和L2增益控制方法时的结果进行对比,验证该文所提出方法的正确性和有效性。

基于PCH模型的APF非线性L_2增益控制新方法

在所建立的有源电力滤波器APF(active power filter)端口受控哈密顿系统PCH(port controlledHamiltonian)平均化模型基础上,提出了一种非线性L2增益控制新方法。该方法建立了APF的PCH平均化模型,设计了L2增益控制律,针对误差系统的欠驱动性质和准确估计直流电容参考电压波动量的困难,从提高系统的鲁棒性和简化控制方法执行的角度着眼,分别采用间接控制以及大电容条件下忽略直流电容参考电压波动量的方法进行解决。此外,该方法还对采用固定反馈增益控制时APF内层控制过调制现象的产生原因进行了分析,通过设计滑动反馈增益限幅控制代替固定反馈增益控制,在满足内层控制约束下确保补偿效果。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于L_2增益控制律的船舶横摇抑制研究

根据单框架控制力矩陀螺动力特性,设计船舶横摇抑制装置,建立一船舶随机波浪干扰下横摇运动与控制力矩陀螺耦合非线性动力学方程,采用输入输出线性化技术及反步控制方法,设计抑制船舶横摇的非线性L2增益控制器,在控制律中引入陀螺进动恢复力矩项,将进动角约束在一定范围内,从而避免控制装置力矩输出奇异性的发生。通过对实船横摇运动数值仿真,研究表明所提出的船舶非线性横摇抑制装置具有优良的减摇性能,修正后的L2增益控制器对船舶随机波浪激励具有良好的抗干扰能力和抑制陀螺输出奇异能力。

Lur'e多非线性系统的镇定与L_2-增益控制的MI方法

考虑Ｌｕｒ＇ｅ多非线性系统的镇定与Ｌ２－增益控制问题．对Ｌｕｒ＇ｅ多非线性系统表示控制对象，设计状态反馈和输出反馈控制器使闭环系统分别是绝对稳定和Ｌ２增益有限的．基于矩阵不等式（ＭＩ）方法给出了镇定与Ｌ２－增益控制问题的可解条件，并讨论了控制器的设计方法．

无人船航向闭环成形滤波L2增益鲁棒控制

将闭环成形滤波方法引入到L2增益鲁棒控制器设计策略中并对规划控制策略下的无人船航向系统进行控制器设计,借鉴了现代控制理论中的L2增益鲁棒控制理论和Lyapunov设计方法严谨性特点,并利用经典频域控制理论中的闭环成形滤波的概念,将时域控制器设计与频域控制器设计策略相融合,从实际应用角度出发,完成了规划控制策略下的无人船航向器的设计。最后在仿真实验中,采用所提出的控制器设计策略分别和几种常见实用的控制器在多向不规则波条件下进行仿真对比,证明了所提出的航向控制器具有结构简捷高效,控制参数物理意义明确,综合控制性能好的优势。

基于PCHD模型的VSC-HVDC系统的L_2增益控制

基于轻型高压直流输电系统的端口受控哈密顿系统(PCHD)模型,提出了一种针对基于电压源换流器的轻型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的L2增益控制新方法。首先根据VSC-HVDC的不同控制方式,确定相应的dq坐标下的电流参考值。在此基础上,根据控制目标和能量平衡的关系设计误差系统的能量存储函数,通过L2增益控制的方法设计控制器,实现对参考电流的渐近追踪和对外界干扰的抑制。仿真结果验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。

感应电机的L_2增益鲁棒控制

电机电阻在运行过程中会发生较大范围的未知变化,对感应电机的控制性能造成不利影响。该文针对工程中常用的三阶感应电机模型,根据L2增益干扰抑制理论设计了鲁棒控制器。在误差动态方程中,将由未知电阻引起的不确定项看作系统的干扰,设计控制器使得干扰信号对评价信号的L2增益小于给定的性能指标。仿真结果表明,即使转子电阻偏离其标称值很多,控制器仍然能够保持优良的转速与磁链跟踪性能。

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应L_2-增益控制

基于 Backstepping递推设计方法对一类复杂不确定非线性系统提出了鲁棒自适应 L2 -增益控制方法。该方法结合了自适应控制和 L2 -增益控制≤ γ的优点 ,它不仅使系统具有鲁棒性还使其对干扰具有 L2 -增益控制。同时 ,把常规设计方案需要过多参数进行辨识问题简化为只需与未知干扰个数相同参数进行辨识 ,简化了控制器结构。本文由于所研究对象为一般非线性系统 ,因此其结果具有一般性。最后 。

柔性臂空间机器人基于虚拟力概念的神经网络L_2增益鲁棒控制

探讨本体位置不控、姿态受控的漂浮基柔性臂空间机器人系统在惯性参数不确定情况下的动力学建模与控制问题。根据系统位置几何关系、动量守恒关系和第二类拉格朗日方程,由假设模态法,建立漂浮基柔性臂空间机器人的系统动力学模型。利用该模型,针对系统惯性参数不确定情况,提出具有L2扰动抑制的刚性运动神经网络L2增益鲁棒控制策略,以使柔性臂空间机器人的本体姿态到达期望位置的同时,机械臂各关节铰能够协调地跟踪关节空间的期望轨迹。为了主动抑制柔性振动,运用虚拟力的概念,构造同时反映柔性模态和刚性运动轨迹的混合期望轨迹,通过改造原有的控制方案,提出基于虚拟力概念的神经网络L2增益鲁棒控制策略。提出控制器的优点在于,既不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,也无须预知系统精确的动力学模型;由于运用了虚拟力的概念,从而仅通过设计一个控制输入便可同时保证刚性轨迹跟踪并对柔性振动进行主动抑制,更适应于空间机器人系统的实际应用。理论分析及仿真算例均表明了控制方法的可行性。

一类不确定系统的神经网络L_2-增益鲁棒控制

对于一类具有三角结构的单输入单输出的不确定非线性系统,用反步法(backstepping)和动态面控制方法(dynamic surface control technique)设计了一种使用神经网络补偿未知非线性的L2--增益鲁棒控制器.控制器设计中没有直接解HJI(Hamilton-Jacobi-Isaac)不等式.合理的选择了L2--增益性能指标,将被控系统各个状态变量的跟踪误差和神经网络各权值的跟踪误差看作整个控制系统的各个状态变量,并用Lyapunov定理和HJI不等式证明了使用提出的控制器后,这些状态变量具有小于等于事先规定的正实数γ的L2--增益.当系统的扰动信号为零向量时,提出的控制器在原点是大范围渐近稳定的.仿真研究结果表明所提出的控制器具有很好的跟踪性能和很强的鲁棒性.

柔性关节和柔性臂空间机器人的L_2增益鲁棒控制

讨论了臂杆与关节均具有柔性的漂浮基空间机器人运动及其关节、臂双重振动的控制问题,利用系统动量守恒关系和拉格朗日法得到系统动力学模型。采用积分流的思想对系统动力学模型进行奇异摄动分解,将其分解为:通过设计速度差值反馈控制来抑制关节柔性振动的快变子系统,通过设计线性二次最优控制来抑制臂杆柔性振动的快变子系统,描述空间机器人关节刚性运动且使得外部干扰对系统性能输出具有L_2增益鲁棒控制的慢变子系统,以避开直接求解HJI(Hamilton-Jacobi Inequality)不等式计算量大的困难。通过系统数值仿真,表明该算法有效。

功率反馈非仿射励磁系统扩展反演自适应L_2增益控制

为克服外部干扰和不确定参数对励磁稳定控制的影响,解决由电磁功率反馈引起的非仿射励磁系统L_2增益鲁棒稳定控制问题,提出一种扩展反演自适应L_2增益励磁控制新方法。通过采用含K类函数的反演L_2增益设计方法,给出满足耗散不等式的控制律和参数自适应律,实现励磁系统的快速稳定控制。为验证所提方法的有效性,在负载突增和三相短路故障两种工作状态下,开展仿真验证实验。仿真结果表明:相对于传统比例积分控制方法,新的励磁控制方法可明显加快励磁系统关键状态变量的稳定速度,降低动态超调,具有较好的抗扰动能力,对提高励磁系统以及电力系统的动态稳定能力具有一定的参考价值。

三相电压源型PWM整流器非线性L_2增益控制

为降低模型参数分散和外部干扰对PWM整流器稳定控制的影响,解决非仿射结构带来的控制困难的问题,提出基于功率量测与扩展虚拟控制函数相结合的电压源型PWM整流器非线性L_2增益控制方法。仿真结果表明:当输入电压幅值变化为1.5倍时,采用该控制方法后,可将传统的比例积分控制实现的整流输出电压稳定时间由0.15 s减小为0.10 s,并且交流输入交轴电流的谐波含量由原来的2 A减小至0.2 A之内。物理测试结果进一步验证所提方法的正确性,对于提高PWM整流器动态稳定控制能力具有一定参考意义。

多机系统励磁的非线性L_2增益干扰抑制控制

针对多机电力系统,基于严格耗散理论,提出了一种新的能够实现干扰抑制的励磁鲁棒非线性控制策略,在实现过程中不需要任何线性化方法。对三机系统的仿真结果表明,提出的励磁控制策略可提高电力系统暂态稳定性。