基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。

MMMC两侧电流基于Lyapunov函数的控制策略

分频传输系统(fractional frequency transmission system,FFTS)是一种海上风电电能传输方案,FFTS中最为关键的装置为大功率AC/AC变换器,而模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,MMMC)是一种高电压、大功率AC/AC变换器。针对MMMC输入输出两侧的电流控制,目前一般都采用传统PI控制,其控制参数多且控制效果不理想,而基于Lyapunov函数的控制策略的控制器数量、控制复杂程度和效果都优于PI控制,因此提出了MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制策略。根据MMMC的拓扑结构,推导出MMMC输入输出两侧电流解耦模型,再结合Lyapunov函数控制理论,推导出MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制的数学模型,证明了所提控制具有全局渐进稳定性,讨论了Lyapunov函数控制的不精确以及参数选择问题。最后在MATLAB仿真平台上针对MMMC输入输出两侧电流控制采用所提控制策略和传统控制策略分别在不同工况下进行实验比较,仿真结果验证了所提控制策的正确性与优越性。

Duffing振子的Lyapunov指数与Floquet指数研究

针对现有基于Duffing振子的信号检测与估计方法在确定振子相变临界阈值和Floquet指数曲线的临界分岔处位置两方面所存在的问题,本文在更大范围上对Duffing振子的Lyapunov指数曲线进行了研究,提出了振子相变临界阈值的改进判定方法和利用Lyapunov指数曲线来获得Floquet指数曲线临界分岔处的方法。理论分析和仿真结果表明,上述改进在不增加系统误报率的前提下,能有效降低系统的漏报率。

开关变换器的仿真建模方法及最大Lyapunov指数计算

提出DC-DC开关变换器的两种建模方法,并对之进行了比较,以便更有效地对变换器中的各种线性、非线性现象进行数值仿真及分析计算。一种建模方法是考虑时间,将时间变量看成为一个状态变量,从而建立非自治系统模型;另一种是不考虑时间,而仅考虑电路状态变量,来建立变换器的自治系统模型。两种模型的数值仿真结果完全一致,但以这两种模型为基础,计算所得到的最大Lyapunov指数的表现是不同的,相比较而言,以自治系统模型为基础,计算所得的最大Lyapunov指数包含更多的信息,它不仅能指示混沌的产生,而且可以指示各次分叉的情况。

Lyapunov模式控制Buck变换器

探索了开关功率变换器的Lyapunov模式非线性控制策略。以Buck变换器为例,构造了含有电容电压误差项、电感电流误差项及其积分项的三项式Lyapunov能量函数,导出了满足系统稳定收敛的控制方程。通过引入积分复位控制电路和简化的电压外环控制电路,构建出Lyapunov模式控制的等效模拟控制电路,基于系统线性化模型给出了控制参数的选取以及系统性能分析。最后给出仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

DC/DC变换器的最大Lyapunov指数计算及其非线性特性的实验研究

研究基于变分算法的一类分段光滑系统--DC/DC变换器的最大Lyapunov指数计算问题。采用Mu ller方法确定开关动作(非光滑点)之后变分方程的修正初始条件,解决了由于系统的非光滑性引起的变分方程不连续性问题,并有效地修正了由于扰动而引起的非光滑点处的积分误差。以不连续运行模式下电流反馈型Buck-Boost变换器为例,进行了实验数据与数值仿真结果的比较,表明了本文算法的有效性。

Lyapunov方程的线性变换解法

利用线性变换以及方阵的Ｊｏｒｄａｎ标准型的方法，给出了Ｌｙａｐｕｎｏｖ矩阵方程存在唯一解的充分必要条件以及解的形式，采用初等的方法，得出的结果比已有结论丰富。该方法也可用来研究一般城上的矩阵方程，从而为研究密码学基础理论提供一种新方法。

基于余幂-激活离散超混沌加密的多参数加权分数傅里叶变换安全通信方法

为提高物理层安全传输性能,该文提出一种新的基于2维余幂-激活(2D-CPA)离散超混沌加密的多参数加权分数傅里叶变换(MP-WFRFT)安全通信方法。首先,将激活函数和余弦函数作为非线性因子引入1维立方(cubic)混沌映射,构造2维混沌映射。非线性因子可对原始cubic混沌映射的迭代过程进行扰动,从而获得更加饱满的相轨。利用分岔图、相图、Lyapunov指数谱等对提出的2维混沌映射动力学特性进行了验证。结果表明,构造的2维混沌序列随机性良好,可进入超混沌状态。然后,利用余幂-激活离散超混沌序列分别构建幅度变换矩阵、相位旋转矩阵和MP-WFRFT参数池,完成对星座幅相加密,以及MP-WFRFT动态变换加密过程,进一步消除数据统计特征,同时提升MP-WFRFT变换的抗参数扫描性能。数值仿真结果表明,加密数据的星座图呈类高斯分布,且传输系统对密钥的敏感性良好。

弹性地基梁动力响应的Floquet变换解法

利用弹性地基梁在纵向上的无限周期性,在频率-波数域内探讨了在Dirac脉冲作用下弹性地基梁动力响应的Floquet变换解法,并利用Fourier变换解法进行了验证.结果表明Floquet变换解法在解决弹性地基梁动力响应上具有一定的适用性,为此类问题的解答开辟了一个新的途径.

非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法研究

由于直流电网中直流母线电压的变化对储能系统的运行有干扰,且储能系统采用双向直流变换器调控直流母线电压时会产生严重的非线性问题,导致母线电压不稳定。因此提出非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法,构建非隔离双向四端口直流变换器拓扑结构。该变换器采用单向和双向两种工作模式,且采用互补PWM控制方法控制双向直流变换器工作流程,并通过反步滑模变换器结构控制器,确保非隔离双向直流变换器在确定性差、非线性和外围影响状况下的稳定运行。实验验证该方法有效实现了非隔离双向直流变换器反步滑模控制,确保直流母线电压保持稳定,且方法具有较高的鲁棒性。

基于Floquet变换方法的单排桩隔振数值模型

基于Floquet变换方法,建立了周期性排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Floquet逆变换,即得排桩在空间域内的解。数值结果表明,Flo-quet变换方法的结果与直接叠加法的结果完全吻合。利用所建立的数值模型,文中对桩长、桩土弹性模量比、桩间距对排桩隔振效果的影响进行了分析。

基于小波变换的光混沌信号消噪与Lyapunov指数计算

针对动力学方程未知且信噪比小的光混沌信号,采用小波多分辨分解算法对其进行噪音消减.用Lorenz混沌信号对该算法的消噪效果进行了检验.提出利用互信息量法和Cao氏法来改进小数据量法在时间延迟和嵌入维数计算上存在的主观选择性,对经过噪音消减的Lorenz混沌信号利用此改进的小数据量法计算其最大Lyapunov指数.结果表明,信噪比可提高近10dB左右,最大Lyapunov指数计算误差可减少近30%,并求得半导体放大器光混沌信号的最大Lyapunov指数为0.3896.

磁集成Cuk DC-DC变换器基于Lyapunov函数的非线性控制方法研究

本文首先介绍了非线性系统构造Lyapunov函数的克拉索夫斯基法,然后建立了磁集成Cuk变换器的数学模型,基于Lyapunov函数进行控制设计,推导出一种新型的非线性控制方法,实验结果表明,基于李亚谱诺夫稳定性理论的非线性控制方法具有大范围渐近稳定,动态响应快,抗干扰能力强的优点。

基于小波变换的最大Lyapunov指数的计算方法

利用小波变换域上的分形滤波方法 ,结合一些具体问题的处理用于计算含噪混沌信号的最大Lyapunov指数 ,对Rossler和Lorenz模型进行了计算 ,结果表明在信噪比SNR >7lB时有比较好的效果。

带恒功率负载DC-DC变换器的Lyapunov指数计算和动力学特性分析

针对带恒功率负载的DC-DC变换器在切换点处不存在Jacobi矩阵而无法计算系统的Lyapunov指数的问题,利用局部映射构成系统的复合Poincaré映射的方法研究该类系统的Lyapunov指数的计算方法,并据此分析系统的动力学特性。以带恒功率负载的电流模式Buck变换器为例,首先推导系统非切换阶段的局部映射和在不同模态下发生负载切换时的零时间不连续映射;然后利用局部映射构成系统的复合Poincaré映射,从而推导出系统Lyapunov指数的计算方法;最后通过数值模拟及电路仿真证明了算法的正确性。负载切换映射的引入使Lyapunov指数的计算精度得到进一步提高,本文的研究结果可为分析电力电子级联系统的非线性分段光滑动力学特性提供依据。

多排桩隔振的Floquet变换解法

基于Floquet变换方法,建立了周期性多排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了多排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了多排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得多排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Flo-quet逆变换,即得多排桩在空间域内的解。基于文中的数值模型,给出了一个算例。

不同负载条件下DICM Cuk PFC变换器稳定性分析

重点分析了系统负载变化时,不连续电感电流模式Cuk功率因数校正PFC(power factor correction)变换器稳定性的变化情况。在变换器工作特性的基础上,根据谐波平衡法和Floquet理论分析,研究结果表明:当负载电阻变小时,即系统由轻载到重载变化时,系统发生了工频频率上的倍周期分岔。给出了系统发生倍周期分岔时的电阻,以及在输出电感、输入电压产生改变时和负载电阻共同构成的系统不稳定与稳定的边界区域图,基于输入电感电流-输出电压的相轨图和输出电压的谐波分析谱,更好地观察到系统的动力学行为。最后通过实验验证了理论分析的正确性。

Floquet相空间方法分析周期驱动下原子玻色爱因斯坦凝聚体动力学

用相空间动力学方法研究一维无限深势阱内的原子玻色爱因斯坦凝聚体受到时域周期性微扰时的动力学行为.通过功角变换和共振频率近似,在Floquet相空间中构造有效的势场来预言玻色爱因斯坦凝聚体的运动,并通过数值模拟实空间动力学方程,验证了该方法.

DC-DC降压变换器的固定时间变增益二阶滑模

针对DC-DC降压变换器提出了一种基于变增益二阶滑模控制的固定时间输出电压调节算法。首先,在考虑外部干扰以及未知建模动态的前提下,通过平均状态空间法得到了含有不确定性的降压电路的状态空间数学模型。接着,针对所得到的数学模型构造了相对阶为2的滑模变量,并提出了一种增益可变的新型滑模控制算法,实现了收敛时间不依赖于系统初值的固定时间输出电压调解控制。此外,通过Lyapunov分析得出闭环系统能够完成全局性固定时间稳定的结论。最后,通过仿真与已有算法进行比较,验证了所提算法的有效性。

三相电压不平衡下MMMC双侧Lyapunov控制策略

模块化多电平矩阵变换器(MMMC)应用于新能源海上风电直接AC/AC变换时,由于新能源发电的随机性及本身的非线性特性,在三相电压不平衡下MMMC输入、输出双侧电流常用的PID控制策略难以达到理想的控制效果,基于Lyapunov函数控制方法的控制器数量、控制复杂程度和控制效果都优于PID控制,提出了三相电压不平衡下MMMC的输入、输出双侧采用Lyapunov控制策略。根据MMMC的数学拓扑结构建立三相电压不平衡下MMMC双侧Lyapunov的数学模型,证明了其具有全局渐进稳定性,讨论了控制不精确以及参数选择问题。最后通过仿真平台对提出的Lyapunov控制策略与PID控制策略进行仿真比较,验证了所提控制方法的正确性与优越性。所提Lyapunov控制方法相较于PID控制稳定速度更快,总谐波畸变量(THD)更低,且具有强鲁棒性,对参数的变化不敏感。