基于Lyapunov方法的一类非线性系统分段线性化自适应控制

非仿射非线性系统在非线性系统领域的研究中还不够成熟.本文针对一类非仿射单输入单输出的非线性系统,采用分段线性化方法来处理对象的非线性,基于Lyapunov第二方法对分段线性化后的系统进行了自适应律的设计,并旦证明了其渐近稳定性,这为使用分段线性化方法来处理一类非线性系统提供了理论支持,基于所设计的自适应律,以电弧炉电极调节系统的自适应控制为例,进行了数字仿真.仿真结果表明了该设计方法的有效性,为处理一类非线性系统提供有益的思路.

计及光热发电非线性运行特性的区域电网功率调节能力刻画方法

随着源网荷储一体化建设推进和多能互补系统发展,光热发电凭借其发电连续性、灵活性等优点,在多能互补系统中发挥的作用日益增大。准确描述光热电站运行特性并刻画含多能互补系统区域电网功率调节能力,对于实现电力资源优化配置有着十分重要的意义。然而,现有含光热电站经济调度模型,尚未计及储热系统充、放热过程能量损失成本,也缺乏对含光热电站区域电网的功率调节能力研究。为此,提出一种计及光热发电非线性运行特性的区域电网功率调节能力刻画方法。首先,考虑光热电站运行过程非线性约束及储热系统能量损失成本,构建计及光热发电非线性运行特性的电力系统经济调度模型。进一步,为解决光热发电非线性运行特性影响电网功率调节能力刻画这一问题,提出含光热电站电力系统经济调度模型线性化转换方法。在此基础上,基于多参数规划理论和K-means聚类算法,提出计及光热发电非线性运行特性的区域电网多时段功率调节能力刻画方法,实现联络线传输功率可行域的解耦计算,进而表征区域电网功率调节能力。最后,选取IEEE 30节点系统以及国内某省实际电力系统作为算例系统进行分析,验证所提方法的准确性及有效性。

基于反馈线性化的直流微电网全局稳定方法

建立直流微电网的数学模型,分析得出直流微电网的小信号稳定区域。为扩大直流微电网的稳定区域,提出反馈线性化的直流微电网稳定方法。应用Lyapunov稳定性理论,通过非线性反馈控制,克服直流微电网中恒功率负载的非线性影响,使得整个系统线性化,并确保系统全局稳定。仿真实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法

在实际工程中发现,在强地震动作用下等效线性化方法低估了地表地震动的峰值加速度反应。通过与场地效应竖向台阵观测记录的对比分析证实了这一现象,其主要原因是等效剪应变水平的取值高于高频段实际剪应变水平,从而抑制了土层地震反应中的高频成份。若干分析表明,动力反应过程中土体的剪应变是随频率而变化的,且试验表明土体的刚度和阻尼是与剪应变相关的,据此假设土体刚度和阻尼是与频率相关的。基于这一假设,对传统等效剪应变的选取如何使得土层对基底地震动输入中的高频成分产生滤波效应的原理进行探讨,且通过频率相关的等效线性化方法对该原理进行证明。将该方法应用于PortIsland场地效应竖向台阵的分析,并与实际地震动记录进行了对比,结果表明,较之传统等效线性化方法,能更加合理地考虑地震动输入中的高频成分。

基于等效线性化的土–地下结构整体动力时程分析方法研究

地下结构抗震设计简化分析方法离不开场地地震反应分析,而频域内的等效线性化方法是一维土层地震反应分析的主流方法。在一维土层地震反应分析的等效线性化方法的基础上,提出了一种地下结构抗震设计的等效线性化分析方法,并给出场地材料参数的确定方法。将该方法应用于地铁车站的横断面抗震分析中,并与土体直接采用非线性的Davidenkov模型进行的动力时程分析方法对比,两者计算误差满足工程需要的精度要求。此方法兼具场地等效线性化方法和地下结构动力时程分析方法的双重优势,可以作为一种动力时程分析方法运用于地铁车站等地下结构的抗震设计中。

大规模机组组合问题计及网络约束的线性化求解方法

为了提高求解机组组合问题计算效率,给出线性化方法,将目标函数分段线性化,将启机费用作为约束并将其线性化,同时将网络安全约束通过直流潮流模型进行线性化,从而建立较完备的混合整数线性规划的机组组合模型。采用世界上广为流行的CPLEX优化求解器求解,在对偶间隙设定为较合理的情况下,求解速度快。不同测试算例表明,该方法速度快,精度较高,能够求解较大规模的机组组合问题。

基于轨迹线性化控制方法的全驱动自主式水下航行器轨迹跟踪控制

基于轨迹线性化控制(Trajectory Linearization Control,TLC)方法研究了全驱动自主式水下航行器(AUV)的轨迹跟踪控制.利用微分方程奇异摄动理论中的时标分离思想,将全驱动AUV的轨迹跟踪控制系统分成快、慢回路,分别基于轨迹线性化思想设计出快、慢回路控制器;利用Lyapunov稳定性理论对闭环控制系统进行了稳定性分析,通过AUV爬升转弯过程的仿真验证了该控制方法的有效性.

SSSC非线性控制的直接反馈线性化方法

考虑了静止同步串联补偿器(SSSC)的逆变器输出交流侧电压幅值和相位的动态调节过程及其直流侧电容电压的动态变化过程,建立了SSSC的三阶动态模型,并用直接反馈线性化方法设计了 SSSC与发电机励磁的协调非线性控制器,由于采用了动态反馈补偿 ,因而所设计的控制器对系统运行方式的变化具有很强的鲁棒性。该文还利用MATLAB的动态仿真环境Simulink及其 S_Function编程技术建立了相应控制系统的仿真模型,并基于该模型对系统的暂态行为以及输电线路有功功率的调节过程进行了仿真。仿真结果表明,所设计的控制器能有效地对线路有功功率进行控制,并能显著地改善电力系统的暂态稳定性。

一种基于地磁场曲面线性化拟合的快速导航定位方法

地球主磁场随空间变化平缓的特性会令绝大多数已有的地磁导航方法陷入困境。针对这个问题,提出了一种全新的地磁场导航定位方法,即在局部区域内用线性平面拟合磁场曲面,进而通过求解线性方程组来获得磁场测量点的位置估计区域。同时为了减少线性化误差的干扰从而实现精确定位,进一步给出了基于多级子图的导航定位方案。相较于已有的地磁场导航方法,提出的方法不仅不依赖变化剧烈的地磁异常场,更能使运算速度大幅提高,存储量大幅降低,且不需要长时间的路径累积来收敛,并能够实现大范围区域内的快速搜索定位。最后以IGRF模拟全球磁场进行仿真实验,证明了此方法的有效性。

基于MATLAB和ABAQUS的土体等效线性化方法二次开发

本文基于ABAQUS的UMAT子程序,利用MATLAB编写主程序,自动修改INP文件,生成并修改UMAT子程序所需的非线性状态变量文件,自动调用ABAQUS进行迭代计算,并判断迭代收敛,实现了土的等效线性模型的动力分析。通过与SHAKE91和费康等编写的子程序计算结果的对比,验证了程序的正确可靠性,改变了等效线性化方法在ABAQUS上运行时需每轮人工输入的弊端,减少了人工处理数据的出错概率,提高了研究分析工作的效率,并且为ABAQUS二次开发提供了新的思路。

管式换热器分布参数模型的分段线性化方法研究

管式换热器动态过程分布参数模型的解析求解是比较困难的,分段线性化是近似求解的有效办法。对不同扰动因素,各段之间的连接方式不同,不能简单处理成串联结构,否则将导致错误的结果。对于入口温度扰动,各段之间的联系为串联结构;对流量和加热量扰动,由于这些扰动在系统空间上具有同时性,因此各段之间的联系为串并联结构。该文针对三种不同扰动,分别推导出分段线性化的总传递函数的形式,并证明当分段数量趋于无穷大时,其结果与分布参数模型的解析解完全相同,从而也证明了可以通过提高分段数量改善仿真计算结果的精度。该文进行了实例仿真计算,主要针对温度和加热量扰动进行,仿真结果很好地验证了理论分析。

基于输入输出线性化方法的一类多输入多输出非线性系统的观测器设计

研究一类多输入多输出仿射非线性系统的状态观测器设计问题.基于输入输出线性化方法提出了一类多输入多输出仿射非线性系统的状态观测器设计的新方法,并给出保证状态估计误差渐近趋于零的充分条件.算例表明了所得结果的有效性.

桥梁隔震设计中几种等效线性化方法比较研究

对LRB桥梁设计领域中流行的几种等效线性化方法进行了研究。对各个方法的等效刚度与等效阻尼比的计算进行了比较,确定了其参数敏感性,并对导致其不同的原因进行了初步分析,并分别比较了传统的经典阻尼理论与最新的模态应变能理论求解隔震系统阻尼比的计算方法。针对系统阻尼对桥梁设计反应谱的影响,列举了包括直接位移法在内的几个影响系数计算公式,分析了其中的异同。以一座实桥为例,通过与非线性时程分析比较,对各个等效线性化方法进行了评价。所有的方法大部分情况下均高估了结构的位移响应,即均低估了结构的阻尼。不同方法对结构力与力矩响应的评估水平不同,但是对隔震设计均能起到较好的指导意义。

离散时间非线性系统线性化的泛模型方法

考虑离散时间非线性系统线性化问题 ,提出一种“泛模型”方法 ,泛模型是具有时变参数、形式为线性的模型族。证明了工程上能实现的非线性系统 ,在输入

水平土层地震反应分析考虑频率相关性的等效线性化方法

工程场地非线性地震反应分析中,等效线性化方法因原理相对简单、参数获取方便而得到广泛应用。但这种方法算得的地面最大加速度值以及高频段的频响放大倍率与实测结果有较大差异。首先对比分析了几种考虑频率相关性等效线性化方法的原理,对频率相关性的实质进行了初步探讨。在分析具有竖向钻孔地震记录的场地土层应变频谱特征基础上,采用谱平滑化方法进行标准化应变谱曲线拟合,从而得到考虑频率相关性的新方法。通过改造DYNEQ程序得到各种方法的计算程序,并用新方法与其他方法分析了有竖向钻孔地震记录场地的非线性地震反应。分析结果表明:考虑频率相关性后的计算方法比传统方法均有所改善,本文新方法表现出良好的适用性。

用直接大范围线性化方法设计发电机的励磁控制器 第一部 分基本理论

传统的励磁控制器基本上都是按照局部线性化的模型来设计的,不能适应电力系统的要求。针对这一缺陷,本文把非线性控制理论中比微分几何法更简明、更适合于工程应用的直接大范围线性化方法引入电力系统,解决了电力系统强非线性给设计所带来的困难,并使得实现线性化的过程变得极为简捷。全文分为两个部分:第一部分叙述的是直接大范围线性化方法的基本理论,并在此基础上,提出了动态反馈补偿的概念和理论,使所设计的控制器对电力系统结构工况的多变性也能够具有很好的鲁棒性;第二部分应用第一部分的基本理论为励磁系统设计了非线性反馈补偿控制器,并针对单机无穷大系统进行了数字仿真和动模实验,从而证明了所提出方法的有效性。

地震动分段输入的等效线性化方法

在一维土层地震反应等效线性化分析中发现,在强地震动输入下,等效线性化方法计算结果低估了地表峰值加速度水平,实际竖向台阵的观测记录与计算结果的比较证实了这一现象.其原因在于等效线性化方法在每次迭代中等效剪应变取为一常数,即最大剪应变水平的0.65倍,其整体提高了土体的地震动剪应变水平,导致计算分析中土体动剪切刚度比的降低和动阻尼比的增加,人为使得土体过分软化,造成地震动输入中高频成分过度滤波,加速度峰值偏低.为了使等效剪应变水平接近实际剪应变,在一维土层地震反应等效线性化分析中,本文提出了地震动分段输入的分析方法,即:设定某一阈值,在地震动时程第一次和最后一次超过该阈值的两个时间点处,将其分为3段,分别输入计算,并由分段计算结果叠加得到总的地震反应.阈值的选取与场地类型有关,不同的场地类型产生非线性效应的地震动阈值不同.计算结果表明,该方法比加速度时程一次性整体输入更趋合理.

可线性化回归方法的改进和拓展

改进了可线性化回归方法的理论 ,给出了可线性化回归新方法 ,利用实例说明 ,与传统回归法相比 ,新方法具有偏差平方和小、精确度高的优点 .并在新方法的基础上进一步拓展 ,提出扫描回归方法 ,解决一类非线性回归问题 .与马阔特 ( Marquardt)方法相比 ,所得回归曲线更理想 。

减震耗能系统等效线性化方法研究

利用非线性时程分析法研究了地震工程学中常用的三种等效线性化方法对非线性减震耗能系统的实用性。对等效线性化处理过的模型 ,采用振型分解反应谱法计算 ,与非线性时程分析结果相比 ,虽存在结构层间最大剪力 Vmax较符而耗能元件最大变形 Xmax较差 ,或 Vmax较差而 Xmax却较符的问题 ,但从 Vmax和 Xm ax两方面看 ,均存在一定的可比性。分析认为 ,对非线性减震耗能系统等效线性化处理后 ,再采用振型分解反应谱方法计算 ,是较为可行的抗震分析方法。在采用等效线性化方法时 。

成层场地由基岩反应谱直接计算地表反应谱的等效线性化方法

以太平洋地震工程中心NGA强震数据库为基础,同时收集并分析处理了2008年汶川地震和2011年日本太平洋冲地震的强震记录。通过对近4000个水平地震记录的分析,获得了水平地震动峰值速度(PGV)与阻尼比5%的最大拟速度谱值的简便统计关系式,并与已有研究进行对比验证了该公式的适用性。为了将该公式应用到场地地震反应分析中,用该关系式对近场强震记录进行了回归分析并验证了其适用性。对于水平成层场地,利用笔者提出的PGV与最大拟速度谱的关系式以及速度与应变的近似关系,可由该层的反应谱计算其等效应变,从而可按照等效线性化方法的原理求得传递函数。以加速度反应谱与功率谱密度函数之间的相互转换关系为基础,以功率谱为载体,假定输入地震动为平稳随机过程,根据随机振动理论可由传递函数和输入功率谱算得各层的反应谱。对实际工程场地和竖向钻孔场地的分析表明,该方法有较好的计算精度和适用性。