Finite-Time H∞ Control of Switched Nonlinear Systems under State-Dependent Switching

This paper investigates the finite-time H∞ control problem of switched nonlinear systems via state-dependent switching and state feedback control. Unlike the existing approach based on time-dependent switching strategy, in which the switching instants must be given in advance, the state-dependent switching strategy is used to design switching signals. Based on multiple Lyapunov-like functions method, several criteria for switched nonlinear systems to be finite-time H∞ control are derived. Finally, a numerical example with simulation results is provided to show the validity of the conclusions.

Damping characteristics of friction damped braced frame and its effectiveness in the mega-sub controlled structure system

Based on energy dissipation and structural control principle, a new structural configuration, called the megasub controlled structure （MSCS） with friction damped braces （FDBs）, is first presented. Meanwhile, to calculate the damping coefficient in the slipping state a new analytical method is proposed. The damping characteristics of one-storey friction damped braced frame （FDBF） are investigated, and the influence of the structural parameters on the energy dissipation and the practical engineering design are discussed. The nonlinear dynamic equations and the analytical model of the MSCS with FDBs are established. Three building structures with different structural configurations, which were designed with reference to the conventional mega-sub structures such as used in Tokyo City Hall, are comparatively investigated. The results illustrate that the structure presented in the paper has excellent dynamic properties and satisfactory control effectiveness.

Delay-Dependent Robust H∞ Control for Uncertain 2-D Discrete State Delay Systems Described by the General Model

This paper considers the problem of delay-dependent robust optimal H∞ control for a class of uncertain two-dimensional (2-D) discrete state delay systems described by the general model (GM). The parameter uncertainties are assumed to be norm-bounded. A linear matrix inequality (LMI)-based sufficient condition for the existence of delay-dependent g-suboptimal state feedback robust H∞ controllers which guarantees not only the asymptotic stability of the closed-loop system, but also the H∞ noise attenuation g over all admissible parameter uncertainties is established. Furthermore, a convex optimization problem is formulated to design a delay-dependent state feedback robust optimal H∞ controller which minimizes the H∞ noise attenuation g of the closed-loop system. Finally, an illustrative example is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

Robust Optimal H∞ Control for Uncertain 2-D Discrete State-Delayed Systems Described by the General Model

This paper investigates the problem of robust optimal H∞ control for uncertain two-dimensional (2-D) discrete state-delayed systems described by the general model (GM) with norm-bounded uncertainties. A sufficient condition for the existence of g-suboptimal robust H∞ state feedback controllers is established, based on linear matrix inequality (LMI) approach. Moreover, a convex optimization problem is developed to design a robust optimal state feedback controller which minimizes the H∞ noise attenuation level of the resulting closed-loop system. Finally, two illustrative examples are given to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

Design of a Fixed-Order Robust Controller to Damp Inter-Area Oscillations in Power Systems

This paper presents the design of a robust fixed-order H∞ controller to damp out the inter-area oscillations and to enhance the stability of the power system. The proposed H∞ approach is based on shaping the open-loop transfer function in the Nyquist diagram through minimizing the quadratic error between the actual and the desired open loop transfer functions in the frequency domain under linear constraints that guarantee robustness and stability. The proposed approach is robust with respect to multi-model uncertainty closed-loop sensitivity functions in the Nyquist diagram through the constraints on their infinity norm. The H∞ constraints are linearized with the help of a desired open-loop transfer function. The controller is designed using the convex optimization techniques in which the difference between the open-loop transfer function and the desired one is minimized. The two-area four-machine test system is selected to evaluate the performance of the designed controller under different load conditions as well as different levels of wind penetrations.

单变量离散混合l1/ H2 问题（英文）

本文描述了Ｈ２ 性能约束下的离散控制系统ｌ１ 设计问题，并提出了该无穷维优化问题的一种上逼近解法，通过求解一系列的截断问题能够得到无穷维问题的次优解，混合ｌ１／ Ｈ２ 问题最优值对Ｈ２

基于改进Newman算法的交通控制子区动态划分研究

文中提出一种基于改进Newman算法的交通控制子区划分方法.综合考虑交叉口间距离、排队长度、行程时间、路径流量、以及信号周期时长等因素,定量分析交叉口间的关联性,计算相邻交叉口间的信号关联度和路径关联度,建立交叉口间的路径-周期关联度模型.改进传统Newman算法,将相邻路口间的路径-周期关联度作为边权,根据交通状态的变化实现对交通控制子区的动态划分.选取包头市青山区部分路网进行模型验证,将不同划分结果分别在Vistro和Vissim仿真软件上进行仿真实验.结果表明:无论是车均延误、停车次数绿波带宽、服务水平还是车均延误、停车次数,文中所提方法均明显优于现状及传统Newman算法的划分结果,证明了该子区划分方法的有效性.

不确定线性系统混合H2 /H∞ 鲁棒输出反馈控制

解决了在系统状态空间模型的状态与输出矩阵中含有范数有界参数不确定线性系统的混合H2 /H∞ 鲁棒输出反馈控制问题 .所推导的满阶控制器对于所有可容许的参数不确定都能满足给定的H∞ 干扰衰减水平 ,且为最坏情形H2 代价函数提供了一个最优的上界 .所得的结果需要求解一个含有尺度参数的修正代数Riccati方程以及三个含有尺度参数的交叉耦合非线性方程 .而且 ,也给出了一个求解这些含有尺度参数非线性方程的数值算法 .

基于模型预测控制的光伏并网系统次同步振荡抑制策略研究

随着中国光伏装机容量的不断增加,规模化光伏并网会引入大量电力电子设备,光伏并网系统存在发生次同步振荡的风险。为解决其潜在的次同步振荡问题,提出基于模型预测控制的光伏并网系统次同步振荡抑制策略。首先,建立考虑逆变器控制延时的光伏并网系统小信号分析模型,采用参与因子分析法选取具有良好可观性和可控性的模型预测控制信号。其次,建立合适的目标函数及约束条件,通过模型预测控制器求解光伏并网系统的最优输入序列,使系统输出达到期望值,从而抑制系统振荡。最后,通过仿真验证该抑制策略的有效性和鲁棒性。

H∞控制在空间稳定型惯导系统初始对准中的应用

空间稳定惯性导航系统的动基座初始对准过程中,由于其平台系统稳定在惯性空间的特点,传统对准网络存在对准时间较长,动态下对准精度不能保证的问题,本文考虑运用H∞控制技术设计对准方案,并进行了仿真设计。通过传统对准网络和H∞控制网络在对准性能和对准误差的比较,验证了H∞控制对于噪声的不敏感性,使系统在不确定干扰的噪声条件下的初始对准具有快速性和较高的精度,仿真分析表明H∞控制技术应用于空间稳定惯性导航系统的初始对准中,能有效缩短约初始对准时间。

亚纳米驱动分辨力的六自由度微动台

微位移工作台是实现高精度定位的关键部件,传统的工作台自由度少且分辨力不高,不能满足应用需求,因此提出一种六自由度高精度微位移工作台结构方案并验证了其性能。在整体结构上采用“串并联混合驱动”的方式和中空结构,将六个自由度的运动合理地分布在平动层,转动层和支撑层三层结构中,并设计开发了工作台的运动控制系统以及一套可搭配使用的运动控制软件。实验结果表明,X,Y,Z轴线位移分别优于20,20和37 μm,角位移行程分别优于39",33"和27";线位移分辨力均优于0.7 nm,角位移分辨力均优于0.1"。所提出的六自由度微位移工作台相比于传统工作台具有自由度多、极高分辨力等优点,有望在超精密加工,微电子制造等领域中获得广泛的应用。

基于阻抗辨识的沽源地区风电并网系统次同步振荡控制策略

大规模风电集群与系统交互作用引发的次同步振荡严重威胁电网运行安全。文中提出一种基于系统阻抗辨识的次同步振荡控制实现框架及计算方法。通过辨识电网侧和风场支路阻抗得到系统序阻抗,基于系统序阻抗实部值的变化来判定稳控系统切除不同风场馈线的有效性,考虑不同风场对系统阻抗的影响大小并基于最小切除量原则制定次同步振荡控制策略。针对实际电网中电网侧阻抗及风场支路阻抗难以辨识的难点,提出电网侧阻抗极限值预估和风场支路阻抗在线测量方法。基于PSCAD/EMTDC仿真平台构建沽源地区实际风场群并网系统模型,验证了所提次同步振荡控制策略的有效性。

用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究

目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结合,形成了前馈-改进PID反馈的复合控制系统,并用该系统对单个压电陶瓷进行了控制仿真;最后,采用一种随机并行梯度下降(SPGD)算法,以成像清晰度为优化目标,将稀疏孔径成像系统中的多个压电陶瓷组成了联合控制系统;通过搭建精密光程调控系统实验平台,对单个压电陶瓷采用前馈-PID反馈复合控制系统进行了1μm、5μm、8μm和10μm位移跟踪实验。实验结果表明:不同位移的响应曲线基本与期望位移曲线重合,不同位移的响应时间能有效控制在0.08 s以内,位置误差能有效控制在±3 nm以内;将SPGD联合控制系统用于1个三孔径稀疏孔径成像系统中,进行了分辨率板成像对比实验,对共相误差校正前后图像进行了定量评价(校正前,评价值J 1=0.54;校正后,评价值J 2=0.78)。研究结果表明:该联合控制系统能有效控制光程精度,校正共相误差,实现子光束干涉成像的目标。

火电厂电气自动化系统建设探讨

电气自动化系统是火电厂的重要构成,电气自动化系统的科学建设与稳定运行对于火电厂的生产与发展具有重要意义。为此结合实际,运用文献法、调查法等对火电厂电气自动化系统建设相关问题展开分析。简要分析了火电厂自动化系统的建设意义,探究了火电厂电气自动化系统功能及火电厂电气自动化系统建设现状,提出了火力发电厂自动化系统建设思路,以供相关人员借鉴参考。

混合子模块MMC结构的直流变压器控制系统设计

为了提高混合子模块MMC结构直流变压器的运行稳定性,解决现有控制系统存在的控制效果不佳的问题,从硬件和软件功能两个方面,实现直流变压器控制系统的优化设计。按照混合子模块MMC结构改装控制器,优化可控电抗器的内部结构,调整过流保护电路的连接方式,完成硬件系统的优化。根据直流变压器的混合子模块MMC结构和工作原理构建等效模型,在该模型下,检测直流变压器的实时运行数据,计算电压和电流的控制量。在控制器的作用下,通过直流输出电压闭环控制、电流解耦控制和子模块均压均流控制3个步骤,实现系统的控制功能。通过系统测试得出结论:应用设计的控制系统,直流变压器的电压与电流控制误差均低于预设值,且电压不均衡度指标仅为0.002,由此说明优化设计系统具有良好的控制效果。

船舶集成监测报警和控制系统设计

为提高船舶集成监测报警和控制系统设计工作的系统性,基于某风电服务运营船的集成监测报警和控制系统,对其系统结构、主要部件、系统功能、注意事项等进行介绍。研究成果可为船舶集成监测报警和控制系统设计提供一定参考。

中低速磁浮列车悬浮性能测试系统研究

目的:当前,根据悬浮控制器上传的数据开展的中低速磁浮列车悬浮系统性能评估实时性不够,为了达到中低速磁浮列车的悬浮性能评估的实时性,开展中低速磁浮列车性能测试系统的研制工作。方法:研制工作分为硬件研制和软件设计两部分进行。硬件部分采用高速A/D(模拟/数字)转换芯片采集多路传感器数据,并通过FPGA(现场可编程门阵列)灵活配置采样频率采集数据,采用卡尔曼滤波方法对采样数据进行滤波处理,同时内嵌一个Wi-fi模块,将FPGA采集处理的数据高速打包上发到软件部分,以满足实时性要求。软件部分采用Labview平台开发,软件平台实时接收Wi-Fi模块上传的传感数据,并将这些数据标定与滤波,计算出各类原始传感数据,最终在界面中显示各悬浮性能指标曲线。结果及结论:试验测试结果表明,研制的中低速磁浮列车测试系统能实时地对悬浮系统性能开展评估,满足中低速磁浮系统的需求。

多规格木板自动码垛机控制系统设计与实现

为了实现对一种错位双链木板循环输送码垛机结构的多传动系统协调控制,以提高木板的码垛效率,满足多规格木板码垛需求,设计了一种多输入多输出的木板码垛柔性控制系统。基于分模块控制系统设计理论,以PLC及扩展接口为核心,多激光传感器和触点开关为反馈信息输入,协调控制不同传动系统的多个电机,以实现木板的输送、规整和码垛。通过样机的试验,所设计的控制系统功能完整、性能稳定,自动化木板码垛比人工码垛效率高、效果好。

巨-子结构控制体系的参数优化及随机响应灵敏度分析

为了研究巨-子结构控制体系中隔震层的最优参数,建立了巨-子结构控制体系的动力微分方程,基于遗传算法理论以基底剪力最小为优化目标对结构的物理参数进行了优化.采用虚拟激励法和摄动法,分析了巨-子结构控制体系平稳随机响应对各参数的灵敏程度.通过主结构层问位移方差、隔震层层间位移方差、子结构顶层绝对加速度方差对各参数的敏感程度分析表明,各响应对子结构的层刚度敏感性最小,而对子结构层质量、隔震层层刚度以及隔震层阻尼较为敏感.

巨-子结构控制体系的减震机理及性能分析

建立了巨-子结构控制体系的运动方程,通过分析其动力特性得出巨-子结构控制体系的减震机理,结果表明,当子结构与主结构的质量比较小时表现为TMD调谐,质量比较大时表现为基础隔震,中间区域为层间隔震;利用复模态理论基于遗传算法以结构基底剪力为优化目标对子结构的物理参数进行优化;经希尔伯特-黄变换得到结构体系在时频平面上的边际谱,通过比较主结构与子结构顶部位移及加速度的边际谱强度验证了巨-子结构控制体系减小地震反应的有效性。最后,采用时程分析法从能量角度进一步验证了巨-子结构控制体系的适用性与可靠性。