考虑传输时滞的电力负荷频率采样控制系统稳定性分析

研究了一类考虑传输时滞的电力负荷频率采样控制系统相关稳定性问题。首先,采用PI型的LFC系统方案,并建立考虑采样和传输时滞的LFC闭环系统模型;其次,根据建立的模型,采用基于双边闭环泛函判据计算系统的时滞稳定裕度,研究系统采样周期与时滞稳定裕度之间的关系,并通过单区域LFC系统对结果进行仿真验证。计算结果表明,与现有文献结果相比,在相同的系统参数条件下,使用提出方法得到的结果保守性降低,且采样周期越大,系统时滞稳定裕度越小,而一定大小的时滞可以增大系统采样周期上界;仿真结果进一步验证了所提出方法的有效性和优势。     

基于动态量化的电力系统事件触发负荷频率控制

针对新能源高比例并网以及由此产生的二次调频通信负荷增加问题，为了节约网络资源，将动态量化技术引入网络控制的电力系统中，应用事件触发负荷频率控制(LFC)方法，通过基于观测器的输出反馈控制器，实现了LFC系统输入到状态稳定.根据系统状态和动态量化参数，在反馈通道中设计加入指数衰减项的事件触发机制，在前向通道中设计加入状态模拟项的事件触发机制.建立基于量化控制的事件触发LFC系统动态模型，在有界负荷扰动下得到闭环系统输入到状态稳定的条件，排除了Zeno现象.通过仿真实验验证了提出方法的有效性.     

周期拒绝服务干扰攻击下信息物理系统的H∞控制

针对恶意拒绝服务（DoS）干扰攻击对信息物理系统（CPS）正常运行的影响,研究DoS干扰攻击下某类CPS的H_∞控制问题. 能量受限的DoS干扰者采用周期型攻击策略攻击CPS中的无线信道,迫使无线信道的通信质量下降;CPS的无线信道存在由固有因素引起的随机数据包丢失,且由于恶意网络攻击具有突发性和隐蔽性的特点,DoS干扰者的攻击策略是未知的. 将恶意DoS干扰攻击和无线信道固有因素对信道通信质量的影响表示为统一形式,并通过建立攻击容忍机制和基于观测器的控制策略,得到保证受攻击CPS在未知攻击者具体攻击策略的情况下能够实现指数均方稳定且满足预期H_∞性能指标的充分条件,将H_∞控制器的设计问题转化为凸优化问题的求解. 利用数值仿真验证所提出控制策略的正确性和有效性.     

具有通信约束的网络化控制系统ＬＱＧ控制器设计

针对一类具有噪声影响的通信受限多输入、多输出网络控制系统,利用非均匀采样方式将其 建模为一类集控制与调度为一体的网络化控制模型,根据卡尔曼滤波器思想设计了最优状态估计 器和最优保性能输出反馈控制器并在此基础上给出系统渐近稳定的充分条件．通过仿真验证了所 提算法的可行性．该设计方法特别适用于通信受限情况下,系统存在多种信号类型时,可方便的根 据不同信号特征设置系统的采样周期和调度周期,从而克服原离散周期性时变系统的控制器受通 信序列周期性约束问题,避免多个控制器周期性切换,增加控制系统设计的自由度,提高系统动态 重构能力和整体性能．     

不确定DoS攻击下的异构多智能体系统异步控制器设计

研究了存在不确定拒绝服务(denial of service, DoS)攻击的异构多智能体系统协同控制问题。网络环境的开放性会导致网络攻击的复杂性不断提高,其中,对于一类不确定网络攻击的研究具有重要的现实意义。由于不确定攻击情况下模态获取困难,将导致控制器模态与系统模态产生不匹配问题。首先,正常情况下所有智能体都是时间同步的并且以固定采样周期相互通信,当攻击发生时采用保持输入机制并且假定攻击持续时间是有界的,通过使用马尔可夫切换系统方法来构建该复杂动态系统模型。其次,通过解耦技术将原高维系统转换为两个低维的闭环误差系统,并通过Lyapunov稳定性理论得到了保证异构多智能体系统输出一致性的充分条件。进一步,应用相关矩阵变换方法给出了通过求解一系列矩阵不等式来获得控制器增益的方法。最后,通过基于移动舞台机器人系统的仿真研究验证了本文所提出方法的有效性。与现有结果相比,本文所考虑的攻击概率可以是不确定甚至完全未知的,所设计的异步控制器具有更好的兼容性,即包含了常见的同步控制器以及模型独立控制器。     

线性不确定时滞系统的鲁棒渐近跟踪控制器的设计

针对一类线性不确定时滞系统,采用线性矩阵不等式(LMI)的方法,提出了一种鲁棒渐近跟踪控制器设计的新方法,所设计的控制器对于控制输入矩阵、状态输入矩阵和被控输出矩阵中都存在不确定性,且存在多个状态时滞的时滞系统,均能使系统输出渐近跟踪外部阶跃参考信号,并从理论上证明了所设计的鲁棒渐近跟踪控制器的渐近稳定性,通过Matlab仿真实验表明,对于这一类不确定时滞系统,所提出的方法是可行的,并达到满意的仿真结果,     

时变采样周期网络控制系统混合H_2/H_∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。     

基于LMI的离散时滞切换系统反馈镇定

针对一类子系统为离散时滞系统的切换系统，提出了一种系统稳定性与反馈镇定的控制方法.通过状态变量的转换，将时滞切换系统变为不含时滞项的切换系统.在系统中增加等式约束，将具有双线性矩阵不等式（BMI）形式的综合问题转换为线性矩阵不等式（LMI）的凸优化问题.在任意切换信号作用下离散线性切换系统渐近稳定理论基础上，以线性矩阵不等式形式给出了离散时滞切换系统渐近稳定的充分性条件，并且给出了切换系统状态反馈镇定和输出反馈镇定的控制器设计方法.两个数值算例结果表明，所设计控制方法是可行的，在控制方法的作用下，闭环系统是渐近稳定的.     

单域时滞电力系统的滑模负荷频率控制

针对包含时滞不确定性和参数不确定及负荷扰动的单域电力系统,提出了滑模负荷频率控制策略.通过Matlab/Simulink平台,搭建仿真算例,检验所提出的控制器在时滞电力系统不同工作点运行且考虑发电机变化约束(GRC)的情况下的鲁棒性和控制性能.仿真结果显示,与不含滑模控制的时滞电力系统相比,采用滑模控制器使时滞系统的响应速度快,并且具有更好的鲁棒性.     

T-S模糊系统的随机采样控制

研究了T-S模糊系统的随机采样控制问题.考虑具有两个不同采样周期的随机采样,它满足伯努利分布,采样的概率是给定的常数.利用输入时滞方法和积分不等式,给出了 T-S 模糊系统随机采样控制的均方渐近稳定性条件,并以线性矩阵不等式的形式给出了控制器设计方法.通过一个仿真例子说明了所给方法的有效性.     

网络控制系统的等价离散最优性能指标问题

针对具有线性时不变被控对象的网络控制系统,讨论了在控制器为时钟驱动和事件驱动两种情况下的连续最优性能指标到等价离散最优性能指标的转换,结果也表明,当网络诱导时延小于一个采样周期时在控制器的两种驱动方式下,网络控制系统具有相同的等价离散性能指标。其中被控对象和系统输出中皆含有连续的白噪声。     

受干扰机器人网络控制系统事件驱动控制研究

针对受干扰的机器人网络控制系统,结合干扰观测器和事件触发机制,设计了一种事件驱动控制方法, 在考虑网络中存在随机时延的同时,对干扰进行补偿。事件驱动能够大大减少网络阻塞和控制器的计算负担,节约网络通信信道带宽。控制器在判定被控机器人的输出误差是否满足预设事件的同时,接收到来自干扰观测器的干扰观测值,当控制器判定系统输出误差不满足预设事件时,控制器利用系统输出误差和干扰观测值,计算出新的控制输入来替换原来的控制输入信号,否则控制器保持上一时刻的控制输入。理论证明了机器人网络控制系统的稳定性与收敛性。最后以双关节机器人网络控制系统为例进行仿真,其结果表明,该方法能够对外部干扰进行观测,使被控机器人在受到外部干扰以及网络时延的影响下仍具有良好的位置跟踪效果。     

基于鲁棒L2的无刷直流直线电机定点控制

针对无刷直流直线电机(BLDCLM)伺服系统输出能无延迟、无超调地跟踪输入指令的变化,而常规PID控制器很难同时满足系统对输入的跟踪性能和对不确定性的抗扰性能要求这一现状,提出鲁棒L₂跟踪控制策略,亦即有针对性的引入非线性控制抑制扰动和实现对输入指令的准确跟踪.对具有变化负载和驱动增益变量的BLDCLM定点控制进行鲁棒L₂控制器设计,并运用MATLAB/SIMULINK仿真得出在不同负载条件下的阶跃响应和相应的电机速度、位移响应曲线.仿真结果表明,任何状态下系统都有最佳动态响应,从而证明了该方法的合理性和有效性.     

永磁同步电机最大输出功率伺服系统的能量成形控制

应用能量成形方法,将永磁同步电机控制系统看作二端口能量转换装置,建立了位置伺服控制模型,求取了满足最大输出功率原理的系统平衡点。选择了期望的哈密顿函数,配置了期望的互联和阻尼矩阵,设计了位置控制器,并针对负载转矩存在未知扰动的情形,设计了负载转矩观测器。仿真结果表明,所设计的控制系统得到令人满意的位置跟踪特性,响应快速准确,对负载转矩扰动具有很好的抑制作用。     

一种高压高可靠性开关电源控制芯片

为了增强电源系统的可靠性,提出一种高压高可靠性开关电源控制芯片,该芯片引入一种新型的故障保护电路,通过同时监测误差放大器（EA）输出和峰值电流信号来检测过流和短路等故障.当EA输出电压超过4.2 V或者峰值电压信号（由采样电阻得到）连续4个周期超过0.75 V时,保护电路会及时切断控制器,保护变换器免受损害,同时降低了电路损耗.芯片还集成了软启动、限流保护、过压欠压保护和脉宽调制/跳脉冲调制（PWM/PSM）模式切换电路,该芯片采用CSMC 0.5 μm 60 V BCD 工艺进行设计,已经成功流片.将该芯片应用于反激式转换器中,转换器可以将34～60 V的输入电压转化成5 V输出.测试表明：当故障发生时,控制芯片能够迅速切断控制器以保护整个转换器,而当故障消除后该控制器仍然可以自行重新启动;反激转换器最大输出电流为2.6 A,静态电流小于1 mA,最大效率为83.5%,线性调整率和负载调整率分别为0.02%/V和0.03%/A,具有良好的瞬态响应能力.     

10 kW大功率磁控管控制系统的仿真

对大功率磁控管控制系统进行仿真是稳定磁控管微波功率输出和系统控制器设计的关键所在. 首先,利用实验测量的数据和最小二乘法,在Simulink中建立10 kW磁控管的数学模型,然后进行PID控制器设计. 在控制系统仿真过程中,控制输入量为设定功率所对应的期望输出电流值,反馈量为磁控管的阳极电流,利用Ziegler-Nichols方法对PID控制器参数进行整定. 最终,仿真系统的功率输出达到期望的稳定值,将仿真所得与长时间实践所得进行比较,发现二者的差距甚小. 由于仿真得到的控制器性能稳定且设计过程简便,故能够很好的应用于实际的微波输出控制系统中.     

基于滑模和神经网络的永磁直线伺服系统控制

针对直接驱动的交流永磁直线伺服系统，提出一种将非线性神经网络控制和滑模控制相结合构成的双自由度控制策略，该控制策略解决了直线伺服系统跟踪性能和鲁棒性能之间的矛盾，滑模输入控制器保证了系统对给定的快速跟踪性能；神经网络输出反馈控制器对系统参数变化和阻力扰动（包括直线电机的端部效应力）进行很大程度的抑制，并可以削弱滑模控制的抖振对系统稳态性能的影响，仿真结果表明该方案在保证伺服系统的快速性同时，对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性。