不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞状态反馈控制

针对一类不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞控制问题，采用线性矩阵不等式的方法通过选择适当的lyapunov函数，得到了自治系统的鲁棒渐进稳定的充分条件。推导出了闭环系统鲁棒渐近稳定的充分条件，并设计了无记忆性H∞状态反馈控制器，使得对于所有允许的不确定性，闭环系统鲁棒渐近稳定且具有给定的H∞性能指标。给出了控制器存在时滞相关的充分条件，且控制器参数能够通过求解线性矩阵不等式得到，对于一个高阶的数值仿真系统，通过对线性矩阵不等式的求解可以得到最优H∞性能指标，及相应不等式的解。仿真证明了该设计方案的有效性。     

利用降维状态观测器离散系统的鲁棒容错控制

研究了线性离散不确定系统的鲁棒容错控制问题。针对线性离散控制系统存在不确定性和传感器失效的情况，利用降维观测器估计系统的状态，并基于估计的状态构成鲁棒容错控制律。给出了闭环系统具有鲁棒容错特性的充分条件。数值算例表明了算法的有效性。     

基于LMI的奇异不确定时滞系统鲁棒保成本控制

针对一类奇异不确定时滞系统的鲁棒保成本控制,假定其中的不确定性是范数有界,采用基于线性矩阵不等式（LMI）和构造适当的Lyapunov泛函相结合的方法,给出了系统的鲁棒保成本状态反馈控制器存在的条件。通过求解相应的线性矩阵不等式就可得到鲁棒保成本控制,所设计的保成本控制器对所有容许的不确定性不仅使得相应的闭环系统达到二次稳定,也能保证闭环成本函数不超过一个确定的界。通过数值算例及仿真验证了所给方法的有效性。     

基于模糊建模的非线性鲁棒模型预测控制

针对离散不确定模糊模型，提出了一种鲁棒非线性模型预测控制方法，导出了预测性能指标上界，将稳定性约束，输入约束和输出约束变换成容易求解的线性矩阵不等式（LMI）形式，从而将非线性模型预测控制Min-Max优化问题变换成具有线性矩阵不等式约束的广义特征值问题（GEVP）。对于采用的状态反馈预测控制器，讨论了滚动时域优化的可行性，证明了闭环系统的鲁棒稳定性。仿真结果表明了控制器的有效性。     

线性时滞不确定连续系统的鲁棒容错控制研究

以线性不确定时滞系统为模型,应用李雅普诺夫稳定性理论和LMI工具箱,采用状态反馈控制器设计连续系统的容错控制器,研究了线性不确定时滞连续系统的状态反馈鲁棒稳定问题.给出了系统在执行器失效情况下渐近稳定的充分条件及相应的状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法,仿真结果验证了该方法的可靠性和有效性.     

参数不确定广义系统鲁棒H∞容错控制器的设计

研究了一类不确定广义系统基于状态反馈针对执行器发生故障的鲁棒H∞容错控制问题；运用线性矩阵不等式(LMI)给出了鲁棒H∞容错控制器存在的充分条件；通过假设失效的执行器的输出信号是任意的能量有界干扰信号，将不确定广义系统的鲁棒H∞容错控制问题化为H。控制问题，给出了该问题可解性的充分奈件。鲁棒H∞容错控制器可以通过解相应的线性矩阵不等式(LMI)给出，因而具有数值易解性。最后，所给的设计例子说明了方法的有效性。     

线性周期性切换系统的镇定及鲁棒镇定研究

针对线性周期性切换系统的镇定及鲁棒镇定问题,分别研究了确定的和结构不确定的线性周期性切换系统,利用状态反馈镇定或鲁棒镇定了该类系统。在镇定控制器的设计中使用了LMI方法,仿真实验验证了控制器的设计方法有效。     

输入受限时滞系统的鲁棒模型预测控制

对于输入受限的不确定时滞系统，提出鲁棒模型预测控制方法。当预测状态在不变集之外时，采用双模控制结构，在固定的控制律上引入额外变量保证了输入可行性。为保证闭环系统稳定性，基于Lyapunov-Krasovskii函数构造了时滞系统特定的鲁棒不变椭圆集，并将椭圆集的设计转化为线性矩阵不等式的凸求解问题。该方法很多计算可以离线进行，从而减少了在线计算量。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

直线电动机伺服系统的鲁棒H∞控制

对具有时变不确定性的直线电动机伺服系统提出鲁棒H∞控制.将时变参数不确定系统的鲁棒H∞控制问题,转化成一个等价的、不包含任何参数不确定性的线性时不变系统的标准H∞控制问题;对标准H∞控制问题,可通过求解代数Riccati矩阵方程的对称正定解求得控制器,也就是不确定系统的鲁棒H∞控制器.仿真结果表明,用该方法设计的直线伺服系统,既能保证系统对外部扰动具有良好的抑制作用,又能保证对参数不确定性的鲁棒性.     

参数不确定Chen混沌系统鲁棒模糊控制器的设计

基于TS(Takagi-Sugeno)模糊模型，研究具有参数不确定性Chert混沌系统的鲁棒控制器设计。首先构建含有参数不确定性的TS模糊模型：然后利用并行分布补偿的方法，设计使模糊系统在平衡点附近渐近稳定的鲁棒模糊控制器。该设计通过解一组线性矩阵不等式(LMI)得到局部区域控制器，进而设计TS模糊系统的鲁棒控制器。该鲁棒模糊控制器的渐近稳定性条件更为宽松，能够降低控制器设计的保守性。最后的仿真结果表明所设计的鲁棒模糊控制器对参数不确定Chert混沌系统具有良好的控制效果。     

基于前馈控制的有源电力滤波器研制

提出了一种有源电力滤波器的前馈控制策略。基于开关平均模型设计了前馈控制器和电流控制器,并利用功率模型对电压控制器进行了设计。由于电网电压在系统启动时会产生很大冲击电流,通过引入前馈控制有效地降低了作为扰动的电网电压和直流电压对被控电流的影响,提高了系统的动态性能,同时利用直流电压控制环直接获取电流参考信号对电网电流进行控制,简化了控制算法。所提方法无需检测负载电流和逆变器输出电流,且无需锁相环电路,降低了成本。利用模拟器件实现控制电路并进行了实验研究,实验结果证明了所提方法的可行性。     

Teaching nonlinear modeling, simulation, and control of electronic power converters using MATLAB/SIMULINK

This paper describes an efficient method to teach analysis and simulation of power electronic converters to undergraduate students, using system level nonlinear state-space models. System-level modeling of power electronic converters reproduces only the ideal switching behavior of the semiconductors and is a useful concept for the numerical simulation of power converters, since simulations present no convergence problems and require little computational time. Switched state-space models, programmed in the MATLAB/SIMULINK software package, can be advantageously used to simulate power converters at the system level and also to design and study their controllers. Switched state-space nonlinear models should be obtained using a theoretical framework suitable for the enhanced control of variable structure power systems. Since the method is inherently nonlinear, no approximated linear models are needed; and since state-space models are used, modern control techniques (sliding mode, neural networks, fuzzy logic) for power converters can easily be used. This paper summarizes the proposed methodology and gives some examples.     

多路径的无线网络控制系统镇定性研究

研究了多路径传输环境下具有不确定时延的无线网络控制系统稳定性问题。首先采用了一种新方法把不同状态的网络时延信息分离出来,系统中传感器采用时间驱动,执行器和控制器均采用事件驱动方式。假设网络时延小于采样周期,利用不确定理论将无线网络控制系统建模为一类具有多时延的不确定线性离散系统;基于Lyapunov方法,给出了闭环系统稳定的充分条件,并采用线性矩阵不等式技术求出状态反馈控制律;仿真实例验证了该方法的正确性和有效性。     

具有传输通道时间延迟的一类混沌系统脉冲控制同步

针对一类混沌系统同步控制问题,利用脉冲微分方程的稳定理论,研究了传榆信号具有时间延迟的混沌系统脉冲同步问题,给出了两个混沌系统实现全局渐进同步的判据方法。该方法仅采用具有时间延迟的驱动系统与响应系统输出偏差的线性反馈作为脉冲控制信号,驱动两个混沌系统达到全局渐进同步,且适用于绝大多数混沌系统的同步控制。所设计的控制器结构简单,收敛速度快,易于实现。Roessler混沌系统的仿真实验进一步验证了该方法的有效性和可行性。     

一类网络控制系统的建模与稳定性分析

针对一类具有不确定网络诱导时延和线性控制对象的网络控制系统,通过将网络诱导时延描述为一个常值再叠加一个不确定值的形式,重新描述了采样控制系统的数字控制器,将网络控制系统建模为一类具有不确定时延的连续时间系统.利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术,推导出了闭环系统渐进稳定的充分条件.与已有的结果相比,所提出的算法具有更低的保守性,并通过一个数值算例验证了所提出算法的有效性.     

一类不确定Markov跳跃系统的自适应滑模控制

讨论了一类具有Markov跳跃参数的不确定混合线性系统的滑模控制问题.通过线性矩阵不等式方法,给出了系统在滑模面上均方意义下指数稳定的充分条件.当匹配参数不确定项范数上界未知时,提出了一种参数自适应滑模控制器,确保系统的运动轨迹在有限时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上.仿真结果表明,所设计的自适应滑模控制器对匹配参数不确定性具有的鲁棒性.     

Modeling and controller synthesis for the cascaded H-bridge multilevel active power filter with ADALINE-based identifiers

This paper presents the averaged state-space modeling and controller synthesis methodology for the cascaded H-bridge multilevel active power filters (CHB-APFs). The accurate harmonic current compensation and dc-link stabilization among the individual H-bridge modules are crucial problems for the CHB-APF, which is the prerequisite for the global stability of the system. In this study, a novel voltage balancing algorithm is devised by splitting the dc-link control task into two parts, namely, the average voltage control and the voltage balancing control, where the sine and cosine functions of the phase angle of the fundamental grid voltage are used, respectively. To ensure accurate phase tracking, a novel phase-locked loop algorithm is proposed by using the adaptive linear neural network (ADALINE). Moreover, a separate ADALINE identifier is applied for reference current generation, and the proportional-resonant controller is used for current tracking. The simulation results obtained from the Alternative Transient Program (ATP/EMTP) are provided under dynamic reactive power compensation and active filtering scenarios. The experimental results from the prototype system are also presented, which verifies the effectiveness of the devised algorithms.     

电压检测型APF构成的分布式谐波治理系统稳定性分析

电力电子化配电网谐波源呈现高密度分散化态势,传统用户侧点对点治理模式不能适应。电压检测型有源电力滤波器(VDAPF)通过检测节点的谐波电压并按电导特性产生谐波治理电流,更适合分散谐波的电网侧分布式治理。文中研究了VDAPF构成的电力电子化配电网分布式谐波治理系统的稳定性问题,以及VDAPF控制参数对分布式谐波治理系统稳定性的影响。给出了分布式谐波治理系统的实现方案,并推导出该系统的线性化状态空间模型。结合灵敏度方法确定了影响系统特征值的主导控制参数,建立了主导控制参数变化的系统根轨迹,并得出影响系统稳定性的主导控制参数的取值范围。结合MATLAB仿真给出了不同控制参数下分布式谐波治理系统稳定、不稳定情况的仿真结果,验证了分布式谐波治理系统稳定问题的存在性和稳定性分析的合理性。     

基于鲁棒H∞控制的静止同步补偿器研究

静止同步补偿器(STATCOM)可以快速灵活地调节无功传输,提高电压稳定性。为解决实际系统中关键参数未知且系统受到不可测量干扰问题,在考虑负载支路的基础上,建立包含不确定参数和外部干扰的数学模型,用四阶状态方程描述STATCOM系统的动态特性。根据系统的性能要求选取混合灵敏度设计中的加权函数,计算广义被控对象的状态空间实现。最后利用Matlab鲁棒控制工具箱,通过解Riccati方程,得到H∞控制器。仿真结果表明,该控制器具有良好的补偿特性,同时对参数变化和外部扰动具有较强的鲁棒性。