电力系统有限时间稳定控制策略

电力系统是典型的非线性系统,当电力系统遭受周期性负荷扰动时,只要周期性负荷的幅值满足一定条件,就可能诱发混沌振荡.电力系统中的混沌振荡可能导致电压崩溃,严重危害系统的稳定与运行安全.鉴于此,针对四阶电力系统,基于有限时间稳定原理,设计一种反馈控制器,对系统发生的混沌进行控制.数值仿真分析表明,所设计的控制器能够有效地对电力系统发生的混沌进行控制,并且对外在干扰和系统参数具有很强的鲁棒性,当减小所设计的控制律中的指数参数,或者增大其余任意控制律参数时,系统恢复到目标平衡态所需的时间都将减少.     

有限时间控制问题综述

有限时间控制系统因具有良好的鲁棒性能和抗扰动性能而受到广泛关注.首先,回顾了有限时间控制方法的起源,并列举了有限时间控制系统的几种常用判据;然后,总结了有限时间控制系统的研究现状;最后,讨论了未来可能的研究方向.     

二阶有向网络的鲁棒有限时间包容控制

在考虑非线性干扰和跟随者速度不可测的情况下,研究二阶有向网络的有限时间估计和鲁棒包容控制问题.提出含有估计层、控制层和跟随者层的新型分布式控制结构.应用有限时间稳定性理论和等效输出注入的思想,设计幂次估计器和滑模估计器,并给出网络误差的有限时间估计.进而采用齐次理论和滑模方法设计非光滑控制协议,驱使跟随者在有限时间内收敛并保持在领航者所构成的动态凸包中,且有效抑制干扰.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

具有参数不确定性的航天器姿态有限时间稳定控制

针对存在参数不确定性的航天器姿态稳定控制系统,提出了一类基于奇次性理论的有限时间姿态控制器.首先,通过引入新的自适应状态变量,将航天器姿态控制系统转换为一个级联系统;然后,基于齐次性的理论方法,设计了一类新颖的有限时间渐近渐近稳定控制器,并利用李亚普诺夫理论,证明了系统在存在参数不确定性时的渐近稳定性及不存在参数不确定性时的闭环系统有限时间稳定性.最后,将提出的算法应用于某刚体航天器姿态稳定控制任务中,数字仿真结果验证了方案的有效性和可行性.     

二阶系统有限时间控制方法综述

相比于传统且经典的比例–积分–微分控制(PID)控制, 带有指数参数的有限时间控制方法具有更好的控制性能, 因而引起广泛的关注和研究. 本文首先从方法设计和稳定性分析角度, 对现有主流有限时间控制方法进行整理和归纳, 将其分为17种有限时间状态反馈控制方法及6种有限时间输出反馈控制方法. 其次, 以一类具有普遍和基础性的二阶系统为例, 统一变量和参数, 给出了每种控制方法对应的控制器的显式结构. 然后, 通过原理分析和比较分析, 对每种控制方法的优点及不足之处进行了总结, 尤其是给出了终端滑模控制具有“控制奇异与收敛时间矛盾性”的结论, 以及指出了一些方法存在较大保守性的问题. 最后, 通过列表的方式展示了所有有限时间控制方法的优缺点及值得进一步深入研究的课题     

非线性系统有限时间控制研究综述

近30年来,有限时间控制因其具有收敛速度快、抗扰性强、控制精度高等优点,引起了学者们的研究兴趣.据作者所知,目前鲜有文献系统地总结有限时间控制的相关研究内容.因此,本文致力于较为系统且完整地给出非线性系统有限时间控制方法的研究进展.主要内容包括如下几方面:研究意义;有限时间的定义,判据及设定时间表达式;有限时间设计方法的研究现状以及未来工作.     

电力系统鲁棒励磁控制器设计

本文给出了一种设计电力系统鲁棒励磁控制器的方法。设计原理是基于关于仿射非线性系统的Ｈ∞控制理论。控制器由两部分组成：一部分是线性最优励磁控制器，另一部分是额外补偿部分。仿真结果表明，电力系统的暂态特性在利用Ｈ∞控制之后得到明显改善。     

多机电力系统励磁鲁棒非线性分散控制

文中对多机电力系统，通过适当的坐标变换，基于耗散系统的概念，提出了一种新的通过干扰抑制实现的励磁鲁棒非线性分散控制策略。该控制策略可提高系统对动态不确定性的鲁棒性，抑制干扰对系统的影响。     

有限时间收敛的Terminal滑模控制设计

讨论了一类SISO非线性系统的滑模变结构控制有限时间收敛问题,提出一种新的Terminal滑动模态及相应控制的设计方法,可用于带有外部扰动的二阶非线性系统。研究结果表明,系统状态在滑模面上能以较快的速度达到平衡点,在滑模面上到达平衡点的时间均是有限的,并且与普通的Terminal滑模相比,在滑模面上能以更短的时间到达平衡点。仿真结果表明了所提方法的有效性。     

Finite-time Attitude Control: A Finite-time Passivity Approach

This paper studies the finite-time attitude control problem for a rigid body. It is known that linear asymptotically stabilizing control laws can be derived from passivity properties for the system which describes the kinematic and dynamic motion of the attitude. Our approach expands this framework by defining finite-time passivity and exploring the corresponding properties. For a rigid body, the desired attitude can be tracked in finite time using the designed finite-time attitude control law. Some finitetime passivity properties for the feedback connection systems are also shown. Numerical simulations are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed control law.      

Buck型变换器自适应有限时间降压控制算法研究

针对负载未知情况下Buck型DC-DC变换器系统, 基于有限时间控制技术和自适应控制技术, 提出了一种新的快速降压控制算法.首先, 基于时间尺度变换, 对系统的平均状态空间方程进行变换; 然后, 利用饱和有限时间控制理论设计出一类新的快速降压控制算法, 以实现输出电压在有限时间内收敛到参考电压.由于控制器设计过程中考虑了饱和约束条件, 使得变换器的占空比函数满足0到1之间的约束条件.对于负载未知情况, 设计了有限时间观测器以估计未知负载, 最终得到自适应式的有限时间控制算法.与PI控制结果进行了仿真对比, 验证了所提出的控制算法既具有快速的调节性能, 又具有较强的抗负载变化性能.     

电力系统非线性切换励磁控制

针对反馈线性化方法难以同时提高电力系统的功角稳定性和电压调节特性的问题,提出了基于分层设计思想的非线性切换励磁控制方法.首先采用逆系统方法实现了系统的反馈线性化,然后根据Lyapunov函数方法对包含零动态的部分线性化系统设计了切换励磁控制器.在电力系统专用仿真平台上的仿真结果证明了所设计的切换控制器能够有效改善功角稳...     

非参数不确定系统的有限时间迭代学习控制

针对任意初态情形,引入初始修正作用,研究一类非参数不确定时变系统能够达到实际完全跟踪性能的迭代学习控制方法. 采用Lyapunov-like综合,设计迭代学习控制器处理不确定性时变系统非参数化问题,其中含有有限时间控制作用,以实现在预先指定区间上的零误差跟踪. 并且,运用完全限幅学习机制,保证闭环系统中各变量的一致有界性以及跟踪误差的一致收敛性. 仿真结果表明了所提出控制方法的有效性.     

基于观测器的多智能体系统的有限时间包含控制

在固定有向拓扑结构下,研究了具有多个静态或动态领导者的多智能体有限时间包含控制问题;假设领导者之间不存在信息的交互,提出基于快速终端滑模的控制算法,该算法驱使跟随者的运动轨迹在有限时间收敛到由领导者组成的凸包中;进一步,考虑实际应用中跟随者状态不能在线获得的情况,提出基于有限时间观测器的包含控制协议;利用图论和Lyapunov有限时间稳定性理论,给出了有限时间包含控制的充分条件;最后通过仿真示例,验证了算法的有效性。     

马尔可夫跳变系统基于观测器的有限时间容错控制

针对具有一般不确定转移速率的单边Lipschitz Markovian跳变系统,设计了有限时间故障估计观测器和容错控制器.首先,提出一种自适应的有限时间故障估计观测器,它对未知输入具有鲁棒性,能够同时估计出系统的状态、执行器故障和传感器故障,并确保了误差系统的H_∞有限时间有界.然后,基于所估计的状态和执行器故障,提出一种有限时间故障容错控制方法确保闭环系统H_∞有限时间有界.通过线性矩阵不等式的形式,给出了所设计的有限时间观测器和控制器存在的充分条件.最后,通过一个仿真实例,验证了所提方法的有效性.     

广义系统的有限时间滑模变结构控制

研究了一类广义系统的有限时间滑模变结构控制问题。通过非奇异线性变换把广义系统变换成受限等价形式,利用Lyapunov函数的方法,提出了一种新型的有限时间滑模变结构控制策略,给出了特殊的开关型滑模面,设计了相应的滑模变结构控制器,使得闭环系统渐进稳定,实现了滑模运动,保证了在滑模面上系统状态变量在有限时间内到达平衡点。给出了可行性算例,说明了设计的有效性。     

基于有限时间系统同步的自治水下航行器回收控制

基于主-从系统状态同步的思想,提出了母艇在平面运动中回收自治水下航行器（Autonomous underwater vehicle,AUV）的一种控制方法. 在给出母艇和自治水下航行器的动力学模型基础上,建立了自治水下航行器（从系统）接收母艇（主系统）的状态信息并控制自身接近母艇的主从控制方案,使母艇自主回收水下航行器的问题转化为两者的运动状态同步问题. 利用有限时间稳定性理论,设计了一种在常值海流扰动影响下,自治水下航行器能够在有限时间内被母艇回收的滑模控制器,理论证明和仿真实例证实了该控制器的有效性.     

一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈镇定方法

针对一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈镇定问题进行了讨论. 给出了三种基于连续状态反馈的全局有限时间状态反馈镇定方法. 首先,利用非线性齐次系统性质,设计出一种状态反馈控制器,使得闭环系统渐近稳定并且具有负的齐次度;其次,基于有限时间Lyapunov函数的反步构造法,给出了一种有限时间控制器;最后,利用非奇异终端滑模控制技术,得到了一种使闭环系统有限时间收敛到平衡点的反馈镇定控制器. 仿真结果表明了这些方法的有效性.