DC/DC变换器的切换仿射线性系统模型及控制

DC/DC变换器控制的主要难点之一在于它所特有的混杂特性。从切换线性系统理论及无源系统理论角度提出了DC/DC变换器建模和调节问题的新方法。首先建立基本DC/DC变换器Buck、Boost和Buck-Boost的切换仿射线性系统模型,然后根据凸组合稳定条件及无源性理论,选取电感和电容的储能函数为各切换子系统的共同Lyapunov函数,据此划分各子系统的运行区域,构造切换律保证系统在任意切换下的二次稳定,最后进行了仿真分析和验证。所提出方法不仅适用于开关变换电路的控制,亦适用于其他具有端口受控哈密顿结构的切换系统的控制。     

三相APF切换和空间电压矢量联合控制方法

首先,建立三相APF切换仿射线性系统的模型。然后,根据三相电源电压的空间电压矢量图及波形图,将三相电源电压分成6个扇区。再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内设定满足系统二次稳定的切换子系统的组合,并为系统选取共同的李亚普诺夫( Lyapunov)函数,根据切换系统稳定性理论,在这些切换子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后,仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性。     

一类切换线性中立时滞系统稳定性的分析

提出了切换中立时滞系统的概念.研究了线性切换中立时滞系统渐近稳定性问题,并分别利用单Lyapunov函数法和多Lyapunov函数法,以线性矩阵不等式的形式分别给出一类切换线性中立时滞系统渐近稳定的充分条件及切换律的设计.然后假设存在有限个备选的控制增益已知的控制器,并在任何单一的状态反馈控制器都不能镇定系统时,设计该类系统的混杂状态反馈控制器,使闭环系统渐近稳定.最后用部分元件等效电路（PEEC）的仿真例子验证了结论的有效性.     

具有OLTC的混杂电力系统模型与切换稳定分析

提出了利用可编程赋时Petri网(PTPN)建立混杂电力系统模型的方法，分析了有载调压变压器(OLTC)的离散调节与连续动态负荷的相互作用。提出了分析混杂电力系统切换稳定的多Lyapunov函数方法，并运用多Lyapunov函数分析了混杂电力系统切换的稳定性。针对一个实例进行仿真分析，给出了多Lyapunov函数法分析的仿真结果。仿真结果表明所建立的模型是可行的。     

具有0LTC的混杂电力系统模型与切换稳定分析

提出了利用可编程赋时Petri网(PTPN)建立混杂电力系统模型的方法，分析了有载调压变压器(OLTC)的离散调节与连续动态负荷的相互作用。提出了分析混杂电力系统切换稳定的多Lyapunov函数方法，并运用多Lyapunov函数分析了混杂电力系统切换的稳定性。针对一个实例进行仿真分析，给出了多Lyapunov函数法分析的仿真结果。仿真结果表明所建立的模型是可行的。     

基于有限时间稳定的含不确定性离散切换系统控制

针对一类含有不确定性的离散时间切换系统,研究了该类切换系统的有限时间稳定性问题。通过构造类Lyapunov函数和利用线性矩阵不等式的方法,给出了在任意切换序列条件下,能够使含不确定性的离散时间切换系统满足有限时间稳定的一个充分条件,在所给定理的基础上,对于该类切换系统进行有限时间控制,给出了使其可保持有限时间稳定的切换状态反馈控制器设计方法。最后,通过一个数值算例仿真验证了所提出方法的有效性和可行性。     

三相APF考虑饱和限幅稳定性控制方法

针对APF(active power filter)在控制中的混杂特性和饱和非线性问题,提出一种将切换算法和空间电压矢量控制算法相结合并应用于考虑饱和限幅的三相APF的控制策略。该方法首先建立三相APF的切换仿射线性系统的误差模型,根据Lyapunov相关定理及凸集理论,为考虑饱和限幅的三相APF找到了一种新的、保守型更小的切换率。然后根据三相电源电压构成的空间电压矢量图及波形图,三相电源电压被分成六个扇区,再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内找到可以保证系统二次稳定的开关子系统的组合,在这些子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性和正确性。     

利用混杂系统理论进行电力系统建模的研究

描述了电力系统离散事件与连续动态相互作用的混杂行为，介绍了离散事件系统的模型工具Petri网与混杂系统的模型工具可编程赋时Petri网。提出了利用可编程赋时Petri网来建立混杂电力系统模型的方法。该方法将复杂的电力系统分成离散状态逻辑层和连续动态层来描述，由逻辑层进行协调各连续动态系统的模式切换。同时，文中给出了一个利用可编程赋时Petri网对具有有载调压变压器的简单电力系统的建模实例，并利用多Lyapunov函数方法进行了系统的逻辑切换稳定性分析。仿真结果表明了在有载调压变压器能够调节的范围内，系统的模式切换是稳定的，以此证实这种建模方法的有效性。     

具有OLTC的混杂电力系统模型与切换稳定分析

提出了利用可编程赋时 Petri网 ( PTPN)建立混杂电力系统模型的方法 ,分析了有载调压变压器 ( OLTC)的离散调节与连续动态负荷的相互作用。提出了分析混杂电力系统切换稳定的多Lyapunov函数方法 ,并运用多 Lyapunov函数分析了混杂电力系统切换的稳定性。针对一个实例进行仿真分析 ,给出了多 Lyapunov函数法分析的仿真结果。仿真结果表明所建立的模型是可行的     

基于切换模型的双向AC-DC变换器控制策略

双向AC-DC变换器作为交直流混合微电网的重要组成部分,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。本文基于切换系统理论,提出一种双向AC-DC切换控制方法。该方法首先建立双向AC-DC切换动态模型,选取系统的储能函数作为共同Lyapunov函数。基于此,设计了系统最优切换律并分析了该切换律条件下系统在切换平衡点处的稳定性。为了便于控制器数字化实现,建立了切换系统单步预测模型并对切换策略离散化。仿真和实验结果验证了本文所采用的建模方法和控制策略的有效性。     

带有多胞型摄动的线性切换系统的二次稳定性

研究了带有多胞型摄动的线性切换系统的二次稳定性问题。这种摄动是由若干已知常数矩阵所张成的多胞构成的。利用完备性给出二次稳定的充要条件和切换律的设计方法,利用凸组合技术给出了二次稳定的一个充分条件。这些方法能够分析含有不稳定子系统的多胞型切换系统的稳定性。仿真例子说明了文中结果的正确性。     

Finite-time asynchronous control of linear time-varying switched systems

In the framework of asynchronous control, finite-time stabilization and finite-time bounded stabilization of linear time-varying (LTV) switched systems are investigated. A necessary and sufficient condition for finite-time stability (FTS) of LTV switched systems is proposed based on differential matrix inequalities (DMIs). Moreover, we extend the FTS result to the case of finite-time boundedness (FTB), and present a sufficient condition of FTB for LTV switched systems using the average dwell time method which can be used for design proposes. Then we turn to the design problem of asynchronously switched control to guarantee FTS or FTB of LTV switched systems and give a sufficient condition for the state feedback stabilization in the form of nonlinear DMIs (NDMIs). A numerical method is proposed to solve NDMIs approximately. Finally, two examples are given to illustrate the validity of the results.     

离散时间状态反馈切换系统的稳定性分析

针对线性离散时间切换系统,提出了基于切换观测器的状态反馈系统的稳定化方法;分析了含有观测器的状态反馈闭环系统的稳定性,得出了线性离散时间切换系统利用状态反馈稳定化一个充分条件,并用线性矩阵不等式理论给出了观测器增益矩阵和状态反馈增益矩阵的算法,最后给出了一个仿真例子,以说明结论的正确性.     

Fixed-time fault tolerant control for a class of switched nonlinear systems

This work addresses the fixed-time fault tolerant control problem for nonstrict feedback switched nonlinear systems whose subsystems have chained integrators with positive odd rational powers. Besides, the powers of different channels and switched subsystems can be also possibly different. The fixed-time fault tolerant control law is formulated after using the adding one power integrator method, homogeneous system theory, backstepping technique, nested saturation control approach, which is capable of guaranteeing the global fixed-time stability for the resulting closed-loop stability. A numerical simulation example is given to validate the feasibility and effectiveness of the developed control strategy.     

Robust controller for a class of uncertain switched fuzzy systems

A robustness control of uncertain switched fuzzy systems is presented. Using the switching technique and the Lyapunov function method, a continuous state feedback controller is built to ensure that for all allowable uncertainties the relevant closed-loop system is asymptotically stable. Furthermore, a switching strategy that achieves system global asymptotic stability of the uncertain switched fuzzy system is given. In this model, each subsystem of the switched system is an uncertain fuzzy system, and a common parallel distributed compensation controller is presented. The main condition is given in the form of convex combinations which are more solvable. This method transforms a certain switched system and has strong robustness for various system parameters. Simulations show the feasibility and the effectiveness of this method. Translated from Journal of Northeastern University, 2006, 27(7): 713–715 [译自: 东北大学学报 (自然科学版)]     

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析--兼论电力系统暂态稳定性(续前)

２１轨迹主导模式的识别及其变化机理２１．１受扰轨迹主导模式的特征对多机电力系统的受扰轨迹,可以逐个时间断面地用ＣＣＣＯＩ—ＲＭ变换聚合为一系列等值ＯＭＩＢ映象轨迹。每个Ｒ１映象对应于一种互补划分方式,每个映象上的轨迹被其上的ＦＥＰ分为不同摆次。不论是...     

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析--兼论电力系统暂态稳定性(续前)

（上接本刊１９９９年第１４期第３页）２４其他运动变量和代数变量的暂态安全性２４．１电力系统的暂态频率稳定性和电压安全性电力系统暂态安全性包括暂态功角稳定、暂态频率安全和暂态电压安全３方面。其中电力系统暂态电压（或频率）安全又包括暂态电压（或频率）稳定性和暂态电压（或频率）偏移可接受性２方面。从问题的数学描述来看,暂态频率稳定性是运动状态变量的稳定性;暂态电压稳定性是母线动态负荷运动状态变量的稳定性;暂态电压偏移和暂态频率偏移的可接受性是变量破坏对应的不等式约束问题。２４．２暂态电压安全性２４．２…     

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析--兼论电力系统暂态稳定性(续前)

２２临界群的识别２２．１失稳模式和临界模式多机电力系统在某扰动场景下的轨迹失稳模式ＵＭ用最早到达其ＤＳＰ的领前群和摆次来表征,即｛Ｓｔ,Ｎｔ｝,它针对的是某个确定的多机受扰轨迹。而参数临界模式则与临界参数下的失稳轨迹相对应,因此隐含着不再指定参数的值...     

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析——兼论电力系统暂态稳定性(续前)

１８静态ＥＥＡＣ１８．１ＥＥＡＣ存在解析解的条件１８．１．１映象电功率的一般表达式以全系统惯量中心角δｃｏｉ＝Ｍ－１Ｔ∑ｋＭｋδｋ作参照时,各发电机的转子角δｋ可以用相对于所属群的惯量中心的偏移角ξｋ表示：δｉ＝δｓ＋ξｉ＝δｃｏｉ＋ＭａＭＴδ＋ξｉ...     

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析——兼论电力系统暂态稳定性(续前)

非自治系统稳定性理论至今几乎仍是空白。虽然数值积分法可以给出精确的受扰轨迹,并按经验判断该轨迹 是否稳定,但是缺乏稳定裕度的概念。李雅普诺夫方法不能提供稳定的必要条件,即使对定常系统也只能为 稳定性提供保守的定性结论。对于一般的非保守力系或时变系统,几乎不可能构造严格的李雅普诺夫函数, 并使其稳定域具有工程意义;而采用不严格的李雅普诺夫函数,则甚至连稳定的充分条件也难以保证。文中 对非自治非线性多刚体系统的运动稳定性给出了严格的充要条件：互补群群际能量壁垒准则 （complementary-cluster energy-barrier criterion,缩写为CCEBC）。该定量化稳定理论清晰地反映了失稳的机理, 发现并解释了非线性系统的许多特有现象;所提出的稳定裕度算法适用于任意多刚体运动系统的大扰动稳定 性评估和任意参变量极限值的求取。已在国内外电力系统暂态稳定分析的控制工程中得到实际应用的扩展等 面积准则（EEAC）就是这样的一个范例。