带末端攻击角度约束的三维一体化制导控制律

针对某些导弹要求限制末端攻击角度的作战要求,基于滑模控制控制方法,提出一种带末端攻击角度约束的三维一体化制导控制律.建立导弹在俯仰平面和偏航平面内控制一体化模型,然后对所建立的数学模型进行非线性坐标变换,变换成适于应用非线性控制方法设计的标准型.通过滑模控制方法,设计了能使导弹能以期望攻击角度命中目标的三维一体化制导控制律.为验证所提出一体化设计方案的有效性,进行仿真实验.仿真结果证明所提出的一体化制导控制律能导引导弹以期望攻击角度命中目标的同时,使得导弹自身的状态保持稳定.     

Terminal滑模变结构励磁控制设计及仿真研究

基于Terminal滑模变结构控制,提出了一种新的励磁控制器设计策略.给出了其设计过程,计算了其到达时间,证明了其稳定性.该励磁控制策略以微分几何精确反馈线性化为理论基础,可以推广到多机系统的分散励磁控制中.以线性最优励磁控制器为参照,利用一典型单机无穷大系统,进行了多种扰动下的仿真校验.仿真结果验证了所提励磁控制策略的稳定性和鲁棒性,此外,还发现该控制策略能明显提高系统的电压、功角、频率稳定性.     

Terminal滑模变结构励磁控制设计及仿真研究

基于Terminal滑模变结构控制,提出了一种新的励磁控制器设计策略。给出了其设计过程,计算了其到达时间,证明了其稳定性。该励磁控制策略以微分几何精确反馈线性化为理论基础,可以推广到多机系统的分散励磁控制中。以线性最优励磁控制器为参照,利用一典型单机无穷大系统,进行了多种扰动下的仿真校验。仿真结果验证了所提励磁控制策略的稳定性和鲁棒性,此外,还发现该控制策略能明显提高系统的电压、功角、频率稳定性。     

基于输入对状态反馈线性化的非线性励磁控制

将输入对状态反馈线性化的思想应用于发电机励磁控制系统,得出了一套实用的发电机非线性励磁控制规律,应用此方法和采用状态反馈精确线性化的方法推导出的非线性控制规律具有一致性,且比基于微分几何理论的状态反馈精确线性化方法更加简单实用.仿真证明该文提出的非线性励磁控制器在系统发生大扰动时比常规的AVR+PSS更能抑制系统的振荡,对增强系统稳定性具有一定作用.     

基于输入对状态反馈线性化的非线性励磁控制

将输入对状态反馈线性化的思想应用于发电机励磁控制系统,得出了一套实用的发电机非线性励磁控制规律,应用此方法和采用状态反馈精确线性化的方法推导出的非线性控制规律具有一致性,且比基于微分几何理论的状态反馈精确线性化方法更加简单实用。仿真证明该文提出的非线性励磁控制器在系统发生大扰动时比常规的AVR+PSS更能抑制系统的振荡,对增强系统稳定性具有一定作用。     

Lorenz混沌系统的控制研究

从可控性角度出发，利用微分几何理论，提出了Lorenz混沌系统的线性化控制方法。其主要特点是，控制的理论基础明确，稳定性具有全局意义，且系统具有很强的抗干扰能力。理论和仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于多滑模变结构控制的三相PWM整流器非线性控制

针对三相PWM整流器的非线性特点,并进一步改善系统的起动响应、稳态特性及动态特性,提出一种输入、输出反馈线性化控制与滑模变结构控制相结合的多滑模变结构控制策略。电压外环采用基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,确保输出电压稳定并给电流内环提供参考指令电流。在建立三相PWM整流器两输入、两输出仿射非线性模型的基础上,对电流内环进行线性化处理,并利用滑模变结构控制理论设计了电流内环控制器。为了验证系统的可行性,在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,并搭建了15k W的实验样机。仿真与实验结果验证了控制方案的正确性,利用所提控制方案设计的整流器具有系统动态特性好、鲁棒性强和抗干扰能力强等优点,同时也克服了输入、输出反馈线性化需要精确数学模型的缺点。     

带落角约束的超声速飞行器制导控制一体化设计

针对超声速飞行器末飞行段攻击地面移动目标问题,提出一种带落角约束的制导控制一体化设计方法。联立目标-飞行器三维相对运动方程和飞行器控制系统非线性模型,基于不确定项有界假设建立具有严格反馈形式的制导控制一体化设计模型,将制导控制一体化设计问题转化为高阶非线性时变系统输出调节问题。构建视线角速率动态面向量并利用高频率反馈鲁棒控制方法得到控制系统的虚拟控制量,进而利用块动态面控制方法得到带落角约束的一体化制导控制律。以动态面和滤波误差为基础构建李雅普诺夫函数并证明各动态面和滤波误差的一致有界性。仿真结果表明,该一体化方法能保证飞行器以期望落角精确命中地面移动目标,且飞行器全部状态变量均有界稳定。     

基于微分几何反馈线性化的PMSM混合H2/H∞控制

针对永磁同步伺服系统中的速度控制问题,首先运用微分几何方法将永磁同步电动机的非线性数学模型转化成了线性模型,并针对该线性模型选择合适的性能指标函数,采用混合H2/H∞控制方法在保证系统稳定的同时有效地抑制了系统运行中存在的外部扰动.仿真结果表明:该系统设计方案具有速度响应快,稳、动态性能好,并且对负载等外部扰动鲁棒性强的特点,控制参数简单,易于工程实现.     

电流连续型Boost变换器状态反馈精确线性化与非线性PID控制研究

基于非线性系统的微分几何理论并结合传统PID控制的优点，建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型并推导出非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型。文中结合基于输出误差的PID控制，提出了变换器非线性PID解耦控制策略。研究结果表明，Boost变换器非线性PI解耦控制，比传统的PI控制有更好的动态响应和稳态特性，状态反馈精确线性化能对Boost变换器这类分段线性系统实现完全控制解耦。DC／DC变换器利用状态反馈精确线性化技术并结合传统PI控制技术的优点进行解耦控制，其结果对进一步研究具有一般性理论和实际意义。     

基于精确反馈线性化的Buck开关变换器定频PWM滑模控制

基于非线性微分几何理论,提出了一种基于精确反馈线性化的定频PWM滑模变结构控制策略.应用脉冲波形积分法建立电感电流连续(CCM)开关变换器的仿射非线性系统模型;在满足精确反馈线性化条件下,采用状态反馈精确线性化方法,推导了非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,实现了变换器的线性化.以线性化后的布鲁诺标准型为新被控对象,采用指数趋近律设计了滑模控制器.仿真结果表明:该方法不但比传统PI控制具有更好的稳态特性、更快的响应速度、更强的抗干扰能力,而且优于基于微分几何的最优控制策略.     

A nonlinear geometric approach to power system excitation control and stabilization

In this paper, a unified approach to the design of a nonlinear excitation controller/power system stabilizer for a synchronous generator/infinite bus power system is presented. The approach is based on a form of state feedback linearization, known as input–output feedback linearization, which provides an exact semi-global state transformation that is valid for a large class of operating points of the power system. With this transformation, the terminal voltage becomes a linear function of the control input. The excitation controller/power system stabilizer is then synthesized by using linear controller design techniques. The controller is proven to provide small signal stability and to provide local asymptotic tracking of admissible constant reference signals for a large class of operating points. A procedure is given to tune the controller gains to provide significant damping of the power angle oscillations.     

发电机励磁及SVC非线性最优协调控制

发电机励磁和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对远距离输电的稳定性有很大影响。为了提高系统在大扰动情况下的暂态稳定性,提出一种发电机励磁系统与SVC协调非线性最优控制方法。通过建立发电机励磁与SVC系统的综合模型,将微分几何反馈线性化理论与线性最优控制理论相结合,设计了发电机励磁与SVC系统的非线性最优协调控制规律。控制信号实现了本地化,避免了远距离的信号传输。仿真结果证明,该控制方法能同时改善系统的功角稳定性和电压稳定性。     

非线性与神经网络控制方法在控制系统中的应用

介绍非线性控制系统中抵消非线性的基本思想和设计方法 ,针对一个非线性控制系统进行了反馈线性化 ,并在控制系统中对一个用于函数逼近的神经网络进行了定义、设计和实现。最后进行了仿真实验 ,并将其实验结果与其它控制方法进行了比较     

三相APF非线性解耦控制的建模与仿真

有源电力滤波器(APF)是电力系统谐波的有效治理手段之一,但APF主电路为电压源逆变器(VSI),由于开关频率的限制,是一个强非线性耦合系统,给控制器设计及应用带来困难。为此,首先建立了三相电压型有源滤波器系统仿射非线性模型;然后基于微分几何理论,提出该模型的状态反馈精确线性化方法以建立其线性化模型;最后对有源滤波器三相进行解耦并实现了精确解耦控制器的设计。仿真结果表明了所建模型及设计控制算法的有效性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。