基于直接反馈线性化的异步电动机非线性控制

异步电动机是一个存在复杂耦合的非线性系统，该文应用直接反馈线性化理论，通过对输出方程的简单求导，得到所需的坐标变换和非线性状态反馈，实现了异步电动机系统的输入输出线性化，对于反馈线性化中重要的零动态问题进行了详细研究，保证了控制系统的稳定性，同时，系统分解成转速和磁链两个独立的最简线性子系统，实现了二者的动态完全解耦，仿真结果表明该文提出的方法具有优良的控制性能。     

无轴承异步电机气隙磁场定向逆解耦控制

针对无轴承异步电机多变量、非线性、强耦合的复杂问题,提出了基于气隙磁场定向的逆系统解耦控制方法,首先分析与建立了无轴承异步电机的动态数学模型,分析了系统的可逆性,建立了逆系统动态数学模型;然后采用逆系统动态解耦控制策略把无轴承异步电机动态解耦为电机转速、气隙磁链和2个径向位移分量等4个线性化子系统,并给出了解耦控制系统结构;最后进行了系统仿真验证分析。仿真结果表明:系统具有良好的动态解耦控制性能、较快的响应速度和较强的抗负载转矩扰动能力。     

基于精确线性化解耦的无轴承异步电机非线性控制

通过建立无轴承异步电机在同步旋转的d-q坐标系下的电路-磁路模型的状态方程,将无轴承异步电机输出方程简单求导,得到所需的坐标变换和非线性状态反馈,实现了无轴承异步电机转矩绕组的输入输出线性化.将复杂系统解耦成两个独立的线性子系统,使用Matlab求解仿真分析,验证其为复杂的非线性系统,然后根据精确线性化理论证明了可以对电机进行精确线性化,并根据反馈坐标变换,求出了线性化的结果,最后提出对线性化的展望.     

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。     

三相电压型PWM整流器非线性解耦控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性仿射模型，推导出其对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈矩阵，得到了三相电压型PWM整流器反馈线性化模型，提出了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制策略。对三相电压型PWM整流器解耦控制特性进行了细致分析和研究。结果表明，反馈线性化能较好地实现三相电压型PWM整流器的解耦控制。给出的试验结果验证了文中理论研究的正确性。     

有源电力滤波器状态反馈精确线性化控制

针对有源电力滤波器模型的非线性强耦合特点,提出了一种基于状态反馈精确线性化的非线性控制策略。采用状态空间平均建模方法建立了三相并联型有源电力滤波器的仿射非线性模型,并从理论上证明了所建立的模型满足状态反馈精确线性化的条件,推导出了非线性系统的反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化。再利用线性系统控制理论设计了控制器,实现了原非线性系统的解耦控制。与PI控制的三角波调制控制方案进行仿真对比分析,验证了所提出的控制方案性能优越,各项性能指标均优于PI控制方案。     

异步电机反馈线性化解耦控制

采用微分几何多输入、多输出线性化理论对多变量、非线性的异步电机进行线性化,最终得到两个相互独立的转子磁链和转子转速二阶子系统,实现了异步电机输入、输出的解耦。线性化后的系统采用线性系统状态反馈极点配置理论给予求解。仿真研究证实了,当转子磁链发生变化时,电机转速不会改变,实现了两者之间的解耦,系统具有良好的动静态性能。     

CCM Buck变换器的状态反馈精确线性化的非线性解耦控制研究

基于非线性系统的微分几何理论，应用脉冲模型积分法建立CCM(电流连续型)Buck变换器的非线性仿射模型，推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Buck变换器状态反馈精确线性化模型，由此提出了电感电流和输出电容电压解耦控制策略。研究结果表明，Buck变换器通过状态反馈实现精确线性化得到的非线性控制策略，比现有的PI控制有更好的动态响应调节和稳态误差调节特性。同时说明状态反馈精确线性化能对Buck变换器这类分段线性系统实现完全解耦控制，从而具有一般性理论和实际意义。     

有源电力滤波器反馈精确线性化重复控制

提出了三相四线制有源电力滤波器(APF)反馈精确线性化重复控制的电流复合控制策略.通过反馈精确线性化方法得到三相四线制电容中分式APF的可控线性化模型,实现有功电流和无功电流的解耦控制;根据重复控制理论设计基于重复控制的电流控制器.控制方法结合了精确反馈线性化非线性控制与重复控制的优点,改善了控制精度和补偿效果,提高了系统的动态响应速度和稳态性能.     

基于反馈线性化控制的D-STATCOM在配电网中的应用

针对传统的电压外环电流内环双闭环控制时需要多个PI控制器、PI控制参数难以调节以及自适应差等问题,阐述了反馈线性化控制方法基本原理,分析了该方法提高D-STATCOM动态性能的机理,建立了D-STATCOM动态模型,提出了将D-STATCOM非线性系统精确线性化以实现原系统有功电流和无功电流的解耦控制设计方案.仿真结果表明,反馈线性化控制器具有良好的动态补偿特性,稳态性能好,能满足配电网电压控制的要求.     

电流型PWM整流器的非线性控制

电流型PWM整流器在同步坐标系下的数学模型呈现非线性、强耦合的特性，使其控制器的设计较为困难。该文首先基于非线性微分几何理论，分析了三相电流型PWM整流器实现输入/输出精确线性化的条件，指出线性化后的系统存在一阶零动态，然后提出了三相电流型PWM整流器的非线性控制策略，实现了交流电流d轴分量和q轴分量的解耦控制。最后该文分析了非线性系统一阶零动态的稳定性，并设计了状态反馈控制器以改善其动态响应特性。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。     

电网电压不平衡下链式STATCOM控制方法

针对链式静止同步补偿器(STATCOM)在电网电压不平衡情况下的控制问题,建立了其正序、负序数学模型,详细推导了在电网电压不平衡时正序和负序环境下的非线性解耦控制方程,提出一种不平衡环境下链式STATCOM的反馈线性化滑模控制方法,通过引入精确反馈线性化方法实现正负序完全解耦,为降低滑动模态上的抖动,引入一种新的指数趋近律完成滑模控制器设计,正序电流环控制装置补偿负载所需无功,负序电流环补偿负载不平衡情况下的负序电流。仿真和实验表明,该方法能有效地解决链式STATCOM在不平衡环境下的补偿问题,具有一定的工程参考价值。     

矢量控制系统是异步电动机非线性解耦控制的一类实现

本文首先论述，在任意旋转座标系中，通过线性变换和线性反馈，可以把非线性多变量的逆变器一异步电动机系统分解为转速，转子磁链相位三个线性单变量的子系统，从而实现异步电机的解耦控制和精确线性化。经分析后证明，在静止两相座示系下，非线性解解耦控制就是磁链反馈型矢量控制；而在按磁场定向的旋转两相座标系下，就是转差型矢控制。从面表明，矢量控制系统电异步电动机非线性解耦控制的一类实现。     

基于鲁棒扰动观测器的交流电力弹簧反馈线性化解耦控制

交流电力弹簧(ACES)可有效抑制由高渗透率可再生能源发电引起的交流微电网有功功率波动,但ACES是典型的强耦合、非线性对象,而依赖于模型局部线性化的传统矢量控制难以实现存在不确性扰动情形下的宽范围功率精确控制.为此,文中提出一种基于鲁棒扰动观测器的ACES反馈线性化解耦控制方法.针对ACES的强耦合特性,构建了ACES两输入/两输出李导数仿射模型,设计了解耦矩阵,解耦矩阵与ACES耦合模型联合观测,可等效为全解耦的dq两相电流积分器,简化控制器设计.针对ACES的非线性特性,采用精确反馈线性化控制方法,设计状态变换矩阵,反馈线性化控制律与ACES非线性模型联合观测,可等效为完全线性化对象,采用简单线性控制,即可实现期望功率轨迹准确跟踪与系统全局渐进稳定运行.针对参数摄动影响精确反馈线性化控制性能的问题,设计了形式简单的鲁棒扰动观测器,消除不确性扰动对精确反馈线性化控制跟踪性能的影响.基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于dSPACE的实验结果表明所提方法具有结构简单、动态性能好、稳定域宽、鲁棒性强的特点.     

单相级联H桥整流电路非线性控制策略

针对电力电子牵引变压器输入级单相级联H桥(CHB)整流电路的非线性及扰动工况,提出一种基于静止坐标系的非线性优化控制策略。根据系统仿射非线性模型及微分几何理论,提出基于部分反馈线性化的零动态设计方案,对其线性部分采用二次型最优方法以确定反馈增益,并引入谐振环节以实现零相差跟踪;对于零动态则采用基于扩张状态观测器的自抗扰控制策略,以提高系统在负载大范围扰动时的控制品质。实验结果表明,该控制策略能提高CHB系统在电网电压及负载扰动时的动态响应速度,保证网侧电流及直流电压快速稳定调节,同时使网侧在单位功率因数下运行,各模块直流电压均衡。     

汽包锅炉汽轮机系统的非线性σ校正复合模型参考自适应控制

提出引入σ校正技术的复合模型参考自适应控制方法,可以克服已知的系统干扰。存在未建模动态和未知干扰时,在任何有界的初始条件下,σ校正复合模型参考自适应控制系统的跟踪误差都是有界的。针对典型的汽包锅炉汽轮机系统的非线性模型,将静态状态反馈精确线性化方法和σ校正复合模型参考自适应控制方法相结合,设计了协调控制器。讨论了静态全状态反馈线性化对多输入多输出系统的干扰抑制能力和对多输入多输出摄动系统的鲁棒线性化问题。介绍了非线性σ校正复合模型参考自适应控制器的设计方法。给出了满足约束条件前提下的模型匹配条件的极点配置设计方法。仿真结果表明,所设计的复合控制系统可以实现良好的解耦控制,鲁棒性和抗干扰能力强。     

基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制研究

柔性直流输电中,传统闭环比例积分(proportion integral,PI)控制策略基于两电平电压源型换流器模型进行设计,对于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)并未考虑其桥臂环流和子模块电容电压动态特性的影响,以致MMC的有功、无功和环流间并未实现真正的完全解耦控制,且难以兼顾暂态响应速度和稳定性之间的平衡。鉴于以上不足,该文基于状态反馈精确线性化理论,提出一种MMC非线性解耦控制策略,给出其非线性状态反馈律的设计方法和完整控制框图,对其进行零动态稳定性分析并给出PI控制器参数的具体整定方法。该文以两端MMC-HVDC为例对分别应用传统闭环PI控制和非线性解耦控制的MMC暂态性能和抗扰动性能进行对比,仿真结果表明:相对于传统闭环PI控制,非线性解耦控制实现有功和无功间完全解耦控制,且暂态响应迅速,控制参数易于整定,具有更强的抗交直流电压扰动特性。     

UPFC并联侧换流器的新型控制器设计

首次将内模控制应用到UPFC的控制器设计中,运用逆系统原理和状态反馈将UPFC并联侧系统进行精确线性化,设计了对UPFC并联侧采用基于内模控制的逆系统方法解耦控制和基于内模控制的状态反馈解耦控制这两种新的控制器,从而成功地实现了系统的非线性解耦控制。最后通过仿真验证了这两种控制的良好性,以及它们的性能要优于经典PI控制器的性能。     

永磁同步电动机伺服系统的直接反馈线性化控制

应用一种非线性控制方法一直接反馈线性化理论，通过对输出变量进行李微分，得到所需的的坐标变换和非线性系统状态反馈，实现了永磁同步电机系统的输入输出线性化，同时也实现了系统的解耦。仿真结果表明：采用该控制方法的永磁同步电动机伺服系统具有良好的位置跟踪性能，而且能够有效降低转矩变化对位置跟踪性能的影响。     

向无源网络供电的VSC-HVDC系统控制策略

在同步旋转坐标系下,利用电压源型高压直流输电(voltage source converter based high voltage DC,VSC-HVDC)的暂态数学模型,提出了一种向无源网络供电的VSC-HVDC系统新型控制策略。基于非线性系统反馈线性化控制的逆系统方法,推导了VSC-HVDC的逆系统模型,构造了伪线性系统,实现了对VSC-HVDC系统有功功率和无功功率的解耦。采用极点配置方法对该伪线性系统进行了综合,设计了控制器,并对反馈线性化中重要的隐动态问题进行了讨论,保证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制器具有较好的动态性能。