应用逆系统方法求解电力系统的非线性控制律

微分几何方法有效地解决了一系列的电力系统非线性控制问题，但因需要确定非线性变换，故必求解微分方程组，所以其求解控制律的过程比较繁琐。本文提出：由于电力系统数学模型形式的特殊性，非线性变换可直接确定，而无须求解微分方程组。另一方面，逆系统方法和微分几何方法本质是等价的，而逆系统方法的物理意义直观，不局限于仿射型系统，使用时仅需求导运算和代数运算，其求解控制律过程比较简捷，便于工程应用。作者以电力系统的汽门非线性控制为例，证明两种方法所得控制律是相同的。本文的结论可简化汽门控制，励磁控制，换流站控制，无功补偿器控制等问题的求解过程，亦适用于其它领域中类似的非线性控制问题。     

带参数扰动非线性系统的变结构控制

考虑了带系统参数扰动的非线性时变系统的变结构控制的设计问题.首先,给出了一个状态决定的微分Ricatti方程,在一定的假设条件下,该Ricatti方程可解;其次,由此Ricatti方程的解,设计出系统的滑动区域,在此滑动区域内,给出系统的控制律,在滑动区域外,此控制律在有限时间内将系统轨迹拉入滑动区域,而在系统之外,此控制律使系统渐近稳定.     

欠驱动自治水面船的全局K-指数镇定控制方法

针对欠驱动自治水面船的镇定控制问题,提出了一种光滑时变反馈镇定控制律.基于全局微分同胚坐标变换将欠驱动自治水面船的数学模型转化为级联形式的非线性系统,并证明了原系统的镇定问题可简化为级联子系统的镇定问题.通过在状态反馈控制律中增加指数收敛控制项,获得了具有指数收敛速率的时变光滑镇定控制律,并证明该控制律能保证原系统的全...     

基于反馈线性化理论的异步电动机解耦控制

针对异步电动机在任意两相旋转坐标系下的五阶仿射非线性系统模型,运用非线性系统的微分几何理论和方法,实现了交流异步电动机运行控制模型的完全线性化.在此基础上设计了状态反馈控制律,使得系统实现转速和磁链子系统解耦,对状态反馈控制律进行了适当简化以利于工程实现,并对线性化后的转速和磁链子系统控制器分别进行了设计.仿真结果证明,采用该方法设计的控制器可使系统具有良好的稳、动态性能,实现了异步电动机的高性能控制.     

带参数扰动非线性系统的变结构控制

考虑了带系统参数扰动的非线性时变系统的变结构控制的设计问题.首先,给出了一个状态决定的微分Ricatti方程,在一定的假设条件下,该Ricatti方程可解;其次,由此Ricatti方程的解,设计出系统的滑动区域,在此滑动区域内,给出系统的控制律,在滑动区域外,此控制律在有限时间内将系统轨迹拉入滑动区域,而在系统之外,此...     

奇异摄动与非线性变换相结合的方法应用及研究

对于一类高阶非线性奇异的摄动系统，奇异摄动分解后仍是非线性系统，不便于分析和控制律设计；对于这样的系统直接应用基于微分几何的全局等效变换方法，很多情况下会遇到控制量不足造成不可变换或解高阶偏微分方程的困难。本文综合了这两种方法，应用于飞机地形防撞控制律设计，取得较好的效果。     

不确定连续非线性系统鲁棒混沌反控制

为了实现一类非线性系统的鲁棒混沌反控制,提出非线性不确定系统鲁棒混沌反控制的非线性比例积分微分控制 （NPID）方法.该方法借助微分跟随器和数值微分环节分别提取驱动混沌动态系统和受控系统输出的微分信号，并在此基 础上根据时间加权的误差绝对值积分（ITAE）最小的原则设计非线性比例积分微分控制器，使受控系统的输出能良好地 跟踪驱动混沌系统输出，实现非线性不确定系统的鲁棒混沌反控制.将混沌反控制的适用范围由离散时间系统拓展到连续 时间系统，由参数结构已知的线性稳定系统拓展到参数结构未知的非线性稳定和不稳定系统.分析和仿真结果表明，微分 跟随器和数值微分环节可以对驱动混沌动态系统和受控系统的微分信号进行高精度实时提取，控制策略具有鲁棒性，控 制器的设计具有不受李雅普诺夫指数配置求取困难和微分几何控制器设计计算复杂性的约束.     

基于耗散理论的电力微分代数系统干扰抑制

为了进一步研究电力微分代数系统的干扰抑制问题,针对一类电力微分代数系统,拓展耗散理论的概念,并利用M导数方法对有不确定干扰的电力微分代数系统进行控制设计,给出了干扰抑制控制器.仿真结果表明,该方法对此类电力微分代数系统的干扰抑制、提高系统运行的稳定性效果明显.由于模型具有一般性,又考虑了干扰的影响,因此方法的适用范围更广泛,更具有一般性.     

欠驱动水面船舶的曲线航迹跟踪控制

针对欠驱动水面船舶的航迹跟踪控制面临着本质非线性、强耦合和无法线性化处理的控制等问题,首先通过对欠驱动水面船舶航迹控制系统的非线性模型.进行全局微分同胚和反馈变换,构造了由2个级联的子系统构成的航迹跟踪误差系统,然后基于反步法的设计原理,运用Lyapunov直接方法对变换后的误差系统设计了航迹跟踪控制律,该控制律可以实...     

具有未知控制方向的输出反馈自适应学习控制

针对具有未知控制方向的工作于重复条件下的参数化输出反馈高阶非线性系统,提出一种自适应重复学习控制方法.利用连续Nussbaum增益方法解决系统中控制方向即高频增益符号未知的问题.在针对高阶非线性系统的自适应反步控制器设计过程中,使用综合时域自适应以及迭代域自适应的微分-差分自适应律对未知参数进行估计.利用李雅普诺夫稳定理论证明,在所提出的重复学习控制律作用下,系统的输出轨迹沿迭代轴逐点渐近收敛于期望轨迹.数值仿真结果表明,所提出的方法能够在解决控制方向未知问题的同时,保证输出反馈高阶非线性系统的收敛性.     

非线性微分-代数子系统的初始化高增益观测器设计

针对一类大系统中的非线性微分-代数子系统,研究其状态观测问题,提出了一种初始化高增益观测器设计方案.首先,通过一个非线性微分同胚变换,实现了系统的等价变换;然后针对等价系统,给出了初始化状态观测器设计,使得观测误差是指数收敛的;最后,给出一个数值仿真算例.仿真结果验证了该方法的有效性.     

电池储能系统功率稳定的非线性控制方法

建立了电池储能系统的数学模型,基于微分几何理论,充分考虑控制对象的非线性特点,设计了非线性控制策略,对电池储能系统的输出目标实现稳定控制.仿真结果表明:设计的非线性控制策略具有很好的动态性能,可以有效保持负载功率的稳定,同时也能减少由于干扰引起的母线电压降落.     

新型类Lorenz系统的混沌控制

研究了一种新型类Lorenz混沌系统的控制问题.当系统参数未知时,利用自适应控制策略,设计了合适的非线性控制器与参数自适应律,将该类Lorenz混沌系统控制到它的任意1个不稳定平衡点,借助于Barbalat引理,从理论上保证了混沌控制的渐近稳定性.Matlab数值的仿真结果表明,所设计的非线性控制器与参数自适应律能有效地实现混沌控制.     

不确定多时滞非线性系统的H∞输出反馈控制器设计

研究一类更具一般性的不确定性范数有界的多时滞非线性系统的输出反馈H∞控制问题。运用微分对策和耗散性原理，给出了这类问题可解的充分条件。章的要旨在于只要一对Riccati方程的解存在，就能确定出输出反馈控制律中的参数矩阵。典型算例说明了此类控制律的设计步骤，仿真结果表明，该方法对干扰输入具有较强的抑制能力。     

时滞非线性T-S模糊马尔科夫跳变系统的滑模控制

针对时滞非线性T-S模糊马尔科夫跳变系统的滑模控制问题,设计了一个新的积分型滑模面函数,得到带有状态时滞和非线性项的等效控制律,消除了系统中的非线性项,并得到滑动模态渐近稳定的充分条件.利用李雅普诺夫理论设计T-S滑模控制律,使系统的状态轨迹在有限的时间内到达指定的滑动面.通过单连杆机械臂模型仿真实例验证了本文方法的有效性,所设计的滑模控制律可以使系统达到稳定状态.     

一种非线性姿态控制律的设计

根据姿态系统的任务要求人为地选定-输出变量,然后应用微分几何方法,将这一输出变量的零阶及一阶Lie导数作为新的状态变量,并给出基于这两个新的状态变量的非线性状态反馈控制律.这样通过非线性状态变换和非线性状态反馈,将飞行器原来的6阶非线性姿态模型部分精确线性化为二阶线性系统.对降阶后的二阶模型使用简单的极点配置方法,并由此确定非线性状态反馈中的反馈系数,从而最终得到非线性姿态控制律.将文中的方法应用于某型飞行器的姿态控制中,仿真结果表明控制效果良好.     

一类非线性微分代数系统的渐近输出跟踪

针对一类非线性微分代数系统,提出系统渐近输出跟踪的概念.利用M导数方法及系统的M向量相对阶,分析了此类系统的渐近输出跟踪,得到了此类系统可实现渐近输出跟踪的条件.对一组确定的参考输出给出了反馈控制律,使对应的闭环系统有确定的不含脉冲的解,并实现了系统的输出渐近跟踪确定的参考输出.通过算例证明了所给出方法的正确性与可行性.     

球形巡检机器人的动态平衡控制

提出一种解决球形巡检机器人动态平衡控制的方法．利用微分同胚和输入变换建立级联非线性系统模型,设计了基于sigmoidal函数的状态反馈控制律．该方法能够保证闭环系统的状态全局渐近收敛到期望的邻域内．仿真和实验结果表明该方法可行．     

基于微分平坦理论的直流电机控制系统设计

在直流电机控制优化的研究中,根据直流电机有强非线性的特点,将微分平坦理论运用到直流电机控制系统中,能有效提高直流电机的响应速度和动态性能.首先介绍微分平坦理论和微分平坦控制的架构,证明直流电机的微分平坦性;然后根据直流电机状态方程,设计出直流电机的微分平坦控制系统,由系统期望输出量在空间规划状态变量的前馈控制量,通过PI控制产生的误差反馈量消除扰动误差.在Matlab/Simulink软件上建立的直流电机模型,进行仿真.结果表明,所设计的直流电机控制系统提高直流电机的响应速度,提高其动态性能,同时降低传统PID控制产生的超调问题.     

仿射非线性系统的一种新的反馈控制方法

研究仿射非线性系统的状态反馈和动态输出反馈控制器设计问题.借助于微分中值定理（DMVT）,将仿射非线性系统转化为线性变参数（LPV）系统,并利用凸性和线性矩阵不等式（LMIs）的方法,提出一个充分条件,得到状态反馈和输出反馈控制器.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是全局渐近稳定的.