一类不确定非线性系统的有限时间输出调节方法

针对一类外系统是中性稳定的不确定非线性系统的输出调节问题,提出一种有限时间收敛的输出调节器的设计方法。该方法结合内模原理和有限时间稳定性理论,先根据输出调节问题可解的必要条件,将原受控系统和外系统的输出调节问题转化为增广系统的镇定问题;再利用动态面技术设计一种鲁棒有限时间稳定的镇定器,从而保证闭环系统的信号是全局最终有界的,并且使调节误差在有限的时间内收敛至任意给定的范围内。仿真结果说明了所设计调节器的有效性和可行性。     

一类具有高增益观测器的非线性系统的输出调节

针对具有由非线性外部系统产生的未知不确定性函数和未建模动态的非线性不确定系统,研究了其跟踪和干扰抑制问题。首先运用状态变换将输出调节问题转化为非线性系统的镇定问题,接着引入动态信号解决了动态扰动,并设计出高增益的状态观测器去估计不可测的状态。然后根据外系统信息设计自适应的非线性内模,结合自适应控制理论、Backstepping设计方法、模糊控制方法和Lyapunov法给出了输出反馈的自适应模糊控制器和自适应控制律,所提出的输出反馈控制器和自适应律能够实现整个闭环系统的跟踪和干扰抑制,并使得跟踪误差能渐近收敛到给定的任意小的领域内。最后仿真结果验证了所提出的控制器的有效性。     

永磁同步电机动态面模糊离散速度调节控制

针对永磁同步电机(PMSM)高阶非线性和外部负载扰动的问题,以反步法为基础,提出了动态面模糊离散速度调节控制方法。通过欧拉公式将PMSM连续模型离散化,得到离散模型;运用动态面方法,处理子系统中的虚拟控制函数,解决传统反步法中"计算爆炸"的问题;利用模糊逻辑系统逼近系统中的非线性部分,并给出模糊离散控制器。仿真结果表明:控制器能够有效地调节电机转速,对外部负载扰动具有良好的鲁棒性。     

基于内模控制的双闭环PWM整流器

传统的双闭环PWM整流器设计中常常采用常规PID调节方式来进行控制,但是由于PWM整流器具有非线性等特性,在较大的扰动情况下,使用PID调节方式较难以得到满意的调节效果。根据内模控制原理,针对双闭环PWM整流系统设计了一种内模控制器,取代了常规的PID调节器,优化了PWM整流系统。理论分析和试验结果表明,内模控制器能使系统获得优良的动态和静态性能,而且设计方法简单,控制器容易实现。     

一类欠驱动系统的频域反步法设计

现有的状态空间反步法存在着设计上的问题,如对非线性函数求导的项数过多,且鲁棒性较差.结合一类欠驱动系统的控制设计,提出一种频域反步设计方法.该方法不同于标准的反步法,不是在每一步加一个积分器,而是每一步设计一个输出反馈回路.这样系统将更为紧凑,也更便于实现.每一步的回路都采用H∞设计.为了解决线性化设计可能带来的非线性...     

感应电动机交-交变频调速系统的双内模控制研究

基于先进的内模控制理论,提出了一种双内模控制结构,将内模控制拓展应用到多环控制的感应电动机交-交变频调速系统的外环;仿照调速系统调节器的工程设计方法,提出了基于内模控制原理的调速系统调节器设计原则,并进行了调节器设计.所设计的电流调节器为PI结构、磁链和转速调节器为PI或PID结构,但都只有一个可调参数,结构简单,参数调整方便.仿真实验表明,采用内模控制后,系统的输出动态性能优于工程设计方法设计的动态性能.     

永磁同步发电系统非线性内模控制

为了进一步增强永磁同步发电系统发电运行的稳定性,要求控制策略对发电机参数变化及各种不确定干扰具有较强的鲁棒抑制能力。结合非线性反馈线性化技术和内模控制技术,提出一种新型永磁同步发电机(permanent magnetsynchronous generator,PMSG)控制策略。该控制策略以PMSG定子静止坐标系中数学模型为内模,采用一阶低通滤波器将实际电机与内模二输出之差动态系统扩张成一个新型非线性误差系统。基于该扩张系统,根据输入–输出反馈线性化理论推导出定子电压矢量给定。实验结果表明,采用所提控制策略的发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能;对发电机参数变化及负载扰动具有强的鲁棒抑制能力;直流输出电压控制迅速而平稳,系统运行噪音小。     

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。     

串联式混合动力汽车辅助功率单元自适应控制

针对串联式混合动力汽车辅助功率单元对车辆目标转速和目标功率跟踪的控制问题,提出一种具有干扰抑制的自适应控制策略.根据系统固有的非线性和实际运行过程中系统参数变化、负载干扰带来的不确定性的特点,建立了整个系统的动态描述,结合自适应反步设计方法和L2增益干扰抑制技术,综合设计系统的非线性自适应控制器.理论分析和仿真研究结果...     

基于内模控制的变速恒频双馈风力发电系统

变速恒频(VSCF)双馈风力发电系统是复杂的非线性、多变量、强耦合系统。为提高系统性能,设计了基于内模控制(IMC)的VSCF双馈风力发电系统的全新控制方法。IMC结构简单,参数单一,能清楚地表明调节参数和闭环响应及鲁棒性关系,从而兼顾快速性和鲁棒性。应用内模原理分别实现了机侧和网侧控制系统耦合量的不同处理,既保证了发电机与电网间的"柔性连接",又能保证输出直流电压恒定且具有良好的动态响应能力。与传统的矢量控制相比,IMC策略具有很好的快速性和准确性。     

Adaptive finite-time control for output regulation of nonlinear systems with completely unknown control directions

This article studies the finite-time output regulation problem for nonlinear strict-feedback systems with completely unknown control directions and unknown functions. First, according to the necessary conditions for the solvability of the output regulation problem, the output regulation problem of nonlinear strict-feedback systems and the external system is transformed into a stabilization problem of nonlinear systems. Second, an internal model with external signals is designed. Third, based on finite time, fuzzy control, output feedback control, and Nussbaum gain functions, the control law is designed so that all signals of the closed-loop system are the semi-global practically finite-time stable (SGPFS), and the tracking error converges to a small neighborhood of the origin in a finite-time. Finally, the proposed algorithm is applied to the finite-time tracking problem of Chua's oscillator system.     

计及风电考虑离散化发电调节约束的在线滚动调度方法

在线滚动调度是消纳大规模接入风电的重要环节,需要考虑包括机组调节次数以及出力离散化的发电调节约束。含这些发电调节约束的在线滚动调度模型是一个大规模的非线性混合整数规划问题,难以在有效的时间内完成严格的求解。文中提出一种考虑离散化发电调节约束的在线滚动调度的三阶段算法,其核心是一种具有多项式计算复杂度的前推-回推式动态规划算法。最后在IEEE 31节点系统和264节点系统上进行算例测试,以验证算法的高效性和实用性。     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

Decentralized adaptive output‐feedback control for stochastic interconnected systems with stochastic unmodeled dynamic interactions

In this paper, we consider the problem of decentralized adaptive output‐feedback regulation for stochastic nonlinear interconnected systems with unknown virtual control coefficients, stochastic unmodeled dynamic interactions. The main contributions of the paper are as follows: (1) This paper presents the first result on decentralized output‐feedback control for stochastic nonlinear systems with unknown virtual control coefficients; (2) For stochastic interconnected systems with stochastic integral input‐to‐state stable unmodeled dynamics, and more general nonlinear uncertain interconnections which depend upon the outputs of subsystems and the stochastic unmodeled dynamics, a decentralized output‐feedback controller is designed to drive the outputs and states to the origin almost surely. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于水轮发电机综合非线性模型的调速器控制

为了提高大型水轮机组远距离输电的安全稳定性,在具有刚性水锤的一类水轮发电机的综合非线性模型的基础上,根据非线性微分几何控制理论,提出了新的调节输出设计法。该方法可以克服现有调速器非线性控制面临的零动态设计瓶颈,从而推导出调速器的一种新型非线性控制律——综合非线性调速器控制器(CNGC)。同时,论证了理想水轮机模型是该综合非线性模型在额定运行点线性化近似的结果。数字仿真实验表明,所提出的CNGC不但效果远好于常规控制律,而且优于现有的基于理想水轮机模型推导的非线性控制律(GNOPSS)。     

Observer‐based nonlinear feedback decentralized neural adaptive dynamic surface control for large‐scale nonlinear systems

This paper presents a nonlinear gain feedback technique for observer‐based decentralized neural adaptive dynamic surface control of a class of large‐scale nonlinear systems with immeasurable states and uncertain interconnections among subsystems. Neural networks are used in the observer design to estimate the immeasurable states and thus facilitate the control design. Besides avoiding the complexity problem in traditional backstepping, the new nonlinear feedback gain method endows an automatic regulation ability into the pioneering dynamic surface control design and improvement in dynamic performance. Novel Lyapunov function is designed and rigorous stability analysis is given to show that all the closed‐loop signals are kept semiglobally uniformly ultimately bounded, and the output tracking errors can be guaranteed to converge to sufficient area around zero, with the bound values characterized by design parameters in an explicit manner. Simulation and comparative results are shown to verify effectiveness.     

用遗传算法求解广义系统最优同时镇定问题

研究了用改进的遗传算法（简称GA）求解同时镇定一族线性定常广义系统的最优输出反馈控制律问题。在满足稳定性的条件,将最优同时镇定转化为一个受约束的非线性最小问题。引入了自适应机制和惩罚函数变换,对传统的GA进行改造。并用于受约束非线性问题的全局优化。计算结果和数值仿真说明GA是求解同时镇定问题的一种有效的数值方法。     

Passivity‐based adaptive output tracking control for switched nonlinear systems with uncertain parameters

This paper addresses the issue of the adaptive output tracking control for switched nonlinear systems with uncertain parameters. The solvability of the tracking control problem for each subsystem is not necessary to hold. Individual update laws corresponding to different unknown parameters are adopted to reduce the conservativeness produced from the adoption of a common undated law. By means of the dual design of the adaptive controllers and a state‐dependent switching law using multiple storage functions technique, several conditions are obtained under which the adaptive output tracking control problem for switched nonlinear systems is solvable. Finally, an example shows the effectiveness of the proposed method.