An adaptive switching scheme for uncertain discrete time‐delay systems

In this paper, an adaptive switching control algorithm is proposed for the stabilization of uncertain discrete‐time systems with time‐varying delay. It is assumed that the time delay is unknown and time varying, nonetheless bounded with a known bound. It is supposed that the system is highly uncertain, and that a set of controllers are designed (off‐line) to stabilize the system in the whole uncertain parameter space; subsequently, a switching scheme is developed to stabilize the uncertain time‐delay system. A thorough stability analysis for the uncertain time‐delay system under the mentioned control scheme is provided. Furthermore, an upper bound on the allowable rate of change of the system parameters and delay is obtained. Simulation results are presented to show the efficacy of the proposed switching scheme. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑电容充放电延迟的永磁起动/发电系统模式切换策略

针对永磁起动/发电系统在模式切换过程中出现电压坠落的问题,本文在传统模式切换策略的基础上,提出了一种考虑电容充放电延迟的模式切换策略。通过考虑电容充放电延迟过程,改变控制结构与电气负载开关切换时间,降低切换过程中的坠落电压。在模式切换控制器中设置发电模式转速阈值,使其在发动机故障转速无法维持发电模式时平稳切换至起动模式。该切换策略提高了系统的稳定性。通过仿真试验,验证了上述切换策略的正确性和可行性。     

计及反馈信号多时滞特性的广域阻尼控制

广域测量系统是由多种通信媒质组成的复杂网络系统。由于不同通信媒质和装置的通信延迟时间各异且具有随机性,闭环电力系统在数学上是一个典型的非线性、多时滞且变时滞的动力系统。文中首先将非线性多时滞的系统模型线性化为线性多时滞的模型,然后分析了线性多时滞系统的稳定时滞域的拓扑性质,最后根据其拓扑性质设计了对时滞的异步变化不敏感的广域阻尼控制器。时域仿真结果表明:对于2区4机系统,当区内通信和区间通信分别具有不同时滞及其随机性的情况下,所设计的控制器仍能有效阻尼区间联络线上的低频振荡。     

A switching periodic adaptive control approach for time‐varying parameters with unknown periodicity

Periodic variations are encountered in many real systems, which can exist in the system parameters, as a disturbance or as the tracking objective. However, there exist a great number of situations where the periodicity is not known in advance. Hence, how to compensate for the effects of time‐varying parameters with unknown periodicity remains a challenge for the controller design. In this paper, we proposed a switching periodic adaptive control approach for continuous‐time nonlinear parametric systems with periodic uncertainties in which the period and bound are not known in advance. We utilized a fully saturated periodic adaptation law to identify the unknown periodic parameters in a pointwise manner. In addition, we provided a logic‐based switching scheme to estimate the unknown period and bound online simultaneously. By virtue of Lyapunov stability analysis, we show that the asymptotic convergence can be guaranteed irrespective of the initial conditions. Finally, we carried out numerical simulations to demonstrate the efficacy of the switching periodic adaptive control algorithm. The proposed approach can be applied to parametric nonlinear systems with time‐varying parameters of unknown periodicity irrespective of the types of periodic uncertainties. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于线性矩阵不等式理论的广域电力系统状态反馈控制器设计

应用基于同步相量测量单元的广域测量系统进行广域控制时,反馈信号的传输时延是不能忽略的。作者根据实际电力系统的特点构造了部分状态含时延的状态反馈控制器,应用线性矩阵不等式理论提出了时滞依赖的稳定性条件,根据该条件不仅能得到保证系统稳定的控制器,而且可以得到保证系统稳定的最大允许时间延迟。最后以4机系统为例,用时域仿真的结果说明所得控制器的性能及该方法的有效性。     

伺服系统中位置前馈控制器和电子齿轮的设计

在要求高精度、快速响应的伺服定位系统中，单纯采用比例或比例积分调节的位置控制器很难同时满足定位的快速性、高精度以及对位置的无超调。本文提出了采用位置前馈的控制器来满足伺服定位的各项要求。设计中通过对速度和加速度的前馈控制，即保证伺服系统在高精度定位的同时，又具有快速响应的特性。同时，本文介绍了一种电子齿轮的数字实现方法。实验结果表明，采用位置前馈控制器可以满足高性能伺服定位的要求，该位置控制器和电子齿轮不仅可以用于点位控制系统，而且可以应用于采用插补算法的轮廓控制系统中。     

An adaptive tracking problem

In this paper we consider the problem of designing a controller for an uncertain linear time-invariant (LTI) system; the control objective is that of asymptotic error regulation for reference and disturbance signals which are described by a known unforced differential equation. In particular, we are concerned with the case in which this differential equation describes linear combinations of sinusoidal and constant functions; we show that under mild (almost necessary) structural requirements on the plant, prior knowledge of the order of an LTI exponentially stabilizing compensator is sufficient to achieve this control objective.     

微逆变器过零点电流畸变抑制的混合控制策略

微型光伏并网逆变器输出电流过零点畸变会导致电网注入电流谐波增加,严重时还会干扰电网正常运行。为解决该问题,通过对反激式微逆变器峰值电流控制策略的分析,讨论了功率器件关断延迟时间对系统功率平衡的影响,指出功率器件关断延迟时间是造成过零点畸变的主要原因,据此提出了一种新的混合峰值电流控制策略。详细分析了其工作原理,给出了控制实现方法,并构建了100 W样机进行实验。实验结果表明所提出的混合控制策略能有效抑制输出电流过零点畸变。     

全数字伺服系统中位置前馈控制器的设计

在要求高精度、快速响应的伺服定位系统中,单纯采用比例或比例积分调节的位置控制器很难同时满足定位的快速性、高精度以及对位置的无超调.对目前应用于伺服定位系统中的各种位置环控制器进行了详细的研究,提出了采用位置前馈的控制器来满足伺服定位的各项要求.设计中通过对速度和加速度的前馈控制,既保证了伺服在高精度定位的同时,又具有快速响应的特性.实验结果表明,采用位置前馈控制器可以满足高性能伺服定位的要求,该位置控制器不仅可以用于点位控制系统,而且可以应用于采用插补算法的轮廓控制系统中.     

交流调速系统中的灰色滑模变结构速度控制器设计

文章将灰色预测理论引入到滑模变结构控制中,设计了一种新型的灰色滑模变结构控制器。该控制器应用灰色预测方法对滑模控制器的控制策略进行预测输出,能有效地解决由于系统惯性引起的切换滞后带来的抖动问题。将灰色滑模控制器应用到交流调速系统中,经过仿真研究表明,系统能获得优良的动态和静态性能。     

基于结构奇异值的网络化水电机组鲁棒控制

考虑到网络化控制系统中的通信延迟会影响被控系统的稳定性,本文依据鲁棒控制理论将传感器、执行器以及控制器之间的不确定延迟采用乘摄动模型来表示,使得控制器可以用鲁棒控制理论来求解。由于m 综合理论能兼顾稳定鲁棒性和性能鲁棒性,因此控制器采用m 综合理论来求解。最后采用本文方法利用SIMULINK对一个实际的水电机组进行了仿真分析,结果表明该方法可以有效抑制延迟对系统稳定性的影响。     

State‐feedback stabilization for a class of more general high order stochastic nonholonomic systems

This paper studies the problem of state‐feedback stabilization control for a class of high order stochastic nonholonomic systems with disturbed virtual control directions and more general nonlinear drifts. By using the backstepping approach, we develop a recursive controller design procedure in the stochastic setting. To get around the stabilization burden associated with nonholonomic systems, a switching control strategy is exploited in this procedure. The tuning function technique is applied in the design to avoid the disadvantage of overparameterization. It is shown that, under some conditions, the designed controller could ensure that the closed‐loop system is almost asymptotically stabilized in probability. It is noted that the obtained conclusion can be extended to multi‐input systems. A simulation example is provided to illustrate the effectiveness of the proposed approach. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于LMI的时滞电力系统双层广域阻尼控制

针对时滞电力系统提出一种新型建模方法,并且对其进行了广域附加区间阻尼控制的双层控制设计。直接采用时滞系统控制理论克服广域信号的时滞对闭环电力系统稳定性的不良影响。第一层控制,对无时滞电力系统施加计及时滞的输出反馈控制,形成时滞闭环系统。第二层控制,利用时滞系统的控制理论,采用线性矩阵不等式方法,求解状态反馈矩阵和观测器增益矩阵,进行反馈控制。10机39节点算例测试系统上的仿真结果表明,基于该方法设计的附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,鲁棒性强,能够较好地抑制区间振荡。该方法为关于时滞系统的控制理论在广域附加区间阻尼控制中的直接应用搭建了平台,提供了可行性。     

多端柔性直流输电系统的改进下垂控制策略

电压源型变流器技术发展日臻成熟,电压等级及容量不断提高,已成功用于柔性直流输电系统,并展现出高电压、大容量和多端柔性直流输电系统应用的发展态势。本文结合世界首个多端柔性直流输电工程,针对多端柔性直流输电系统应用中存在的强非线性和多端协调等技术难点,提出采用改进下垂控制方法,即通过多个换流站同时采用定电压控制方式运行,暂态过程中,采用定电压控制的换流站退出时系统仍能正常运行,保持直流网络功率平衡。通过检测直流网络电压和动态改变平滑切换控制器输出值,即由切换控制器选择定功率控制输出有效或定电压控制器输出有效,在无需站间通信情况下,实现定电压控制换流站和定功率控制换流站之间的相互转换,相对于传统采用单点电压控制的多端系统,具有较好的灵活性。此外,针对采用定电压控制的换流站完全退出的极端工况,设计反步电压控制器,有效地减小了暂态过电压程度,与下垂控制策略结合,能较好地实现系统直流电压的稳定控制,充分发挥其多端协调功能,提高系统抗干扰性能。仿真结果证明了所采用方法的正确性和有效性。     

单周期控制三相PWM整流器在不对称电网下的研究

传统的矢量模式单周期控制三相PWM整流器是基于对称电网系统下研究的,功率因数约为1,输入谐波低,且与双极型单周期控制相比,具有更低的开关损耗。当三相电网不对称时,三相输入电流跟踪电网电压的非零序分量,采用传统电网电压选择矢量区间不能保证三相PWM整流器具有较低的开关损耗,且在电网极端缺相故障时,系统不能正常工作。本文采用电网电压非零序分量选择矢量区间,并对矢量区间状态进行分析比较,结果证明所采取的方法能保证系统在任何情况下开关损耗最低。最后对三相PWM整流器工作于不对称电网情况下进行了仿真研究,仿真结果表明采用电网电压非零序分量选择矢量区间能保证电网电压在缺相故障时系统仍能正常工作,并且所采用的单周期控制同时满足对称电网系统。     

蓄意流量攻击下基于确定网络演算的互联电网自适应负荷频率控制策略

蓄意流量攻击通过抢占有限的网络带宽降低正常数据流的时效性。对于网络化负荷频率控制(load frequency control, LFC),流量攻击将造成稳定裕度下降、频率偏差幅度上升甚至越限事故。现有控制方案一般采用单一且固定的控制器保证最大攻击强度下的渐进稳定性,存在设计约束多、保守性大的缺点。因此提出了一种跟随攻击强度自适应调整控制器增益的LFC策略。首先,基于确定性网络演算,得到了无攻击场景下数据流传输延时上边界,并预设了一系列表征不同攻击强度的传输延时范围。其次,通过构造Lyapunov泛函,推导了针对每个攻击强度的控制器设计准则。最后,基于切换控制理论,确定了所提自适应方案所能容忍的最大攻击强度变化频率。仿真表明,与现有控制方案相比,所提方法的频率偏差幅度可下降12.60%,区域控制误差的绝对值误差积分可下降10.85%。     

微网光伏双模式逆变器双环控制策略研究

针对微网系统并网/离网运行过程中对模式平滑切换,抗外界干扰能力和系统动态响应具有较高要求的情况下,提出了双模式逆变器在电网基波频率同步旋转坐标系下的双环控制策略,建立了微网光伏逆变器并网/离网模式数学模型.系统并网时采用基于PI调节器的电压矢量跟踪电流控制策略,离网运行时采用基于SVPWM的电容电压外环电感电流内环控制...     

考虑广域信号时滞的直流附加控制器设计

针对测量信号在广域测量系统中由于信道、传输协议等环节而引入的延迟经过累积将达到严重影响控制器动态性能的问题,分析了信号延迟的产生及其对直流附加控制器动态性能的影响,提出了一种考虑广域测量系统(WAMS)中信号传输延迟的直流附加控制器;并基于线性矩阵不等式方法(LMI)设计了考虑时滞影响的直流附加控制器。根据算例进行了时域仿真分析,并与一种未考虑时滞的控制器进行了比较,所得结果证明LMI方法设计的直流附加控制器的有效性。     

Fixed-time fault-tolerant control of uncertain MIMO switched interconnected systems subject to state delay,unknown control directions,and quantized nonlinear inputs

This paper investigates design of an adaptive fixed-time fault-tolerant decentralized controller for a class of uncertain multi-input multi-output (MIMO) switched large-scale non-strict interconnected systems under arbitrary switching subject to unknown control directions, quantized nonlinear inputs, actuator failures unknown external disturbances, and unmodeled dynamics. In addition to interconnected terms, time-varying delayed interconnected terms have been considered in the system model which makes it more general than previous works in the literature. The proposed controller can handle switched systems with unknown switching signal and different types of input nonlinearities including, saturation, backlash, and dead-zone. The singularity problem in designing the fixed time controller has been solved. The quantizer and actuators fault parameters are assumed to be unknown. The Razumikhin lemma has been used to deal with the delayed interconnected terms. To cope with the system unknown dynamics, neural networks (NNs) have been applied and by updating the maximum norms of the networks weight vectors the computational load has been reduced. The explosion of complexity occurring in the traditional back-stepping technique has been avoided by applying dynamic surface control (DSC). Finally, by defining an appropriate common Lyapunov function (CLF), fixed-time convergence of system outputs and the closed-loop system stability have been established. The effectiveness of the proposed controller has been shown via simulation study.     

基于复矢量调节器的低开关频率同步电机控制

为提高中压大功率变频器出力,需要降低器件的开关频率,这会导致脉宽调制(pulse width modulation,PWM)响应滞后,影响定子电流磁化分量和转矩分量间的动态解耦效果。受低开关频率制约,常规的比例积分(proportionalintegral,PI)及前馈补偿PI调节器难以满足系统要求。为改善这一问题,在对电励磁同步电机进行复矢量信号建模的基础上,充分考虑信号采样的延迟和开关器件在低开关频率下的惯性特性,结合经典的控制理论分析方法,设计了一种新颖的基于复矢量的电流调节器。该调节器能在低开关频率下实现对定子电流磁化分量和转矩分量的有效解耦,动稳态性能良好。Matlab仿真及DSP实验验证了该调节器的有效性与可行性。