计及DoS攻击和通信时滞的电力系统负荷频率控制

针对开放通信网络中的时滞和DoS攻击,本文建立了基于采样特性的电力系统离散负荷频率控制方案。首先计及电力系统的负荷波动情况,在多区域电力系统负荷频率控制系统(LFC)的状态空间模型的基础上,将通信网络中DoS攻击的危害量化为导致输出采样信号连续丢失数,并分别考虑通信网络中通信时滞和输出信号采样特性,建立包含输出状态反馈控制器的电力系统LFC模型。其次基于此模型,利用含有控制命令更新周期、DoS攻击导致的最大采样信号连续丢失数、通信时滞和 稳定指标的双边闭环Lyapunov泛函和LMI技术,提出LFC系统满足一定 指标的稳定准则,并给出离散状态输出反馈LFC控制器的设计及求解方法。最后以单区域和双区域LFC系统为例,进行仿真验证,与已有结果相比,本文方法在保持系统 渐近稳定前提下,能够容忍更大的通信时滞,结果的保守性更低。并得出本文所设计的控制器保证 稳定性能的基础上,对一定能量限制的DoS攻击具有弹性的防御性能。同时求得系统允许最大采样信号连续丢失数,给出此时DoS攻击情况及控制命令更新周期的情况,可以看出DoS攻击必定导致控制命令更新周期增大,而本文所设计的控制器可以在DoS攻击导致的最大采样信号连续丢失数的情况下,仍然保证系统的 渐近稳定。因此本文方案的有效性和优越性得到了验证。     

噪声采样区间下具有随机短时滞的网络化系统镇定研究

在实际工程中,网络化控制系统的采样间隔往往受到不可预知的物理约束,而这会导致噪声采样区间,也就是实际采样区间以一定的概率分布围绕着理想采样周期随机波动.本文研究噪声采样区间下具有随机短时滞的网络化系统镇定问题.首先利用离散时间方法建立一个闭环随机系统模型,但由于采样噪声和时变短时滞都具有随机性,因此,闭环随机系统模型的系统矩阵具有高度非线性和双重随机性.为了解决系统矩阵的高度非线性和双重随机性给镇定控制器设计带来的困难,本文利用汇合范德蒙矩阵方法和克罗内克积运算,计算出与系统矩阵相关的三个矩阵乘积的数学期望.在此基础上,本文得到了保证闭环系统随机稳定的充分条件.与此同时,通过求解线性矩阵不等式设计了镇定控制器.最后,通过两个仿真算例,验证了此设计方法的有效性.     

考虑时滞的自平衡车控制系统稳定性分析

研究了自平衡车控制系统的时滞相关稳定性问题。首先，应用牛顿经典力学，对自平衡车进行数学建模，给出了自平衡车瞬时力学平衡方程，并对控制电机模型进行线性化处理。在此基础上，建立了基于PID控制器并考虑传输时滞的自平衡车系统的整体状态空间模型。为了评估系统的时滞稳定裕度，基于Lyapunov-Krasovskii（L-K）泛函方法，并应用广义自由矩阵积分不等式技术，建立了系统的时滞相关稳定性判据。然后基于给出的稳定性判据，借助Matlab中的线性矩阵不等式（linear matrix inequality，LMI）工具箱，研究了速度环PID参数对自平衡车控制系统时滞稳定裕度的影响。最后，通过仿真实验验证了所提出系统稳定性判据的有效性。     

含PID参数的时滞LFC系统鲁棒稳定性分析

针对LFC系统的渐近稳定性问题,建立了系统矩阵中含PID参数的时滞LFC系统数学模型,通过选取时滞乘积型Lyapunov-Krasovskii泛函,并应用扩展的逆凸二次不等式方法对泛函导数进行界定,得出一个具有更低保守性的LFC系统鲁棒稳定新判据。最后,结合实例进行了实验仿真,仿真结果验证了所提出新判据的有效性和优越性。     

一类多路复用器系统的噪声滤波设计

在实际的多路复用系统中,当信号通过通信网络进行传输时,时常会发生具有随机性的时滞或数据丢失现象。该文研究当传输信号存在不超过一个采样周期的随机延迟的多路复用系统噪声滤波问题。对多路复用器系统状态空间模型进行改写,并通过扩维的方法解决噪声模型非白的问题,从而建立新的状态空间模型;基于新模型通过采用降维的最优滤波设计方法设计出多速率最优分析滤波器;通过计算机仿真试验,验证新滤波器的有效性。     

不确定采样周期输出反馈网络控制系统的稳定性

为研究基于模型的输出反馈网络控制系统在传输时延情况下的稳定性,以得到固定时延系统采样周期的最大波动范围,在系统中,采用状态观测器及内设模型估计采样时刻之间被控对象的状态,并充分利用系统结构和在采样点状态更新的信息。针对不存在丢包和存在丢包的情况,通过由采样周期、被控对象与模型参数构造的稳定性判别矩阵给出了使网络控制系统渐近稳定的充分条件。通过仿真示例验证了充分条件的正确性。     

基于双边闭环函数的T-S模糊模型非线性系统网络跟踪控制

研究了一类基于T-S模糊模型的非线性系统网络跟踪控制问题。首先基于输入时滞法,建立了考虑网络诱导时滞和数据丢包的T-S模糊模型非线性系统跟踪误差模型;然后利用采样区间[tk,tk+1)信息,构建了一个新的双边闭环Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函,并使用新的L-K泛函和自由权矩阵积分不等式,得到了非线性网络系统H∞跟踪控制的稳定性判据,以及控制器的设计方法。仿真结果表明,在相同网络条件下,所设计模糊控制器产生的跟踪误差相比已有文献结果明显更小;在相同的H∞跟踪性能要求下,比已有文献具有更大的输入时滞上界,表明相较于现有方法,所提方法的保守性更低。     

不确定时滞系统的鲁棒稳定性研究

基于Layunov稳定性理论,研究了不确定性不满足匹配条件的时滞系统鲁棒稳定性问题.采用线性矩阵不等式方法,提出了不确定时滞系统鲁棒稳定控制器存在的充分条件,并给出使得闭环系统鲁棒稳定的状态反馈控制律设计方法.最后数值实例的仿真结果验证了文中设计方法的正确性。     

基于二次函数负定判据的LFC系统稳定性分析

基于改进的二次积分不等式和二次多项式不等式建立的稳定性条件,研究了基于负荷频率控制（LFC）的时滞电力系统稳定性问题。首先,搭建了包含PI参数的负荷频率时滞系统数学模型;然后,通过引入增广的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用近年改进的二次积分不等式和二次多项式不等式的充分条件,成功导出了具有时变时滞的系统稳定性判据;最后,通过负荷频率系统模型的实例仿真,验证了所得稳定性判据优于现有的一些计算结果。     

一类非线性不确定时滞系统的模糊跟踪控制

考虑了当系统存在不确定和外界干扰的情况下,一类非线性不确定时变时滞系统的H_∞跟踪控制的设计问题.首先利用T-S时滞模糊模型对非线性不确定时滞系统进行建模,在不确定性满足增益有界条件下,通过LMI(Linear Matrix Inequalities)方法的计算,即可得到基于模糊模型的模糊H_∞跟踪控制律.基于Lyapunov稳定原理,证明了在此控制律作用下,不仅保证了闭环系统稳定,而且满足H_∞跟踪性能指标.最后利用提出的控制方案设计了空天飞行器高超声速飞行纵向通道的控制系统,并进行了仿真验证.仿真结果表明了控制方案的有效性.     

基于事件驱动的无线网络控制系统的建模与控制

针对同时具有网络诱导时延与丢包的无线网络控制系统,研究了系统的建模与控制问题。考虑到系统随机时延可能大于一个采样周期且伴有连续丢包情况,结合基于事件驱动控制的思想建立了新的数学模型,并进一步给出了无线网络控制系统指数稳定的充分条件。最后用仿真实验验证了该方法的有效性。     

Security region based security-constrained unit commitment

As the issues of security and stability of power systems are becoming increasingly significant,it is necessary to consider the constraints of the static voltage stability and transient stability,which are closely related to the active power dispatch of power systems,in the daily power dispatch,i.e.the unit commitment.However,due to the complexity of these constraints and limitation of the existing analysis methods,there has been no unit commitment model reported so far that can deal with these security constraints.On the other hand,as lack of effective measures to evaluate the security margin of dispatch schemes,it is difficult for power system operators to integrate both the security and economy of power systems in unit commitment.To resolve the above-mentioned issues,a security region based security-constrained unit commitment model is presented in the paper,which gives consideration to both the security and economy of power systems.For the first time,the active power flow constraint,the static voltage stability constraint and the transient stability constraint are taken into account in unit commitment at the same time.The model presented in the paper takes the operating cost,the branch transmission capacity margin,the static voltage stability margin and the transient stability margin as sub-objectives.By adjusting the weighting factors of sub-objectives,it is convenient to adjust the preference on the security and economy of power systems and reach a balance.The IEEE RTS-24 test system is adopted to validate the correctness and the efficiency of the proposed model.     

时滞相关稳定性分析在电力系统中的应用

在日趋复杂的电力系统中,时滞现象的存在是电力系统不稳定的原因之一。为探讨时滞对电力系统稳定性的影响,针对电力系统中的经典模型单机无穷大系统,通过建模求得影响时滞的系统方程,并应用基于自由权矩阵积分不等式的时滞相关稳定条件获得了保证励磁控制系统稳定的时滞裕度。最后,通过实际模型证明了所提方法能有效地提高电力系统稳定性分析的时滞裕度。     

网络控制系统的动态权重变采样周期调度算法

为提高网络控制系统的性能,提出一种用于网络控制系统的动态权重变采样周期调度算法.首先,通过二次平方根映射函数,根据控制回路数据传输误差对各个控制回路赋予不同的动态权重;然后,根据当前网络运行状况,通过比例控制预测新的网络利用率,同时利用最小二乘支持向量机算法预测各回路数据包传输时间;最后,在网络带宽资源受限的情况下,利用回路动态权重、网络利用率预测值并结合控制回路数据包传输时间,动态的调整回路的采样周期,使得网络控制系统的性能得到优化.仿真实验表明,提出的变采样周期调度算法能够使得网络利用率收敛到设定值,减少了控制回路的数据传输时延,提高了系统的输出响应与控制性能.     

时变采样周期网络控制系统混合H_2/H_∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。     

优化卫星数传链路效率的VCM流程设计

为提高探测卫星数据传输链路的传输效能,采用可变编码调制体制(VCM),在不增加卫星与地面站能量消耗和设备成本的条件下,降低链路资源浪费,优化星-地数据传输的吞吐量.在卫星VCM数传体制的基础上,分析了近地轨道卫星数传链路的动态链路预算,并详细讨论了链路传输效能的数学模型,给出了一种在有效数传时间内优化数传吞吐量的VCM流程设计算法.结果表明:该算法对于预知轨道的卫星系统,根据其动态的星-地链路预算结果,在保证误码率要求的前提下,选用不同的编码调制方式,从而拟合链路预算曲线,保持较为固定的链路余量,实现链路效率的优化;根据所述流程算法,针对一颗近地太阳同步轨道卫星设计VCM数传系统.通过数值仿真,与传统固定编码调制设计对比,说明这种VCM设计在提高链路有效性方面的突出优势.