参数不确定Chen混沌系统鲁棒模糊控制器的设计

基于TS(Takagi-Sugeno)模糊模型，研究具有参数不确定性Chert混沌系统的鲁棒控制器设计。首先构建含有参数不确定性的TS模糊模型：然后利用并行分布补偿的方法，设计使模糊系统在平衡点附近渐近稳定的鲁棒模糊控制器。该设计通过解一组线性矩阵不等式(LMI)得到局部区域控制器，进而设计TS模糊系统的鲁棒控制器。该鲁棒模糊控制器的渐近稳定性条件更为宽松，能够降低控制器设计的保守性。最后的仿真结果表明所设计的鲁棒模糊控制器对参数不确定Chert混沌系统具有良好的控制效果。     

磁耦合谐振无线电能传输系统的输出鲁棒控制

磁耦合谐振无线电能传输系统的负载和谐振参数会因为受到外界环境的影响而发生变化,系统工作频率发生随机漂移,导致模型参数存在不确定性。针对参数不确定下的输出鲁棒控制问题,基于H∞控制理论,应用matlab鲁棒控制工具箱设计H∞控制器,并利用结构奇异值法分析了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。结果表明,在H∞控制器的作用下,实现了闭环摄动系统的输出鲁棒控制。并为这种高阶非线性不确定闭环摄动系统提供一种通用的控制器设计方法。     

双轴励磁同步发电机非线性鲁棒自适应控制

利用Backstepping和扰动抑制方法设计了双轴励磁同步发电杌的自适应控制器。对于含有各种不确定参数和有界扰动的非线性双轴励磁同步杌模型，实现了对转子同步的鲁棒调节。文中的方法可用于其他不确定电力系统的控制设计。     

STATCOM无功电流的鲁棒自适应控制

从器件级、装置级和系统级3个层次讨论电压源型STATCOM的数学建模和控制器设计;提出了一种鲁棒型直接自适应控制算法,以解决STATCOM模型参数未知情况下无功电流的追踪控制问题。在对象系统严格正实性得以验证的基础上,系统地选择了控制器设计参数,并考虑了输入输出噪声对控制系统的影响,从而使控制器具有较好的鲁棒性。数字仿真结果表明,得到的控制器在追踪控制能力和鲁棒特性等方面比PI控制优越。     

永磁同步电机转速伺服系统鲁棒控制器设计

利用基于信号补偿的鲁棒控制原理提出一种永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)鲁棒转速伺服控制器设计方法。将d-q轴下的PMSM模型转换为标称模型与不确定项和的形式,将模型参数偏差、负载转矩变化等均作为扰动包含在不确定项中,并称之为等价扰动。针对所建立的模型设计控制器,包括标称控制器和鲁棒补偿器两部分：标称控制器中包含了参考模型的信息,指定了系统的转速跟踪特性;鲁棒补偿器通过对等价扰动进行补偿来抑制转速跟踪误差。该文证明了闭环控制系统中的状态都会收敛到一个有界区域,且该收敛域的大小可通过鲁棒控制器的参数进行设定。通过在实际永磁同步电动机伺服系统上进行实验,验证了所提出的方法的有效性。     

H∞滑模鲁棒励磁控制器设计

电力系统的鲁棒励磁控制模型具有非线性和不确定性等特点。并且，其不确定不性满足匹配条件。该文结合反馈线性化、H∞干扰抑制和滑模变结构控制，利用反馈线性化技术，将鲁棒励磁控制模型转化为线性不确定模型；利用H∞干扰抑制技术，获得了具有抑制满足匹配条件干扰能力的动脉滑动模态；利用滑模变结构控制，获得了具有完全抑制满足匹配条件干扰的控制律。并设计了H∞滑模鲁棒励磁控制器。仿真结果表明：文中所设计的控制器能够有效地稳定电力系统。     

风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制

针对风力机非线性电动桨叶系统,分析了桨叶承受的力矩和空气动力造成的不平衡载荷。根据动量矩定理,建立了具有时变不确定项的桨叶动力学模型。设计了风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制器,给出了控制器自适应参数的自适应更新率算法。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了桨叶控制系统的稳定性。采用Matlab/Simulink软件建立风力机桨叶动力学模型,仿真验证了控制策略的有效性和可行性。结果表明,在勿需知道桨叶系统时变不确定参数和不平衡载荷的情况下,所设计的控制器能够快速实现独立桨距角跟踪控制,控制器对复杂非线性桨叶模型表现出良好鲁棒控制效果。     

静止同步补偿器的非线性鲁棒H∞控制

研究静止同步补偿器的非线性鲁棒控制器的设计.给出静止同步补偿器的动态模型,并针对模型的不确定因素及非线性,分两步设计系统控制器.首先应用微分几何方法对模型线性化,得到系统的精确线性化模型.然后针对上述线性化模型设计系统的鲁棒H∞控制器.应用线性化方法中的坐标变换和状态反馈得到静止同步补偿器的鲁棒控制.最后给出一个仿真研究结果.     

永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制

为了解决永磁直线同步电机运行过程中对系统参数扰动及端部效应等不确定因素敏感的问题,提出了一种PMLSM的混合鲁棒最优-H∞控制方法。利用最优线性二次（LQ）控制器与Riccati方程结合讨论的思想把最优控制方法、鲁棒镇定方法等结合起来,形成混合鲁棒最优-H∞控制。利用鲁棒最优控制策略、-H∞控制策略设计了永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制器,该控制器对于较大的外部扰动、内部非线性扰动都能够很好的消除,且控制规律简洁,易于工程实践。数字仿真结果表明与传统PID控制方式比较,混合鲁棒最优-H∞控制器具有很强的鲁棒性和跟踪性。     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统（HVDC），提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法，设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明，所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性，通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

汽轮发电机组的非线性分散干扰抑制控制

将非线性鲁棒控制理论应用于多机电力系统的汽轮调速控制系统。在耗散系统理论框架下,用递推设计的方法,构造汽轮发电机组的能量存储函数,以避免求解HJI不等式,从而得到多机系统汽轮调速的非线性L₂增益干扰抑制控制规律。控制策略的所有变量都是可量测的,而且控制量只与本机组的状态量有关,与其他机组的状态量和输电网络的参数无关,因而具有分散性。4机系统仿真结果表明,该控制规律可以提高电力系统的暂态稳定性。     

HVDC紧急功率支援自适应模糊控制器设计

研究了高压直流输电系统（HVDC）紧急功率支援控制的实现方法，提出了一种基于参数自适应模糊PID控制算法的HVDC紧急功率支援控制器，它可以根据两侧交流系统的运行情况、故障后的状态等信息，即时地决定最佳的支援功率值，并控制直流输电系统按照最佳支援功率值进行定值功率支援。该控制器基于确定模糊模型，构造模糊PID控制器，并引入确定性模糊调整规则对其进行参数自适应调整，整个控制器结构简单、稳定性强且实现容易。文中采用一个两区域系统对该控制器进行了时域仿真计算。仿真结果表明：投入该控制器后，交流系统在各种大干扰下的频率响应均表现出令人满意的特性。     

静止补偿器的非线性控制

对于包含基于自换向绝缘双极型晶闸管（IGBT）逆变器的静止补偿器（STATCOM）, 提出了一种非线性控制策略。基于该控制策略,静止补偿器能够保证系统电压稳定在给定值附近,而且在提供无功补偿时具有理想的暂态性能。同时该控制策略具有对主要参数扰动的鲁棒性。仿真和实验结果证实了该控制策略的有效性。     

基于在线辨识的实时最优励磁控制器

设计了一种在线实时最优励磁控制器（RTOEC）,其辨识器能够由发电机运行状态的变化采用非线性最小二乘法辨识法准确辨识出单机无穷大模型中的系统参数,从而可根据辨识结果及其系统所遭受的扰动,通过线性最优控制理论实时计算出线性最优励磁控制的反馈增益矩阵,以适应系统当前的运行点和所遭受的干扰。仿真结果表明,所设计的RTOEC能够适应系统运行状态的大范围变化,在大小扰动下均表现出良好的控制性能,有效提高了电力系统的静态和暂态稳定性。     

变速变桨距风电系统的功率水平控制

为实现风电系统的功率水平控制,该文基于奇异摄动理论和逆系统方法设计了一种非线性桨距角鲁棒控制器。该控制器由逆系统标称部分和鲁棒补偿部分组成,逆系统标称控制器可以使非仿射型非线性标称风机模型的输入-输出动态跟踪其参考模型动态;鲁棒补偿输入可以消除参数不确定性、风速检测误差和发电机转矩扰动对系统输出功率的影响。理论分析和仿真实验证明了该控制器的稳定性,结果表明,该控制器可以在风速波动时有效控制风电系统的输出功率水平,并且对参数化和非参数化扰动具有较强的鲁棒性。     

短轴颈轴承中刚性转子混沌运动的控制

提出了适合于控制具有多重参数高维非自治复杂混沌系统的参数自适应控制算法。利用系统的动态行为反馈于参考模型,且自适应控制律包含了误差信号的导数项,使得自适应控制律的收敛性得到很大的改善,有效地控制具有复杂行为的非线性系统,特别是具有混沌行为的非线性非自治系统。以短轴颈轴承中刚性转子系统为对象,针对其参数变动而引起系统的振荡或混沌行为,采用参数自适应控制方法对转子系统进行有效的控制,从而实现系统的稳定运行。文中还讨论了不确定噪声扰动对系统稳定性的影响。     

系统电压畸变时STATCOM的运行性能研究

基于STATCOM的标幺值数学模型,研究了系统电压畸变条件下STATCOM的电压电流运行特性,讨论了STATCOM谐波电压电流与装置主电路参数的关系,给出了LC谐振条件。理论分析结果得到了PSCAD/EMTDC数字仿真以及10 kvar STATCOM动模装置实验的双重验证。     

BUCK型开关变换器最优PID控制器设计

针对开关电源的复杂性和时变性,传统PID控制器整定方法无法很好满足其控制性能要求的问题,提出一种面向性能指标的最优PID控制器参数整定方法。基于DP算法,计算保证闭环系统稳定的PID控制器参数范围;利用具有全局寻优能力的遗传算法,按照ITAE性能指标在该范围内进行参数寻优。以BUCK变换器为利的仿真研究表明,该方法在指定的性能指标上取得了满意的控制效果,在负载发生摄动时,较传统PID控制器,具有较好的鲁棒性,且计算相对简单、实用性强,可推广到非线性PID控制器的参数整定和相关工程实践中。     

Robust adaptive control of nonlinearly parameterized systems with unmodeled dynamics

Many physical systems such as biochemical processes and machines with friction are of nonlinearly parameterized systems with uncertainties. How to control such systems effectively is one of the most challenging problems. This paper presents a robust adaptive controller for a significant class of nonlinearly parameterized systems. The controller can be used in cases where there exist parameter and nonlinear uncertainties, unmodeled dynamics and unknown bounded disturbances. The design of the controller is based on the control Lyapunov function method. A dynamic signal is introduced and adaptive nonlinear damping terms are used to restrain the effects of unmodeled dynamics, nonlinear uncertainties and unknown bounded disturbances. The backstepping procedure is employed to overcome the complexity in the design. With the proposed method, the estimation of the unknown parameters of the system is not required and there is only one adaptive parameter no matter how high the order of the system is and how many unknown parameters there are. It is proved theoretically that the proposed robust adaptive control scheme guarantees the stability of nonlinearly parameterized system. Furthermore, all the states approach the equilibrium in arbitrary precision by choosing some design constants appropriately. Simulation results illustrate the effectiveness of the proposed robust adaptive controller. __________ Translated from Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2005, 37(5): 148–153 (in Chinese)