一类非线性系统的基于神经网络的稳定自适应控制器设计方法

针对一类非线性系统,本文提出了一种基于神经网络的稳定模型参考自适应的方案。控制律的选择使得整个闭环系统渐近稳定。     

DC-DC变换器双线性系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法

首先建立了DC-DC变换器双线性系统数学模型,结合控制目的进行适当变形,得到DC-DC变换器的闭环非线性控制系统模型。基于Lyapunov直接法,总结出构造Lyapunov函数和求取控制律的一般步骤,适用于所有数学模型可以表示成双线性系统的DC-DC变换器。以Sepic变换器为例,成功构造出Lyapunov函数,并且推导得到一种使Sepic变换器控制系统渐近稳定的控制律,仿真结果证实了该文提出的新型控制律的有效性。     

拖挂式移动机器人反馈镇定的非连续控制方法

针对具有一节拖车的移动机器人在原点位形的反馈镇定问题,提出一种基于σ过程的非连续控制方法.利用坐标变换和输入变换建立了系统的链式形式模型,并证明链式系统与原系统是局部微分同胚的.进而基于σ过程分析,将链式系统转换为线性子系统,利用极点配置方法设计了线性子系统的渐近稳定控制律.该控制律能够使链式系统稳定,从而使原系统也同...     

具有可测干扰非线性系统的前馈/反馈线性化

研究了一类具有可测干扰的非线性系统的线性问题。在基于输出对控制输入的相对阶基础上,应用于输出对于干扰输入的相对阶概念,给出了一个非线性前馈／状态反馈变换律,与系统的结构特性有关,变换律可能是静态的也可能是动态的,从而可以基本消除可测干扰对系统输出的影响,并且在闭环系统中得到了一个线性输入输出的关系,最后给出了计算实例来证明所提变换律的有效性。     

水轮机水门、励磁与电气制动系统非线性综合控制

针对混流式水轮机水门、励磁及电阻制动控制系统非线性时变、非最小相位的特性,建立了动态扩展的综合控制系统微分代数模型,采用微分代数多指标非线性控制方法求取反馈解耦控制律。通过哈特曼-格鲁勃曼定理,适当选择输出函数参数矩阵配置闭环控制系统特征根来使非线性系统渐近稳定,将扰动解耦,从而使系统得到优良控制性能。仿真结果表明该控制模型能很好地协调水轮机系统的动、静态性能,增强其抗强干扰的能力,有效地提高水电站输电系统的静态和暂态稳定性。     

基于神经网络的一类非线性系统自适应滑模控制

针对可以分解为标称系统和不确定系统两部分的SISO非线性系统,提出了一种基于神经网络的自适应滑模控制方案。控制器由标称控制律和补偿控制律组成,标称控制律用来控制标称系统,补偿控制律是基于Lyapunov稳定性理论设计的自适应神经滑模控制律,用来控制不确定系统,而神经网络用来逼近系统的不确定性。理论分析和计算机仿真都证明,本文提出的控制策略不但能解决这类系统的轨迹跟踪控制问题,而且可以保证闭环系统的渐近稳定性。     

飞轮储能系统放电单元无源化控制方法研究

针对飞轮储能系统放电单元的DC/DC开关变换器非线性控制问题,研究系统中二次电源Boost变换器,给出适于仿真和编程的Boost变换器标幺值平均模型.基于Lyapunov直接方法,分析Boost变换器的稳定性.应用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换和反馈补偿将非线性系统反馈等价为子系统与积分器的串联结构,得到一种使Boost变换器控制系统渐近稳定的无源化控制律,并给出DC-AC逆变器的设计方法.仿真和实验结果表明,系统在输入大范围变化时,控制器具有良好的鲁棒性使输出保持稳定.     

考虑模型参数不确定性的航天器姿态机动控制

针对具有参数不确定航天器大角度姿态机动的非线性控制问题,提出一种分散保性能控制律。研究刚性航天器大角度机动中航天器姿态控制问题时,忽略挠性模态对其的影响。在对具有参数不确定航天器进行建模的前提下,对模型的性质进行了描述。利用反馈线性化方法将航天器姿态动力学模型变换成三个部分进行分散控制器的综合,设计保性能控制律对航天器模型中参数不确定性进行抑制。由于引入保性能控制律,在补偿参数不确定性的同时还能够满足系统性能指标的要求。仿真实验结果表明,所设计的控制律能保证航天器在不确定性的影响下,精确完成大角度姿态机动,验证了方法的有效性。     

逆推自适应滑模励磁控制器设计

针对单机无穷大系统提出了一种解耦逆推自适应励磁滑模控制方法,以提高电力系统鲁棒稳定性.对于一类具有不确定性的半严格反馈形式的非线性系统,将构造李亚普诺夫(Lyapunov)函数的逆推设计方法和自适应机制以及滑模变结构控制有机结合,获得了一种保证该类系统全局渐近稳定的自适应滑模控制律以及自适应增益控制律.根据该设计结果,对含励磁控制的单机无穷大系统反馈线性化模型,得到了发电机的自适应滑模励磁控制器,仿真结果表明:该控制器能有效地稳定不确定电力系统,维持机端电压,具有比自适应逆推励磁控制器更好的性能.     

考虑机端电压限制的多重非线性变结构励磁控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,设计了一种考虑电压限制的多重非线性变结构励磁控制器,根据控制目标将控制器分2层设计。下层控制器由稳定控制和电压限制控制组成。稳定控制通过计算系统的暂态能量函数,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性励磁控制律,将系统限制在所设计的稳定流形上,以稳定系统;电压限制控制则利用零动态原理,使电压回复到限制区内。上层控制器通过适当的切换律,将下层控制器进行切换,在稳定系统和限制机端电压之间进行协调。在设计时考虑了系统参数不确定性,从而控制律具有一定的鲁棒性。稳定控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。实验结果表明所设计的控制器在稳定系统的同时,有效的限制了机端电压。     

非线性状态PI励磁控制器

利用扩张状态观测将原来的非线性系统变换成线性系统,然后用状态PI控制器的设计思想设计了非线性状态PI控制器;并将其用于发民机励磁控制,以及解决电力系统的强非线性和不确定性问题,避免了反馈线性化非线性励磁控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的特点。所得控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器结构简单。仿真计算表明,非线性状态PI励磁控制器对系统运行点和网络结构变化具有良好的适应能力,可以有效地改善系统的稳定性。     

基于ESO-backstepping的多机电力系统非线性鲁棒励磁解耦控制

通过构造扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对发电机励磁系统模型误差和不确定外扰进行动态补偿,并运用反步法对补偿后的模型设计非线性解耦控制律。由于该方法对系统模型的非线性部分有选择地利用ESO进行动态补偿,既避免了运用反步法设计时自适应参数的引入,又能充分利用系统的特性,减轻ESO的估计负担,有效地兼顾了控制器鲁棒性及控制精度这两方面的要求。仿真表明：该方法鲁棒性强,参数易于选取,与比例–积分–微分(proportion-integration- differentiation,PID)+电力系统稳定(power system stabilizer,PSS)控制器励磁控制器相比较,具有更为优秀的动态品质,方法简单有效。     

SVC与发电机励磁的非线性状态PI协调控制

针对电力系统的强非线性和不确定性,运用非线性状态比例积分（PI）解控制直接对其非线性不确定对象设计了静止无功补偿器（SVC）与发电机励磁的协调控制器。该控制器避免了基于反馈线性化理论的非线性协调控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真计算表明,SVC与发电机励磁非线性状态PI协调控制器能有效地提高系统的暂态稳定性。     

多机系统的非线性自适应分散稳定控制

针对含有未知参数的励磁系统,提出了一种非线性自适应控制设计方法,通过递推方法得到了自适应控制策略,而且在控制策略中包含了对未知参数的动态估计,最后获得了多机系统的非线性自适应分散励磁控制策略的一般表达式,在控制策略中所有的变量都是可量测的,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,因此控制策略具有分散性和适应性,在一个６机系统上的仿真结果表明了非线性自适应控制器的有     

基于精确线性化算法的TCR—TSC型SVC控制器设计

对具有TCR—TSC型SVC的单机无穷大电力系统构建了仿射非线性系统的数学模型,利用状态反馈精确线性化原理将原非线性系统转化成完全可控的线性系统。在系统的最优二次型控制指标下设计出了满足系统的最优控制规律的控制器。最后通过对比仿真,验证了所设计出的非线性最优控制器的正确性和有效性。     

同步发电机的非线性状态PI附加励磁控制

为解决电力系统的强非线性和不确定性问题，避免反馈线性化励磁控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点，利用非线性状态比例积分PI控制理论设计了同步发电机附加励磁控制器，所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关，同时控制器本身结构简单。仿真计算表明所设计的附加励磁控制器对系统运行点的变化具有良好的适应能力，可以有效地改善系统的稳定性。     

二次调节流量耦联系统精确线性化控制

针对二次调节流量耦联系统非线性特性,利用坐标非线性变换和状态非线性反馈得到系统精确线性化控制规律。由于系统相对阶严格小于系统维数,所以通过证明系统零动态的稳定性验证了所得精确线性化控制规律的可行性。然后利用Ackermann极点配置算法,设计了系统的精确线性化控制器。通过仿真研究表明,加入精确线性化控制器后,系统快速性提高,并达到无超调。通过与PID控制器比较可知,当系统远离工作零点时,PID控制器有明显无超调,且调整时间加长,而精确线性化控制器与工作点无关。     

电流连续型Boost变换器状态反馈精确线性化与非线性PID控制研究

基于非线性系统的微分几何理论并结合传统PID控制的优点，建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型并推导出非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型。文中结合基于输出误差的PID控制，提出了变换器非线性PID解耦控制策略。研究结果表明，Boost变换器非线性PI解耦控制，比传统的PI控制有更好的动态响应和稳态特性，状态反馈精确线性化能对Boost变换器这类分段线性系统实现完全控制解耦。DC／DC变换器利用状态反馈精确线性化技术并结合传统PI控制技术的优点进行解耦控制，其结果对进一步研究具有一般性理论和实际意义。     

Boost变换器带恒功率负载状态反馈精确线性化与最优跟踪控制技术研究

分析了Boost变换器带恒功率负载的特性，推导出系统传递函数并得到系统稳定运行条件。采用状态反馈精确线性化技术对系统进行控制。根据Boost变换器带恒功率负载的特点，将最优跟踪技术应用于精确线性化控制中，得到系统非线性控制律。用SABER软件对得到的控制律进行了仿真。仿真结果表明：精确反馈线性化结合最优跟踪可以对Boost变换器带恒功率负载系统进行有效的控制，使系统具有理想的稳态特性和动态响应，在电源及负载大范围变化时，保证系统的稳定运行，满足不同类型负载的要求，具有大信号稳定特性。     

非线性状态PI汽门控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性,设计了非线性状态PI汽门控制器。直接对其不确定对象进行设计,避免了反馈线性化非线性汽门控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器本身结构简单,仅需发电机局部信息,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明,非线性状态PI汽门控制器能有效地提高系统的暂态稳定性。