基于H∞优化控制的不确定单机无穷大电力系统稳定性研究

针对电力系统在风电并网时由于其随机性及不确定性而产生的波动扰动,致使降低系统稳定性的问题,提出一种基于H_∞优化控制的不确定电力系统稳定性研究方法。通过励磁控制系统利用并行分布补偿技术结合事件触发理论设计模糊控制器,同时采用T-S模糊控制对电力系统进行模糊建模。通过H_∞优化控制理论结合李雅普诺夫稳定性理论研究提出保证单机无穷大电力系统稳定性的充分条件以及系统控制器的设计方法,并将充分条件以线性矩阵不等式形式表示。最后采用MATLAB仿真软件对所求得稳定性判据进行验证,证实该结论的有效性。     

基于模糊逻辑的多机电力系统事件控制

针对电力系统调度监控中采用时间触发控制方式监测电力系统运行的稳定性而导致监测信息繁多,浪费网络资源等问题,提出一种基于模糊逻辑的事件触发控制新方式。本文采用T-S模糊模型对多机电力系统建模,以励磁控制系统作为控制器,运用并行分布补偿技术,在状态可测的情况下,研究了多机电力系统在事件触发控制下的稳定性判据问题。根据李雅普诺夫稳定性理论以及事件触发理论,分析了多机电力系统在李雅普诺夫意义下的稳定性,提出保证该电力系统稳定性的充分条件以及控制器的设计方法,并以线性矩阵不等式形式表示得到的充分条件。以三机电力系统为例验证了在事件触发控制下多机电力系统稳定性判据的可行性。最终采用MATLAB仿真软件对系统进行仿真,从而证明稳定条件的存在。     

连续综合控制系统的状态反馈广义H_(2)控制北大核心CSCD

基于Lyapunov稳定性理论、矩阵分析法、线性矩阵不等式等方法,对同时带有控制输入和干扰输入的奇异摄动时变时滞不确定控制系统进行广义H_(2)控制研究.设计一个记忆状态广义H_(2)控制器,给出具体设计方法的判定定理.并对时滞依赖和时滞独立两种情形下采用新的引理,推出保守性相对更小的稳定性判据.对所得结论进行线性化处理,用数值样例验证了该文所得结论的有效性和可行性.指出在零到奇异摄动上界的整个区间范围内,闭环系统渐近稳定,扩大了广义H_(2)稳定空间,缩小了L_(2)-L_(∞)的性能指标.通过与相关文献进行稳定态指标对比,展示出该文所得方法具有一定的优越性和较小的保守性,并且适用于标准和非标准情形.     

基于Delta算子离散化方法的永磁同步电机H_∞控制系统

在建立永磁同步电机(PMSM)Delta算子离散化模型的基础上,利用线性矩阵不等式(LMI)方法对PMSM的H_∞控制问题进行研究.以LMI形式给出了PMSM H_∞控制器参数存在的充分条件,通过求解LMI得出PMSM H_∞控制器参数.最后对PMSM H_∞控制系统的稳定性问题进行分析,并给出负载和给定转速发生变化时PMSM H_∞控制系统的速度响应曲线,结果表明,快速采样时基于Delta算子离散化方法所设计的H_∞控制器不但能保证PMSM闭环系统的稳定性,而且能较好的改善PMSM的跟随给定和抗干扰能力.     

具有多干扰的非线性时变时滞关联系统的复合分层抗干扰控制

针对一类带有多干扰的非线性时变时滞关联系统,考虑了复合抗干扰控制器设计问题.复合抗干扰控制器的设计主要结合了基于干扰观测器的控制方法(Disturbance observer based control,DOBC)和H_∞控制方法.系统受到的干扰可以分为两类:第一类干扰由外部系统描述,并且与控制输入在同一通道;第二类干扰假定满足有界H_2范数.设计干扰观测器估计第一类干扰,并利用干扰估计值进行前馈补偿;利用H_∞控制方法对第二类干扰进行衰减.利用Lyapunov函数理论分析了闭环系统的稳定性,并以线性矩阵不等式的形式给出了可解的时滞依赖条件.最后,利用数值仿真验证了所提方法的有效性.     

多机电力系统直接自适应输出反馈模糊控制

针对多机电力系统励磁控制模型,考虑电力系统的状态不完全可测及多变量、非线性等特点,以T-S模糊逻辑系统直接逼近控制器,设计出基于状态观测器的直接自适应输出反馈模糊控制器,并通过李亚普诺夫函数进行了稳定性证明.算法具有很好的鲁棒性和动态性能,仿真结果表明所设计的控制器能够快速有效地改善系统在大干扰下的暂态稳定性.     

基于Delta算子离散化方法的质子交换膜燃料电池过氧比H_∞控制

在建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)供气系统数学模型的基础上,采用Delta算子离散化方法对PEMFC的供气系统过氧比H_∞控制器的设计问题进行研究,通过求解线性矩阵不等式(LMI)得出其H_∞控制器参数.在此基础上,把基于Delta算子离散化方法所设计的H_∞控制器性能与基于传统Z变换方法所设计的控制器性能进行分析比较.结果表明:快速采样时,相比传统Z变换方法,基于Delta算子方法所设计的PEMFC过氧比H_∞控制器不但能更好保证系统的稳定性,具有更好的抗干扰性,可以克服负载变化对PEMFC性能的影响,实现过氧比的有效控制,而且其控制性能趋近于基于连续系统方法所设计的H_∞控制系统的性能.     

时滞离散网络模型的动力学分析与同步

复杂网络广泛存在于日常生活,首先,给出几类标准的网络模型;然后,利用稳定性控制方法设计并实现了具有时滞与非时滞耦合的复杂网络模型快速控制;最后,通过构造优化Lyapunov函数,讨论其模型的射影同步问题,得到了系统全局稳定的条件和有效的控制器,以实例数值验证其方法的可行性。     

基于FHM模型的非线性网络化控制系统H_∞优化控制

研究了一类具有随机网络诱导时延,数据包丢失和扰动的网络化控制系统H_∞优化控制问题.针对一类非线性被控对象,基于状态反馈控制器,建立了网络化模糊双曲正切混杂系统模型.根据Lyqpunov稳定性理论,给出了系统可实现γ-次优H_∞镇定的充分条件和控制器优化参数的获取方法.仿真算例利用神经网络算法和线性矩阵不等式工具箱,完成了模型参数的辨识与最优扰动衰减度的求取,证明了分析方法和结果的有效性.     

基于滚动时域Markov跳变系统的H_∞控制

针对带有外界干扰的离散Markov跳变系统,研究了滚动时域的H_∞控制问题.基于多步控制策略,利用反馈控制序列以及依赖于模态矩阵的Lyapunov函数,设计H_∞预测控制器,并且扩大了控制器的可行域范围.对于跳变模态间的转移概率部分未知的情形,得到保证鲁棒预测控制递归可行性的充分条件.通过将优化问题转化为半正定规划问题,给出基于滚动时域的H_∞控制器算法.仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

测量值异常下多时间尺度系统H_(∞)滤波北大核心CSCD

复杂的工业系统中经常存在快、慢动态耦合运行的多时间尺度现象,通过引入时间尺度参数,这类系统被建模为多时间尺度系统.由于实际系统运行过程中通常会有外部干扰或者噪声存在,为了准确获取系统的状态,判断系统运行状态以及设计控制算法,H_(∞)滤波器受到了广泛的研究关注.同时,系统在运行时可能产生传感器故障或者受到传感器攻击,引起了系统测量值的异常,导致滤波结果不精确无法满足滤波需求.因此,文章考虑测量值异常情形下的多时间尺度H_(∞)滤波问题,通过引入饱和函数约束测量值上界,同时设计依赖于时间尺度参数的滤波器,实现了系统的状态估计并且满足给定的H_(∞)性能,并且避免了设计过程中由于多时间尺度现象导致的“病态数值问题”.最后,通过仿真例子证明了文章所提方法的正确性和优越性.     

仿生模糊直接自适应控制

针对一类不确定非线性系统,设计了一种具有仿生特性的模糊直接自适应控制方法.方法将反应生物特性的生态位态势理论函数作为模糊规则的后件,将生物个体对外界扰动的适应对策引入控制器设计中,利用超稳定理论设计自适应控制律,保证了闭环系统的稳定性和收敛性.仿真结果表明了方法的有效性,比常规控制方法有更好的控制效果.     

基于IPSO算法的独立微电网频率H_2/H_∞控制

受风能和负荷不断变化的影响,风柴互补的独立孤岛型微电网会出现频率的大幅度波动。为保证微电网的正常运行,设计了一种基于IPSO算法的H_2/H_∞控制器对柴油发电机进行有功功率调节,平衡由于风能和负荷的变化而引起的功率偏差,实现微电网的频率控制。采用H_2/H_∞混合控制方法能较好地兼顾系统的鲁棒性和系统性能问题。采用IPSO算法优化控制器,可解决PSO算法易陷入局部最优的问题,进而达到全局最优。仿真结果表明,加入了基于IPSO算法的H_2/H_∞控制后,微电网的频率变化能够控制在要求的范围内,避免了因负荷、风电相互作用而引起的频率波动,保障了微电网的安全、稳定运行。     

不确定变时滞Lurie切换系统的H_∞记忆输出反馈控制

在基于Lyapunov-Krasovskii泛函、Schur补引理及矩阵不等式方法下,讨论了一类具有变时滞不确定性Lurie切换系统,在切换状态输出反馈策略下,得到了鲁棒H_∞控制性能要求下可行解存在的充分性判据,为系统的综合提供了可行性判据.设计了有记忆的输出反馈控制器以及切换规则,且有记忆控制器的设计,为系统的稳定性分析及控制器的综合提供了更多的自由度,最后的结果转化为线性矩阵不等式给出,通过数值仿真,验证了定理的有效性和实用性.     

线性广义系统时滞相关渐近稳定的一个新判据

研究线性广义时滞系统时滞相关的渐近稳定性问题.利用Lyapunov-Krasovskii泛函理论和自由权矩阵方法,得到严格线性矩阵不等式(LMI)形式的时滞相关渐近稳定新判据,并没有采用模型变换和界定交叉项方法.最后通过数值算例验证新判据的有效性.     

基于动态输出反馈的互联大系统重叠分散控制

主要研究一类基于动态输出反馈的环型互联大系统鲁棒重叠分散控制问题.根据大系统包含原理的约束条件,对系统进行特殊重叠结构分解,在扩展空间中分解为一系列两两子系统对,为每个两两子系统对分别设计动态输出反馈控制器,然后收缩回原空间,实现对该互联大系统的重叠分散控制.在控制器设计中,采用了Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,推导了系统稳定的充分条件,给出了动态输出反馈控制器的设计方法,并用遗传算法对设计参数进行了优化,从而进一步优化了设计结果.由于控制器设计时仅针对两两子系统,因此该方法避免了直接采用LMI方法因子系统过多,维数过大引起的LMI求解上的困难.最后将该方法应用到一个三区域互联电力系统的自动发电控制(AGC)设计中,仿真结果证明了此方法的可行性及优越性.     

基于改进型Bessel-Legendre不等式的电力系统时滞相关鲁棒稳定性研究

基于改进型Bessel-Legendre不等式方法,探讨了电力系统时滞相关鲁棒稳定性问题.首先构建了含有时滞环节的电力系统数学模型表达式,并推广出其含有不确定参数的模型表达式,通过应用时滞系统理论分析方法,有效地处理了泛函导数中的积分项,从而推导出了一个具有更小保守性的电力系统时滞相关鲁棒稳定新判据.通过三个数值实例对仿真结果进行了对比与验证,结果表明推导出的新判据具有有效性与优越性.     

分布时延网络控制系统的H_∞优化控制

研究了具有分布时延和扰动的网络控制系统H_∞优化控制问题.连续系统中的网络时延必须分开讨论.针对线性时不变被控对象,基于连续动态输出反馈控制器,建立了同时含有连续项和离散项的混合系统模型.利用Lyapunov-Krasovskii泛函,推导出系统可实现γ-次优H_∞镇定的充分条件.通过引入等式约束的方法将其转化为线性矩阵不等式,给出了系统H_∞次优控制器参数和扰动衰减度的求取方法,并将该系统H_∞最优控制问题转化为线性目标最小化问题.仿真算例说明了分析方法和结果是有效可行的.     

基于生物态势理论的Backstepping模糊控制

针对一类单输入单输出非线性系统,提出了一种基于生物态势理论的backstepping模糊自适应控制方法.设计中,将系统误差及其导数作为模糊规则的前件,将反应生物特性的生态位态势理论函数作为模糊规则的后件,设计了基于生物态势理论的Backstepping模糊控制器.该控制器将生物个体对外界扰动的适应对策引入设计中,使得控制器的自适应律具有生物自适应特性.并利用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性.仿真结果进一步验证了方法的有效性.     

轮式移动舞台机器人双模模型预测控制北大核心CSCD

针对轮式移动舞台机器人的快速镇定和移动区域约束控制问题,提出一种快速双模模型预测控制(MPC)算法.考虑轮式移动舞台机器人的位姿约束和速度约束,采用控制Lyapunov函数概念和极坐标系模型设计模型预测控制算法.利用移动舞台机器人与目标的距离、瞄准角和方位角构造一个控制Lyapunov函数,建立移动舞台机器人的一个解析双模结构MPC控制器,再引入自由变量,参数化预测控制变量,降低双模MPC在线优化计算量.在约束条件下,建立了轮式移动舞台机器人闭环系统稳定性和MPC递推可行性理论结果.最后,通过与常规MPC比较,仿真验证所提算法的有效性和优越性.