直驱式永磁同步风力发电机中混沌运动的滑模变结构控制

以直驱式永磁同步风力发电机（D-PMSG）作为研究对象,推导了其数学模型,论证了在某些参数及工作条件下会出现混沌运动,提出了D-PMSG混沌运动的滑模变结构控制方法,通过控制桨距角β来实现.针对风力机系统的非线性,参数变化等特性,根据风力机机理,基于一定假设得到风力机在某一工况点线性模型,进而提出滑模变结构控制方案,充分利用变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性的优点.仿真结果表明所提出控制方案的有效性,控制响应速度快,控制鲁棒性好,能适用于系统具有不确定 关键词： 风力发电 直驱式永磁同步风力发电机组（D-PMSG） 混沌控制 滑模变结构控制     

混沌状态下永磁同步发电机的故障诊断——LMI法研究

本文以永磁同步风力发电机为研究对象, 在两相同步旋转坐标系下建立了永磁同步发电机的数学模型. 应用时间尺度和线性仿射变换建立了系统混沌模型, 验证了系统在某些参数和工作条件下会出现混沌运动. 随后在考虑系统不确定性的情况下设计了故障观测器, 在系统发生故障时, 通过所设计的故障观测器能对混沌状态下永磁同步发电机的故障做出准确估计. 仿真结果表明基于线性矩阵不等式方法的故障观测器能够对系统故障做出快速准确的诊断. 关键词： 永磁同步发电机 混沌 非线性不确定系统 故障诊断     

多涡卷混沌系统的广义同步控制

基于反步自适应方法,提出了一种在初值不同以及驱动系统参数未知的情况下,保持驱动和响应两多涡卷混沌系统同步的控制律设计方法.该方法所设计的控制律能够同时适用于两混沌系统的完全同步、反同步和一类非线性广义同步,具有较高的实用价值.仿真结果表明了所设计控制律的有效性. 关键词： 多涡卷混沌 广义同步 反步 自适应     

永磁同步发电机混沌运动分析及最优输出反馈H∞控制

以永磁同步发电机为研究对象, 在两相同步旋转坐标系下建立了数学模型. 针对永磁同步发电系统在某些参数和工作条件下出现的混沌运动现象, 在考虑系统扰动的情况下通过求解Riccatic方程得到满足最小性能指标的输出反馈控制增益矩阵, 并将该增益矩阵反馈到系统中, 用来改善系统性能. 仿真结果表明, 基于Riccatic方程的最优输出反馈H_∞控制, 在系统发生扰动时, 能对混沌运动下永磁同步发电机做出快速响应, 使系统脱离混沌运动, 运行稳定.     

双馈风力发电机混沌运动分析及滑模控制混沌同步

以双馈风力发电机组(DFIG)为研究对象,推导了其dq轴数学模型. 根据某2MW主流双馈电机实际参数,论证了在某些参数及工作条件下会出现混沌运动. 基于主动控制思想,设计了一种主动滑模控制器,使得从任意初始条件出发均能保证系统稳定. 基于Lyapunov稳定性理论分析了系统稳定性. 以双馈电机模型为例进行数值仿真验证,较快的实现了混沌系统同步. 仿真结果表明该控制方法具有良好的鲁棒性和稳定性. 关键词： 风力发电 双馈风力发电机组(DFIG) 混沌控制和滑模控制 同步     

不确定混沌系统的反同步与参数辨识

针对一类混沌系统,提出了一种系统的混沌反同步设计方案,基于该方案,设计一种自适应控制方法,实现了参数不确定系统的混沌反同步和未知参数的辨识.数值模拟结果表明了提出方法的有效性.     

耦合发电机系统的自适应控制与同步

讨论了耦合发电机系统的自适应控制和参数未知时的自适应同步问题.设计了自适应控制器，将耦合发电机系统的混沌轨道镇定到平衡点，并使得两个参数未知的耦合发电机系统达到了混沌同步.数值模拟验证了所设计的控制器的有效性. 关键词： 耦合发电机系统 自适应控制 平衡点 同步     

基于Hamilton模型的永磁同步风力发电系统中混沌运动的H∞控制

针对永磁同步风力发电系统的混沌运动现象, 提出了基于系统Hamilton模型的H_∞控制方案, 使得系统脱离混沌, 运行稳定. 首先将永磁同步风力发电系统模型经过一系列状态变换, 转化为类Lorenz经典数学模型, 并验证了系统在一定参数区域内存在混沌现象. 随后基于Hamilton系统充分利用系统物理结构和无需补偿“无功力”的优点, 建立了混沌系统的Hamilton模型, 并考虑了系统存在外扰情况下的H_∞控制方法. 本文所设计的控制器不仅简单易实现而且反映了系统内部结构以及动态特性的信息. 仿真实验证明了控制器的有效性.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机混沌系统自适应滑模控制

针对部分状态不可测的永磁同步电机混沌系统, 结合自适应滑模控制和扩张状态观测器理论, 提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应混沌控制方法, 取消了系统所有状态完全可测的限制. 通过坐标变换, 将永磁同步电机混沌模型变为更适宜控制器设计的Brunovsky标准形式. 在系统部分状态和非线性不确定项上界均未知的情况下, 基于扩张状态观测器估计系统未知状态及不确定项, 并设计自适应滑模控制器, 保证系统状态快速稳定收敛至零点. 仿真结果表明, 该控制器能够改善滑模控制的抖振问题以及提高系统鲁棒性. 关键词： 永磁同步电机 混沌控制 扩张状态观测器 自适应滑模     

参数未知的统一超混沌系统自适应反同步

文章研究了参数未知的统一超混沌系统的控制与同步问题.首先基于Lyapunov稳定性理论,设计了自适应控制器,证明了该控制器可使参数未知统一超混沌系统渐近稳定于不动点.其次使用自适应反同步方法,设计了自适应同步控制器,实现了参数未知统一超混沌系统的完全同步,最后数值仿真实验进一步验证了所提出方案的有效性. 关键词： 统一超混沌系统 自适应控制器 自适应反同步     

Controlling chaos based on an adaptive nonlinear compensator mechanism

The control problems of chaotic systems are investigated in the presence of parametric uncertainty and persistent external disturbances based on nonlinear control theory. By using a designed nonlinear compensator mechanism, the system deterministic nonlinearity, parametric uncertainty and disturbance effect can be compensated effectively. The renowned chaotic Lorenz system subjected to parametric variations and external disturbances is studied as an illustrative example. From the Lyapunov stability theory, sufficient conditions for choosing control parameters to guarantee chaos control are derived. Several experiments are carried out, including parameter change experiments, set-point change experiments and disturbance experiments. Simulation results indicate that the chaotic motion can be regulated not only to steady states but also to any desired periodic orbits with great immunity to parametric variations and external disturbances.     

基于风扰动预测的阵风减缓最优控制研究

目前大多数阵风减缓控制方法都是等到飞机到达风场之后才起作用,由此带来了时滞与舵面速率饱和等问题。为了解决这一问题,提出了一种基于风扰动预测的阵风减缓控制系统方案。首先,对风扰动预测技术进行了研究,利用二阶互补滤波器实现了一种基于激光测风雷达获取的阵风信息与其它渠道获取的阵风信息的数据融合算法。其次,以某型民用飞机模型为对象,采用LQR方法设计最优状态调节器使得性能指标最小。接着,引入基于风扰动预测的前馈补偿,使得在未来阵风到达时飞机状态要尽可能保持不变。仿真结果表明,基于风扰动预测的阵风减缓最优控制系统能大幅度地减少阵风干扰对飞机法向过载和俯仰角速度的影响,证明了所设计的控制系统方案的正确性和有效性。     

基于Hamilton模型的永磁同步风力发电系统中混沌运动的H∞控制

针对永磁同步风力发电系统的混沌运动现象, 提出了基于系统Hamilton模型的H_∞控制方案, 使得系统脱离混沌, 运行稳定. 首先将永磁同步风力发电系统模型经过一系列状态变换, 转化为类Lorenz经典数学模型, 并验证了系统在一定参数区域内存在混沌现象. 随后基于Hamilton系统充分利用系统物理结构和无需补偿“无功力”的优点, 建立了混沌系统的Hamilton模型, 并考虑了系统存在外扰情况下的H_∞控制方法. 本文所设计的控制器     

THE DYNAMICS OF A VIBROMACHINE WITH PARAMETRIC EXCITATION

The dynamics of a vibration machine with piecewise linear elastic ties under parametric harmonic excitation is investigated. Different designs of elastic elements with periodically time-varying elasticity are described. Specific non-linear features of parametric oscillations in the system under study are revealed (the invariance of parametric vibration regime to possible disturbance of phase co-ordinates, conditions of limitedness of amplitude of parametric vibrations, spectral features of non-linear parametric regimes, etc.). By the utilization of these non-linear effects, a procedure for the design of the main parameters of a parametric vibromachine is proposed.     

台风莫拉克(2009)暴雨过程中位势切变形变波作用密度诊断分析和预报应用

在水平风场切变形变的基础上引入物理量——位势切变形变, 把水平风场的垂直分量和切变形变与广义位温的空间梯度结合起来. 该物理量的二阶扰动被定义为波作用密度, 在局地直角坐标系中推导了能够描述中尺度扰动系统发展演变的波作用方程. 对2009年登陆台风莫拉克引发的暴雨过程进行诊断分析, 结果表明, 台风中心区切变形变向涡度的转化显著, 该转化通过纬向风的经向梯度实现. 纬向风速的经向梯度与广义位温垂直梯度的耦合引起位涡和位势切变形变之间的转化, 以至于位势切变形变和位涡的异常值区分别位于台风环流的外侧和内侧. 波作用密度因能够描述水平扰动风场的垂直切变和切变形变以及凝 结潜热函数扰动梯度而与观测降水联系紧密. 相关统计分析表明, 2009年夏季波作用密度与6 h观测降水存在明显滞后相关性, 对未来6 h降水有一定的指示意义. 另外, 波作用密度通量散度和扰动非地转风位涡是影响波作用密度局地变化的主要物理因素. 基于波作用密度与观测降水的良好相关性, 建立了波作用密度暴雨预报方程. 2009年登陆台风"苏迪罗", "天鹅", "莫拉菲"和"巨爵"的暴雨预报个例分析和长时间序列的ETS评分计算表明, 波作用密度对台风暴雨具有较好的预报效果, 其预报降水能力略优于美国全球预报系统(GFS)的直接降水预报. 关键词： 位势切变形变 波作用密度 波作用通量散度 台风暴雨     

Input shaping and variable structure control for simultaneous precision positioning and vibration reduction of flexible spacecraft with saturation compensation

This paper treats the question of simultaneous robust attitude control and vibration suppression of orbiting spacecraft with flexible appendages. The spacecraft consists of a rigid body and two flexible appendages and the finite dimensional representation of the flexible spacecraft is assumed to be of arbitrary order. Robust nonlinear variable structure control (VSC) strategy integrated with input shaping technique is concerned for the pitch angle control and elastic vibration suppression under actuator saturation limit. More specially, the input shaper is implemented outside of the feedback loop, which is designed for the reference model and achieves the exact elimination of residual vibration; while for the feedback loop, the variable structure controller is designed to make the closed-loop system behave like the reference model with the input shaper in the presence of parametric uncertainty, external disturbances and actuator saturation. To prevent the presence of input saturation from destroying the system performance, a saturation compensator is designed as well for the variable structure attitude control system. For the synthesis of the attitude controller, only the pitch angel and its derivative are used. Simulation results are presented which show that in the closed loop, pitch angel control and elastic mode stabilization are accomplished in spite of uncertainty and external disturbance.     

大气边界层模式中随机参数的反演与不确定性分析

在大气边界层气象中湍流黏性系数是一个很重要的参数,通过直接观测往往无法得到其准确值,仅能通过间接观测获得大致范围.本文选用随机广义Ekman动力近似模式中的湍流黏性系数进行反演研究与不确定性分析.首先利用风速观测数据,并采用基于混沌多项式的集合Kalman滤波方法对系数进行反演,降低其不确定性,缩小可能取值的范围,该方法的核心思想是将集合Kalman滤波方法中求解模式不确定性传播的方法由蒙特卡罗法改为混沌多项式展开,从而避免大规模采样带来的计算资源耗费.然后进行数值实验,结果表明该方法能够有效且快速地求解出湍流黏性的后验概率分布,从而达到降低系数不确定性的目的.根据系数的先验分布计算出风速的先验分布,从而找到风速不确定性大的区域,且揭示了在不确定性大的区域内的观测数据进行系数反演可得到十分明显的效果,这对于观测点位置的选择提供了重要的指导.     

The Measurement-Disturbance Relation and the Disturbance Trade-off Relation in Terms of Relative Entropy

We employ quantum relative entropy to establish the relation between the measurement uncertainty and its disturbance on a state in the presence (and absence) of quantum memory. For two incompatible observables, we present the measurement-disturbance relation and the disturbance trade-off relation. We find that without quantum memory the disturbance induced by the measurement is never less than the measurement uncertainty and with quantum memory they depend on the conditional entropy of the measured state. We also generalize these relations to the case with multiple measurements. These relations are demonstrated by two examples.