单相H桥逆变器单极性正弦脉宽调制下的分岔及混沌行为研究

本文研究了单相H桥逆变器在单极性正弦脉宽调制下的分岔和混沌行为, 建立了系统在比例控制下的一阶离散映射模型, 采用分岔图、折叠图和Lyapunov指数谱分析了比例系数k对系统性能的影响, 通过Matlab/Simulink仿真得到了不同比例系数下的时域波形图, 验证了理论分析的正确性. 最后运用分岔图研究了输入电压E、负载电阻R和电感L等外部参数变化时 变换器中存在的非线性行为. 本文将单相H桥逆变器的混沌研究从双极性正弦脉宽调制转向单极性正弦脉宽调制, 使之更具实用性, 研究结果对于正确设计和调试单相H桥逆变器具有重要的指导意义和应用价值. 关键词： 单相H桥逆变器 单极性调制 离散迭代映射 分岔和混沌     

H桥正弦逆变器的快变和慢变稳定性及混沌行为研究

正弦逆变器是一个时变非线性系统,存在快变和慢变两种尺度的稳定性.以比例控制一阶H桥正弦逆变器为例,引入了快变和慢变两种尺度,建立了H桥正弦逆变器的快变和慢变离散模型.针对快变稳定性,提出了折叠图和功率谱分析方法;针对慢变稳定性,提出周期时变非线性离散系统慢变平衡点定义和慢变稳定性定理,指出了慢变不稳定是周期时变系统混沌行为的有效判据.研究表明,所提出的方法能够很好地分析正弦逆变器出现的快变和慢变不稳定现象及混沌行为. 关键词： 周期时变离散系统 H桥正弦逆变器 快变不稳定 慢变不稳定     

一种单相H桥光伏逆变器混沌控制方法

比例积分调节单相H桥光伏逆变器存在复杂的分岔与混沌等非线性行为,这些非线性行为会大大增加输出电流的谐波含量,降低系统运行的稳定性与供电可靠性.现有的混沌控制方法存在建模复杂、控制系数难以确定等问题.针对于此,本文提出了一种改进指数延迟反馈控制方法.该方法首先利用系统输出电流与其自身延迟的差值形成反馈信号,然后将该反馈信...     

基于周期性扩频的单相H桥逆变器非线性现象的研究

将周期性扩频技术用于变换器中来抑制其电磁干扰和噪声已经得到了论证并被广泛的应用, 但却忽略了其中的非线性现象. 在分析了周期性扩频技术和单相SPWM-H桥正弦逆变器的精确频闪映射模型的基础上, 研究了采用周期性扩频技术的单相H桥正弦逆变器的分岔和混沌现象, 建立了H桥正弦逆变器扩频后的离散模型, 通过时域图、折叠图、分岔图及李雅亚普诺夫指数谱对其非线性现象进行了分析. 研究表明, 扩频后的H桥正弦逆变器在进入非线性区域后更容易进入混沌区, 并且周期扩频的频率会对系统产生初始分岔点的位置产生影响. 关键词： H桥逆变器 周期性扩频 分岔 混沌     

单相三电平H桥逆变器分岔现象的研究

三电平逆变器相较于传统的两电平逆变器具有输出电压谐波畸变率小、开关管电压应力小等优点,因而在大功率场合受到了越来越多的关注. 本文针对一种复合式单相三电平逆变器,对其中的分岔和混沌现象进行了深入的研究,建立了电流闭环比例控制下的一阶离散模型,得到了不同时间段内的频闪映射模型. 以比例系数k,负载电阻R,负载电感L及输入电压E为变化参数,研究了三电平逆变器的分岔现象：通过分岔图和李雅普诺夫指数谱分析了慢变尺度下比例系数、负载电感、负载电阻和输入电压对系统动态性能的影响;通过折叠图直观地观测到了快变尺度下不同比例系数、负载电感所导致的分岔过程. 最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型,得到了电流闭环比例控制时电流i的时域波形,仿真结果与理论分析相一致. 研究表明,正确选择单相三电平逆变器的电路参数对于其稳定运行具有重要意义. 关键词： 三电平逆变器 频闪映射 分岔 混沌     

基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

广义Hénon映射的滑模变结构控制同步

基于可线性化的非线性离散变结构跟踪控制方法实现了广义Hénon映射混沌系统的同步.广义Hénon映射的混沌吸引子比Hénon映射的混沌吸引子要复杂得多,对于保密通信来说,这种复杂性正是所期望的.提出的同步方法允许参数有适当的失配程度,这对工程实现是非常有利的,理论分析和仿真结果证实了该方法的有效性 关键词： 广义Hénon映射 混沌 同步 变结构控制     

参数不定的旋转圆盘在有界扰动下混沌振动的滑模变结构控制

为了消除具有不确定参数的旋转圆盘横向混沌振动,克服其对整个系统及工作状况的不利影响,假设作用在旋转圆盘上的集中力不确定且有界,并鉴于干扰的普遍存在性,对有界扰动下的旋转圆盘横向振动的四维非线性方程进行了复杂动力学特征分析,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图,这些特征加深了对其的认识,同时也证明该四维动力系统含有混沌吸引子.为了保证系统控制的鲁棒性,利用滑模变结构法,将旋转圆盘从混沌轨道先后控制到任意固定点和周期轨道,并用MATLAB模拟验证其有效性.结果证明,用滑膜变结构法能够使系统严格地跟 关键词： 旋转圆盘 混沌 滑模变结构控制 有界扰动     

一种改进的AUVs变结构滑模控制策略研究

针对现有的变结构滑模控制切换面单一性会导致系统状态在原点处收敛缓慢的缺陷,对自主式水下机器人(AUVs)变结构滑模控制设计了折线型的切换面,并且进一步改进实现了速度控制和定点定速控制。改进的切换面由斜率不同的自线段构成,并在拐点处通过S型函数光滑过渡。将切换面的斜率减小到0时,则可以实现速度控制,同时为了消除速度控制的稳态误差,引进了采用能智积分方法的积分项。最后在某AUV上进行仿真实验,结果证实了应用折线型切换面可以减少控制系统的上升时间,提高反应速度;速度控制的稳态误差接近0,并很好地实现定点定速的控制效果。该方法可以有效用于AUVs的控制。     

用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制

通过增加外腔反馈式半导体激光器的激光反馈时间，使系统处于混沌状态，再采用滑模变结构控制方法实现这种激光器的混沌控制.该方法的优点是系统既能很快地获得稳定的输出激光，又能根据工程需要实现激光输出功率强度的灵活调整.理论分析和数值计算结果表明控制结果具有很强的稳定性和鲁棒性.研究结果对改善实际激光系统稳态输出的快速性、输出功率的灵活可调性和能量转换效率有较好的参考价值. 关键词： 混沌 外腔反馈式半导体激光器 滑模变结构控制 外腔长度     

Comparison of performance between bipolar and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation in a digitally controlled H-bridge inverter system

By deriving the discrete-time models of a digitally controlled H-bridge inverter system modulated by bipolar sinu- soidal pulse width modulation （BSPWM） and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation （UDFSPWM） respectively, the performances of the two modulation strategies are analyzed in detail. The circuit parameters, used in this paper, are fixed. When the systems, modulated by BSPWM and UDFSPWM, have the same switching frequency, the stabil- ity boundaries of the two systems are the same. However, when the equivalent switching frequencies of the two systems are the same, the BSPWM modulated system is more stable than the UDFSPWM modulated system. In addition, a convenient method of establishing the discrete-time model of piecewise smooth system is presented. Finally, the analytical results are confirmed by circuit simulations and experimental measurements.     

数字控制单相全桥电压型逆变电路的改进离散迭代模型

针对数字控制单相全桥电压型逆变电路的非线性动力学特性分析,本文建立了一种改进离散迭代模型. 改进离散迭代模型结合了平均模型和传统离散迭代模型的优点, 能够精确分析数字控制延时以及采样保持过程对系统非线性动力学特性的影响, 可以在保证精确度的前提下显著降低离散迭代建模过程的复杂程度.本文以LC滤波器电容电压外环、电感电流内环反馈加给定电压前馈的数字控制系统为例,建立了数字控制单相全桥电压型逆变电路的改进离散迭代模型,采用新模型分析了系统的非线性动力学特性,并准确预测了系统的稳定范围以及失稳现象. 最后,利用SIMULINK仿真模型和物理实验验证了改进离散迭代模型的正确性和有效性. 关键词： 单相全桥逆变电路 离散迭代模型 数字控制 分岔     

Spatiotemporal chaos synchronization of an uncertain network based on sliding mode control

The sliding mode control method is used to study spatiotemporal chaos synchronization of an uncertain network.The method is extended from synchronization between two chaotic systems to the synchronization of complex network composed of N spatiotemporal chaotic systems.The sliding surface of the network and the control input are designed.Furthermore,the effectiveness of the method is analysed based on the stability theory.The Burgers equation with spatiotemporal chaos behavior is taken as an example to simulate the experiment.It is found that the synchronization performance of the network is very stable.     

一种新颖的滑模非线性比例积分混沌控制方法

一种新颖的滑模非线性比例积分控制方法（SMNPIC）被提出用于高精度驱动一类时变不确定混沌系统到任意期望轨道。SMNPIC区别于以前的滑模控制技术之处在于滑动模的一个非线性比例积分函数被包含在控制率中，因此不仅稳态误差和高频抖振都被减小，同时鲁棒性和快速性也能被保证。此外，SMNPIC实际上能被作为一类非线性PID控制器，不仅仅跟踪误差及其直到n-1阶微分被考虑，而且跟踪误差的积分也被考虑，因此有比传统PID更多的有用信息能被使用，因此更好的动静态特性能被获得。通过不确定Duffing-Holmes系统的仿真实例证实了SMNPIC用于混沌控制能获得好的性能。     

Symmetrical dynamical characteristic of peak and valley current-mode controlled single-phase H-bridge inverter

Complex dynamical phenomenon was studied in the single phase H-bridge inverter which was controlled by either a peak current or a valley current. The state functions and the discrete iterative map equations were established to analyze the dynamical phenomenon in the single phase H-bridge inverter. The dynamical characteristics of the single phase H- bridge inverter, such as time domain waveform diagram, bifurcation diagram, and folding map, were obtained by using the numerical calculation when the circuit parameters varied in specific range. Moreover, the simulation results were obtained by using the OrCAD-PSpice software to validate the numerical calculation. Both the numerical calculation and the circuit simulation show that the symmetrical dynamical phenomenon occurs in the single phase H-bridge inverter controlled by the peak current or the valley current.     

Chaos synchronization of a chain network based on a sliding mode control

A sliding mode control approach is proposed to implement the synchronization of the chain tree network. The doublescroll circuit chaos systems are treated as nodes and the network is constructed with the state variable coupling. By selecting a switching sliding surface, the chaos synchronization of the network is achieved with one control input only. The stability analysis and the numerical simulations demonstrate that the complete synchronization in a chain network can be realized for all nodes.     

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     

Bifurcation and chaos in high-frequency peak current mode Buck converter

Bifurcation and chaos in high-frequency peak current mode Buck converter working in continuous conduction mode(CCM) are studied in this paper. First of all, the two-dimensional discrete mapping model is established. Next, reference current at the period-doubling point and the border of inductor current are derived. Then, the bifurcation diagrams are drawn with the aid of MATLAB. Meanwhile, circuit simulations are executed with PSIM, and time domain waveforms as well as phase portraits in i_L–v_C plane are plotted with MATLAB on the basis of simulation data. After that, we construct the Jacobian matrix and analyze the stability of the system based on the roots of characteristic equations. Finally, the validity of theoretical analysis has been verified by circuit testing. The simulation and experimental results show that,with the increase of reference current I_(ref), the corresponding switching frequency f is approaching to low-frequency stage continuously when the period-doubling bifurcation happens, leading to the converter tending to be unstable. With the increase of f, the corresponding Irefdecreases when the period-doubling bifurcation occurs, indicating the stable working range of the system becomes smaller.     

RCLSJ约瑟夫森结混沌系统的鲁棒自适应滑模控制

讨论了具有不确定参数和外界扰动的非线性电阻-电容-电流分路结模型(RCLSJ)混沌系统的广义控制问题。基于Lyapunov稳定性理论和滑模变结构控制方法,设计了鲁棒自适应滑模控制器,使得RCLSJ混沌系统能以任意比例因子追踪期望的参考信号。该方法不需要预先知道不确定参数和外界扰动的上下界,在控制器中引入一类简单的自适应律,用以在线估计参数和界值。该控制方法对参数不匹配和外界扰动具有较强的鲁棒性。数值仿真表明了该方法的有效性。