孤岛微电网分布式协调无功均分策略

针对微电网中采用逆变器下垂控制的分布式电源时难以实现无功出力合理分配,存在无功环流等安全运行隐患的问题,该文提出一种基于有限时间一致性控制的孤岛微电网分布式协调无功均分策略。该方法在无集中控制器的架构下对无功出力进行均分控制,减少系统无功环流,提高电压质量。相较于传统的一致性策略,所提出的无功均分策略的收敛速度更快,能实现收敛时间及速度的优化,且可适应微电网各种扰动。通过在PSCAD/EMTDC中建立孤岛微电网仿真模型,在多种场景下验证了分布式无功均分策略的有效性和适应性。     

基于扰动观测器的时变负载四旋翼无人机自适应有限时间控制

针对具有未知外部扰动和阻力系数的时变负载四旋翼无人机系统,提出了一种复合有限时间控制策略。首先,通过牛顿-欧拉方法建立了完整的四旋翼无人机数学模型。位置环采用自适应参数校正方法对负载进行估计,并与反步递推控制相结合,在阻力系数未知情况下设计了自适应轨迹跟踪控制器。其次,采用基于扰动观测器的有限时间滑模控制器,并利用Lyapunov稳定性理论进行无人机系统位置环和姿态环渐近稳定和有限时间稳定性验证。最后,通过数值仿真进行验证。结果表明,所提控制器提高了系统的收敛速度,减少了外界扰动对系统的影响。研究方法克服了已有研究要求阻力系数和负载已知的局限性,提高了系统的抗干扰能力,对于增强四旋翼无人机的实际应用性具有一定的参考价值。     

TCP/AWM网络系统的自适应有限时间漏斗拥塞控制

研究了具有外部扰动的TCP/AWM网络系统拥塞控制问题.首先,为了保证队列跟踪误差具有预设的暂态和稳态性能,引入漏斗误差变换对队列跟踪误差进行限制.其次,利用RBF神经网络处理系统中存在的非线性项.结合漏斗控制、有限时间控制、自适应Backstepping技术和RBF神经网络,提出了一种主动窗口管理算法,不仅保证了闭环系统的所有信号是半全局实际有限时间有界的,还使队列跟踪误差收敛到预先给定的漏斗边界内.最后,将本文所提方法与现有的两种同类算法进行了仿真对比,通过得到的仿真结果可以看出所设计的控制器使系统具有更快的收敛速度和更小的超调量,进一步验证了所提方法的可行性和优越性.     

基于虚拟阻抗的微电网分布式无功分配策略

交流微电网孤岛运行时,分布式电源因线路阻抗差异的问题,导致传统下垂控制输出无功功率不能合理分配。为此,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式无功分配策略。分布式控制中,利用动态一致性算法得到无功信息,构建自适应虚拟阻抗以降低因线路阻抗不同造成的功率耦合,实现各分布式电源输出无功功率按容量比例分配。针对下垂控制输出电压偏差问题,引入电压补偿环节,使得输出电压恢复到额定值。所提策略构建的分布式控制无需进行全局通信,仅通过本地控制器与相邻控制器交换信息,即可得到全局无功信息。最后通过不同的案例分析仿真实验,验证了所提控制策略的有效性。     

基于新型双曲正切趋近律的固定/有限时间姿态控制

本文研究了基于一种新型双曲正切趋近律和非奇异固定时间终端滑模面的固定/有限时间姿态控制方法. 对没有外部干扰的航天器姿态控制问题，本文基于双曲正切函数提出了一种新型的固定时间趋近律，该趋近律只需调节控制参数就可保证滑模变量在固定时间内收敛于原点，接着结合非奇异终端滑模面设计了固定时间姿态控制器，保证航天器姿态在固定时间内收敛于原点. 对存在未知外部干扰的情况，设计了双层自适应有限时间滑模观测器估计外部扰动，基于观测器的输出设计了基于非奇异固定时间滑模面与新型双曲趋近律的控制器来对扰动进行补偿. 数值仿真验证了所提控制方法的有效性.      

分布式能源微电网调峰控制方法研究

为了提高分布式能源微电网调峰控制能力,提出基于节点电压幅值调制的分布式能源微电网调峰控制方法。获取电流分布集,得到收敛值,计算出不同调度模式下的稳态电压,得到分布式能源微电网调峰参数,计算分布式能源微电网调峰参数融合结果,构建分布式能源微电网调峰控制模型结合节点电压幅值调制方法,实现分布式能源微电网调峰控制。仿真结果表明,采用该方法进行分布式能源微电网调峰控制的稳定性较好,提高了能源微电网的输出稳定性,并且方法的负荷跟踪能力较强,验证了所提方法的较好实用性。     

基于非奇异终端滑模的单级倒立摆摆角控制

针对扰动因素影响下的单级倒立摆摆角控制问题,设计一种基于非奇异终端滑模的单级倒立摆控制器.首先,通过牛顿-欧拉方法建立系统的模型,并将其表示成状态空间模型形式.然后,为了实现系统输出变量的有限时间收敛,采用非奇异终端滑模控制方法设计系统摆角控制器,同时应用Lyapunov稳定性方法对闭环系统的有限时间稳定进行了证明.最后,对所提控制方法进行了仿真验证,结果表明了所设计控制方法的有效性.     

基于全局快速积分终端滑模的智能车队有限时间纵向控制

针对智能车辆队列纵向协同控制问题,提出一种基于终端滑模和非光滑趋近律的有限时间控制算法以提高车队系统车间距的收敛性能和强队列稳定性。首先,为加快车辆队列车间距误差的收敛速度,实现目标车速的快速跟踪,构建包含车间距误差积分项的全局快速积分终端滑模面(GFITSMS)。其次,针对由外部干扰作用造成的车间距稳态收敛误差,提出连续但不可导的非光滑趋近律(NSRL),并基于提出的GFITSMS和NSRL构建全局快速积分终端滑模控制器(GFITSMC),通过构造Lyapunov函数,分析车队系统的队列有限时间稳定性和车间距误差的快速收敛性。研究结果表明,在首车-跟随(LF)通信拓扑结构下,相较于普通滑模控制器(SMC)和双幂次滑模控制器(DPSMC),所提有限时间控制器使车间距误差收敛时间分别减少了56.3%和50%,误差峰值分别降低了72%和58%。在前车-跟随(PF)通信拓扑结构下,车间距误差收敛时间分别减少了51.4%和48.6%。这表明所提有限时间控制算法在两种不同通信拓扑结构下均能有效地提高车间距误差的快速收敛性能和鲁棒性能,并显著改善由控制器产生抖振导致的车辆频繁加减速现象。     

基于有限时间控制的高超声速飞行器控制律设计

针对高超声速飞行器的飞行控制问题,提出了一种基于有限时间控制技术的控制方法.根据高超声速飞行器纵向模型的特点,将高度控制和速度控制看作2个子系统分别设计控制器.采用非线性动态逆与有限时间控制技术相结合的方法,分别设计了速度控制器和高度控制器.速度控制器设计时考虑了发动机的动态,使得飞行速度在有限时间内收敛到给定值.飞行...     

输入受限非线性系统的自适应零误差跟踪控制

针对非线性系统面临的不确定动态、未知外部扰动和输入受限问题，提出了一种考虑输入饱和的零误差跟踪控制器。首先将系统的未建模动态和外部扰动综合为有界的“总扰动项”，进而设计控制律和自适应律补偿这一扰动项，使跟踪误差渐进收敛至零而不仅仅收敛至有界的紧集内。相比于传统的考虑不确定动态和外部扰动的非线性控制方法，所提控制方法的控制器结构更加简单，跟踪精度更高。此外，通过设计辅助误差补偿系统，使得控制器能较好地应对输入饱和情形，在饱和情形消失后，补偿信号能够渐进收敛至零。最后，通过仿真验证了所提方法的有效性。     

接近非合作目标的航天器相对轨道有限时间控制

针对快速接近非合作目标航天器任务,提出了一种基于观测器的相对轨道有限时间控制算法．首先,基于非奇异的终端滑模技术,设计了一种有限时间控制器．该控制器可使追踪航天器与目标航天器的相对位置和速度在有限时间内达到期望值．其次,考虑到非合作航天器的逃逸机动,在控制器中引入了一种有限时间观测器,该观测器可在有限时间内估计出目标的逃逸加速度,从而保证闭环系统的全局有限时间收敛．最后,通过数值仿真验证了该控制算法的有效性．     

分布时滞网络控制系统的非脆弱L2-L∞ 控制

为了解决带有分布时滞的不确定网络控制系统中网络通道存在的时延、丢包以及控制器存在参数摄动等问题,提出了具有分布时滞和网络诱导时滞的非脆弱L2-L∞控制器设计方法。通过选取时滞依赖的Lyapunov 函数,构造自由权矩阵进行鲁棒稳定性分析,推导出保证闭环控制系统渐近稳定的L2-L∞性能判据。利用线性矩阵不等式( LMI: Linear Matrix Inequality) 技术将L2-L∞控制器设计问题转化为LMI 的凸优化问题。最后,数值仿真的对比结果验证了所设计的控制器不仅可使开环发散的系统在满足给定的性能指标下闭环渐近稳定,而且与无参数摄动的常规控制器相比,非脆弱控制器的收敛效果更好。     

随机时滞非完整系统的自适应控制器设计

本文处理具有随机时滞的非完整系统的控制器设计问题。目标是对这类随机时滞非完整系统通过应用非连续控制,设计一个依概率全局渐进稳定控制器。基于第一个子系统的输出测量的切换控制方案的应用得到系统渐进稳定。应用基于建设性操作的积分反推技术来设计控制器。系统的依概率渐进稳定得到实现。仿真算例进一步证明了设计过程的有效性。     

考虑网络攻击的微电网弹性分布式控制策略

为了提升攻击检测和隔离响应的速度,降低对系统的负荷,提出了一种针对网络攻击的微电网弹性分布式控制策略。首先分析了3种类型的时变网络攻击对对通信链路、局部控制器和主控制器的影响。然后提出了一种弹性分布式控制策略,使得每一个参与者都能及时、迅速地检测和隔离损坏的链路和控制器。在控制策略中引入开关频率随机的非周期间歇控制机制,从而提升微电网系统对连续攻击的鲁棒性。最后通过仿真平台对提出的方法进行验证。结果表明:该分布式控制策略能够在不妨碍微电网正常运行的情况下,及时准确地检测和隔离网络攻击。     

基于非线性干扰观测器的无人平台有限时间镇定控制

研究了存在模型不确定性和外界干扰工况下的非完全对称无人平台有限时间镇定控制问题.考虑模型参数矩阵的非对角线元素存在非零项,仅通过一次微分同胚变换即将原模型化为级联系统形式,简化了计算步骤;基于此级联系统借助终端滑模和反步控制方法设计了有限时间收敛控制器,解决了传统反步滑模控制器收敛速度缓慢的问题;通过引入1阶低通滤波器,对镇定控制器结构进行了优化,避免了执行器陷入"饱和";基于非线性干扰观测器对外界干扰及系统不确定性进行平滑估计和补偿,无需明确知道估计误差的上界即有效提高了控制器的鲁棒性.最后基于Lyapunov理论证明了闭环系统具有均方意义稳定性并进行了数值仿真,仿真结果验证了控制器的有效性和鲁棒性.      

一类分数阶超混沌系统的自适应有限时间控制

为实现带有不确定参数的分数阶超混沌 Lorenz 系统的自适应有限时间控制, 采用分数阶微积分的相关引 理及有限时间 Lyapunov 原理, 设计了一个自适应有限时间控制器。 该方法将整数阶混沌系统的有限时间控制 方法拓展到阶次小于 1 的分数阶混沌系统, 数值仿真验证了该控制器的准确性及有效性。 该方法简单有效, 可使系统的状态变量在有限时间内收敛到平衡点, 收敛速度较快, 具有良好的鲁棒性能。     

双馈式风电机组的自适应Super-twisting功率控制

针对使用双馈式感应发电机的风电机组易受电网电压波动、外界风速干扰影响等问题,提出了一种自适应Super-twisting功率控制方法。该方法实现了风电系统随着系统工作的区域(由风速大小所决定)而变化,即在部分负荷区域优化有功功率,在全负荷区域限制有功功率。同时在不同的区域根据需要调节无功功率达到补偿功率因数的控制目标。该方法具有易于实现、鲁棒性强的优点和自适应控制增益可调的特点,适用于带有外界干扰以及参数时变的非线性系统。通过仿真证明,以该方法设计的控制器应用于双馈式风力发电系统中控制有功功率和无功功率具有良好的鲁棒性能,且抖振得到降低,滑模变量在有限时间内迅速收敛于滑模面。     

约束闭环系统的虚拟参考反馈校正控制

采用虚拟参考反馈校正控制方法,通过最小化由一簇输入/输出观测数据组成的L2范数的代价函数来设计控制器;对于含有椭球约束不等式条件的非线性优化问题,将目标准则函数和两约束条件转化为线性矩阵不等式形式,采用椭球优化迭代算法产生一系列体积逐渐减小的椭球序列,并最终收敛于一个最优解,同时,推导出椭球优化迭代算法所需迭代次数的一个上界;针对椭球优化迭代算法的初始化,提出一种基于凸优化理论水平集的初始椭球选取策略,采用仿真算例验证了所提出方法的有效性.结果表明：采用虚拟参考校正控制来设计闭环系统中的2个控制器时,可以得到较为准确的控制器参数估计值;采用椭球优化算法可以得到较快的收敛速度.     

基于多智能体系统的微电网安稳控制策略

随着新能源渗透率不断提高,微电网在分布式能源(distributed energy resources, DERs)运行控制中的作用日益凸显,但分布式能源的接入会给微电网的运行带来扰动。为此,本文提出了一种基于多智能体系统 (multi-agent system,MAS) 的两级分散协调控制方案来保证微电网的高安全性和稳定性。上层智能体基于Petri网(petri-net, PN),针对各类能源的不同工作模式,构建DERs的PN模型,并以PN模型设计协调逻辑控制指令集,通过网格自适应直接搜索过滤算法 (mesh adaptive direct search filter algorithm, MADSFA) 选择最佳的协调逻辑控制指令。下层智能体负责局部连续控制,针对不同功率特性DERs的逆变器,分别采用不同的下垂控制策略。为保证暂稳态下微电网的稳定性,在逆变器和下垂控制器之间增设预设性能控制器,以确保逆变器的输出功率误差无论是在暂态还是稳态的情况下均能稳定在预设误差范围以内。同时为提高微电网系统的稳定性,两层之间的交互采用主从和无固定主从相结合的通信模式,这种交互机制提高了MAS在系统的实时监控过程中的时效性和灵活性。最后,仿真结果验证了基于MAS两级分散协调控制策略的有效性。