线性凸多面体不确定离散系统保性能控制

分析了线性凸多面体不确定离散系统的保性能控制问题.基于参数依赖lyapunov稳定性理论,给出了凸多面体不确定离散系统具有保性能控制器的充分条件和保性能控制器的设计方法.这些条件和设计方法都可以通过验证描述不确定域顶点的线性矩阵不等式组的可行性来得到验证.数值仿真实例验证了本文使用方法的有效性.     

基于线性变参数的船舶运动H∞控制及仿真

为确定船速变化对船舶操纵控制的影响,提出线性变参数H∞航向控制算法.通过变量代换,得到显含船速项的Nomoto船舶运动方程,以船速作变参数,转换为连续线性变参数系统方程.将其凸分解为多胞表示,利用线性矩阵不等式方法,对多胞的各顶点分别设计满足H∞性能和动态特性的输出反馈航向控制器,综合顶点控制器得到具有同样多胞结构的全局连续变增益控制器.仿真结果表明,该控制器能有效控制船舶航向.     

线性凸多面体不确定离散系统保性能控制

分析了线性凸多面体不确定离散系统的保性能控制问题。基于参数依赖lyapunov稳定性理论，给出了凸多面体不确定离散系统具有保性能控制器的充分条件和保性能控制器的设计方法。这些条件和设计方法都可以通过验证描述不确定域顶点的线性矩阵不等式组的可行性来得到验证。数值仿真实例验证了本文使用方法的有效性。     

CCM Buck变换器的精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在CCM Buck变换器仿射非线性模型的基础上,推导出了对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到了Buck变换器的精确反馈线性化模型。在此模型的基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计了滑模变结构控制器.对比研究表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,表现出更强的鲁棒性.     

超空泡航行体LPV鲁棒变增益控制

针对超空泡航行体动力学模型存在强非线性及耦合等特点,提出一种基于松弛变量的线性参数变化(LPV)系统鲁棒变增益控制器设计方法.通过对系统中非线性滑行力进行分析变换,将非线性系统转换为含有变参数的线性参变系统,由调度策略得到其多胞形描述形式.为降低系统保守性,在多胞形各顶点设计控制器时引入松弛变量,实现系统矩阵与李雅普诺夫函数解耦,将各顶点控制器进行插值综合后得到依赖参数调节的系统全局控制器.仿真结果表明:所设计的控制器能够使系统快速准确地跟踪给定指令,同时对外界干扰具有一定的鲁棒性.     

恒定导通时间控制Buck变换器电感和负载电阻的稳定性机理

恒定导通时间(constant on-time,COT)控制Buck变换器的稳定性不仅受输出电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)的影响,还受电感和负载电阻的影响。为了研究电感和负载电阻的稳定性机理,建立了COT控制Buck变换器的分段线性模型。利用分岔图、特征根轨迹研究了输出电容ESR较小时COT控制Buck变换器随电感和负载电阻变化时的动力学特性。结果表明,随着电感减小或负载电阻增大,Buck变换器由阵发混沌状态经边界碰撞分岔进入到稳定的电感电流断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)周期1状态。进一步,推导了确保变换器稳定工作的电感和负载电阻的临界表达式。最后,数值仿真和理论分析得到了实验结果的验证。研究结果可以有效地指导COT控制Buck变换器的电路参数设计。     

基于Buck变换器T-S模型的模糊滑模控制器的设计

为了解决Buck变换器非线性特征在控制器设计中带来的困难,在电感电流连续模式下,构建了Buck变换器的T-S模糊模型;同时考虑到系统参数摄动和外部扰动等因素,在T-S模糊模型的基础上,利用Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(LMI)方法构造全局模糊滑模面,并设计模糊滑模控制器.仿真结果表明:应用模糊滑模控制器的Buck变换器的上升时间和调节时间均在15ms左右,跟踪效果好,抗扰性强,具有良好的动态性能.     

Buck型DC-DC变换器终端滑模PD控制设计

为进一步提高Buck型DC-DC变换器的稳态性能和动态性能,将PD控制引入到Buck型DC-DC变换器终端滑模控制环节。通过基尔霍夫定律建立Buck电路的状态空间模型,实现Buck型变换器的基本电压调节功能,用PD控制优化终端滑模的滑模面形式,设计终端滑模控制器,使之满足Lyapunov稳定方程,并在Matlab中仿真对比分析终端滑模和终端滑模PD控制器下Buck电路的性能。仿真结果表明,所设计的终端滑模PD控制器具有良好的鲁棒性、稳定性和动态性能。与单纯的终端滑模控制相比,输出电压更接近于理想输出电压,具有更小的超调量和响应时间。     

一种离散系统H_∞ PI控制器设计方法

针对多变量线性离散系统,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出一种满足H∞性能指标的保守性低的离散PI控制器设计方法.以脉宽调制(PWM)型DC-DC(升压模块)变换器为例,设计控制器,并搭建MATLAB simulink模型.仿真结果表明在输入电压和负载参数变化时,该控制器能使系统具有较好的输出品质.     

时变采样周期网络化系统混合鲁棒H2/H∞控制

针对存在时变采样周期和时延的网络化控制系统,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下控制问题.通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立了离散时间凸多面体不确定系统模型.利用矩阵不等式方法,设计了满足混合鲁棒H2/H∞性能的控制状态反馈控制器.对不稳定的连续时间系统,该控制器能使闭环系统保持渐近稳定并对外界干扰具有良好的抑制性.控制器存在的充分条件和具体参数通过求解线性矩阵不等式给出,计算简单.数值仿真结果表明所设计控制器的有效性.     

Buck变换器混杂动态系统的能控性和能达性

尝试在Buck变换器的能控性和能达性研究中引入混杂动态系统和切换线性系统的概念．首先建立Buck变换器的切换线性系统模型;然后根据该模型的特点,给出系统矩阵定常、输入矩阵切换的切换线性系统的能控性和能达性定义和定理,并严格证明了Buck变换器的能控性和能达性;最后讨论了能控性和能达性与输出能控性的关系,指出能控性、能达性和输出能控性是一致的,同时对Buck变换器的能控性进行实验验证,结果表明,在负载阶跃变化的情况下,变换器的输出完全可以控制并且稳定在设计值,这和Buck变换器作为切换线性系统模型的能控性分析结果是一致的．本文的研究方法也可用于其他功率变换器的能控性和能达性的研究．     

多螺旋桨浮空器的抗饱和控制器设计

针对执行机构受不对称约束的多螺旋桨浮空器,采用直接法和间接法设计了抗饱和控制器,通过线性变换将不对称约束转换为对称约束,利用广义扇形条件处理饱和非线性,采用2次Lyapunov方程分析饱和受限闭环系统的L2性能,给出了基于线性矩阵不等式(LMI)的综合条件,并将抗饱和控制器设计转化为LMI的凸优化求解问题,采用现有的YALMIP工具箱进行求解,分别给出采用直接法和间接法设计的抗饱和稳定控制器的仿真结果,以验证2种控制器设计方法的有效性.     

直流变换器的区域极点配置鲁棒PID控制算法

为提高直流变换器对干扰及不确定因素的鲁棒性,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒PID控制器算法.PID控制器的参数应用区域极点配置(RPA)的方法来整定.考虑受控系统需对干扰具有鲁棒性,将PID控制和H_∞控制相结合,以LMI形式给出H_∞PID控制器的可解性条件.设计的控制器使得闭环系统满足闭环极点分布在指定区域内以获得期望的动态特性,以及对外部噪声的抑制具有最大H_∞鲁棒性能界.此外,该控制器设计方法也可应用于参数不确定的多胞型直流变换器系统.Buck变换器的确定和不确定系统的仿真实验验证了该控制算法的正确性和有效性.     

滑模控制双向Buck变换器的研究

针对滑模控制策略快速动态响应和良好的稳态特性，提出了基于滑模控制的双向同步Buck电路电感电流反向连续工作方式，并对滑模控制进行了深入分析，讨论了滑模的存在条件，确定了滑模面方程，结合滞环控制设计了滞环滑模控制器，滑模控制方案能有效克服系统参变量变化和外部扰动，充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点，最后给出了实验结果验证上述分析。     

Boost-Buck型DC/DC变换器的滑模控制

文章基于 Boost- Buck电路 ,采用滑模变结构控制 ,设计了一个 1 .1 k W的升 -降压型 DC/DC变换器。该滑模控制器由两个独立的控制器组成 ,分别控制升压环节、降压环节 ,根据电路状态动态调节 ,互不影响。该控制方案能有效地克服输入电压、负载扰动及参数摄动 ,充分发挥了滑模控制快速响应、鲁棒性强等优点 ,并且实现简单、控制灵活 ,具有很好的实际应用价值。计算机仿真结果证实了理论分析与设计的正确性。     

PWM整流系统模糊逻辑控制研究

针对三相电压源PWM整流双闭环控制系统中电压外环控制器动态响应速度快的要求,按照模糊逻辑控制器的原理,根据系统输出直流母线电压误差和电压误差变化率提出并设计一种模糊逻辑电压控制器,从而得到控制器的比例积分系数．在Matlab环境下建立了仿真模型,进行了系统带载启动、增加负载以及减小负载情况下进行了传统PID控制和基于模糊逻辑控制情况下系统输出直流电压的超调量和响应时间的对比实验．结果表明：这种控制方法在不改变系统的拓扑结构,不增加控制器的实现难度的情况下,在PWM整流系统中使用模糊逻辑控制,能改善系统的动态性能,抑制动态响应过程中的超调量,提高系统动态响应速度．     

同时改善系统稳定和电压特性的变结构励磁控制器

依据非线性变结构控制理论,提出一种新的励磁控制器的设计方法。应用该方法设计的变结构励磁控制器,在有效地改善电力系统功角稳定性的同时,还可以改善发电机端电压的动态特性。该控制器对系统工作点的变化具有鲁棒性。仿真结果表明:该种控制器与已有的PSS控制相比,在改善系统稳定性的同时,改善了发电机端电压的动态特性     

Buck型DC-DC变换器中单输入模糊控制器的设计与实现

提出了一种简化的用于数字控制DC-DC变换器的模糊控制算法——单输入模糊控制算法.通过在算法中引入符号距离法,将常规模糊控制算法中的2个输入简化为单个输入,从而使相应的模糊规则条数明显减少.在此基础上,采用FPGA设计了单输入模糊控制器,并进行了系统验证.测试结果表明,在输入电压为2.7～3.5 V、输出电压为0.8～1.5 V的Buck型DC-DC开关变换器中,系统的建立时间小于150 ms,稳态误差小于10 mV.与常规模糊控制器相比,这种单输入模糊控制器具有设计、调节和硬件实现简单等优势,因而有望在数字控制DC-DC变换器中得到广泛应用.     

本质安全型Buck变换器的电感电流分析

分别对Buck变换器工作在连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)时的电感峰值电流进行了分析,指出无论变换器工作在CCM还是DCM,其电感峰值电流均随输入电压的增大而增大,随负载电阻和电感的增大而减小。得出在给定输入电压和负载变化范围内,在最高输入电压和最小负载电阻时,且变换器工作在CCM下的最大峰值电感电流就是变换器在整个动态工作范围内的最大电感电流。最后仿真结果验证了理论分析的正确性。