Boost变换器状态反馈精确线性化控制

采用状态空间平均建模方法,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型。从理论上证明了所建立的系统模型满足状态反馈精确线性化的能控性条件和对合条件,推导出所构造的非线性输出函数, 得到非线性状态反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化;详细分析了反馈系数的选取。最后为验证所提控制方案的优越性与无源性控制方法进行了数值仿真对比分析,仿真结果显示,基于本控制方法的系统性能优越,各项性能指标均优于无源性控制方案。     

单电感双输出Buck变换器的非线性控制方法研究

为了减小单电感双输出Buck变换器输出支路间的交叉影响,提出了基于精确反馈线性化的滑模变结构控制。以工作于电感电流连续导电模式的单电感双输出Buck变换器为研究对象,介绍了其工作原理和开关状态,建立了仿射非线性模型,在此基础上,将滑模变结构控制应用于精确反馈线性化控制,得到系统的非线性控制律,弥补了精确反馈线性化对精确数学模型依赖的缺陷,提高了系统鲁棒性。仿真结果表明,所提控制方法比传统的峰值电流型控制方法具有更好的调节性能,并能有效地减小系统的交叉调节。最后,由设计的实验电路进一步验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

水轮机模型的精确线性化

基于非线性微分几何控制理论,本文给出了水轮发电机组模型的精确线性化过程。同时,从理论上证明了系统满足状态反馈精确化的条件,推导出了非线性系统的反馈规律,实现了原系统的状态反馈精确线性化。     

状态反馈非线性TCR无功补偿系统仿真研究

建立了带有TCR的单机无穷大系统的非线性状态方程,用以简化和模拟实际电力系统。在此基础上运用状态反馈精确线性化方法将上述系统精确线性化,并得出了TCR的非线性控制规律。为了验证控制策略的正确性,借助ARENE数字仿真软件予以实现。结果分析表明由于该方法考虑了电力系统的非线性特性,可以动态补偿输电系统中的无功功率并同时起到稳定电压的作用,并且在负载发生变化时仍能保证其有效性。     

三相电压型PWM整流器的反馈线性化和滑模控制

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了仿真对比.结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

混动电动轮自卸车电制动非线性变结构励磁控制

针对混动电动轮自卸车(HMDT)电制动励磁控制非线性和负载干扰较大的时变不确定性,对整车稳定性特别是电池寿命的影响,提出一种反馈精确线性化控制与滑模控制相结合的非线性变结构控制(NVSC)励磁控制策略.建立电制动励磁控制SISO二阶非线性模型,对模型精确线性化处理;应用滑模变结构控制设计了转速闭环励磁控制器,考虑矿山恶劣工况下为了削弱系统抖振、保证车速和制动电流稳定,设计了Luenberger负载干扰状态观测器.MATLAB仿真与实验结果表明:NVSC控制器相比PID控制除了具有动态性能好、响应快等优点外,在负载干扰波动下,电机转速和制动回馈电流保持稳定,系统鲁棒性好,保证了HMDT电池寿命和整车稳定.     

三相电压型PWM整流器的反馈线性化解耦模型和仿真

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器的非线性数学模型,应用非线性系统反馈理论,推导出其对应的非线性坐标变换矩阵,得到了三相电压型PWM整流器的状态反馈精确线性化模型,由此提出了无功功率和有功功率的解耦控制策略．仿真结果表明,该控制策略能较好地实现三相电压型PWM整流器的解耦控制,具有较好的动态特性．     

统一混沌系统的状态反馈精确线性化解耦控制

首先基于非线性系统的微分几何理论,推导出统一混沌系统坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式,得到了不带输出的统一混沌系统精确线性化模型,然后采用线性系统中最优控制理论,成功地将统一混沌系统的混沌状态控制到某个不稳定平衡点,数值仿真验证了该方法的有效性.     

基于微分几何的非线性汽车悬架主动控制

汽车悬架是复杂的非线性系统,采用传统的近似线性化方法得到的模型不够精确,文章建立了1/4车悬架系统非线性振动模型,应用基于微分几何理论的精确线性化方法,通过恰当的坐标变换和非线性状态反馈将系统简化为一线性系统,实施线性最优控制策略解得控制器。作为比较,建立了传统的近似线性化1/4车悬架系统的模型,应用线性最优控制策略获得控制器。最后将这2个控制器的控制效果进行仿真比较,结果表明前者效果较好。     

连续搅拌釜反应系统的预测控制算法

研究了具有强非线性、时变时滞、信号抖振等复杂特性的连续搅拌釜(CSTR)反应过程,提出了一种非线性鲁棒模型预测控制方法.首先在温度平衡点反馈线性化CSTR非线性模型,提出性能指标函数和李雅普诺夫函数进行稳定性分析.其次建立预报方程并引入松弛变量,应用线性矩阵不等式(LMI)技术处理鲁棒模型预测控制系统,在控制输入信号有界的条件下,获得了系统稳定性的充分条件,并给出了相应的系统性能指标的半定规划算法.最后,通过系统MATLAB仿真实验,说明了所提理论的正确性和算法的正确性、优越性.