交直流并联输电系统的非线性鲁棒控制

针对含有常参数不确定性的交直流输电系统，使用自适应逆推方法设计了直流系统的非线性鲁棒控制器，基于该方法的设计，无需对原系统进行反馈线性化，并能保证闭环误差系统的渐近稳定，设计过程表明逆推方法设计的控制器拥有更优越的性能。     

基于未知Prandtl-Ishlinskii回滞的一类不确定非线性系统自适应逆控制

针对带有回滞驱动的一类不确定非线性系统,通过把Prandtl-Ishhnskii模型分解为一个离散的Prandtl-Ishlinskii算子和一个小的有界误差项,采用反步递推的设计方法,实现自适应逆控制器的设计.所设计的自适应逆控制器能保证闭环系统全局稳定.仿真结果进一步证明该控制方法的有效性.     

基于动态面逆推设计的混沌系统同步

提出了一种基于动态面逆推设计的混沌同步方法,在每一步逆推设计算法中的虚拟控制器结合使用了一阶低通滤波器,从而避免了对一些非线性项的重复求导,使得所设计的控制器克服了直接逆推方法的复杂性激增的缺点。对参数已知与未知的Genesio混沌系统分别采用该方法进行分析并给出相应的控制率。数值模拟与仿真结果说明该控制策略的有效性。     

一类符号反对称结构系统的稳定性及其应用

结合矩阵论中的可反对称条件, 提出一种稳定的具有符号反对称结构的系统, 并将其作为非线性系统的镇定控制目标. 面向符号反对称结构系统的控制方法存在递推构造法和直接设计方法两种: 递推构造法面向具有上三角结构的系统, 包括已有逆推控制和逆推自适应控制, 并可具有更多的可调参数; 直接设计法适用于低维系统, 对于一些系统可以设计出更简单的控制器. 对于Lorenz混沌同步系统的仿真说明了面向反对称结构系统直接设计法有效性.     

汽轮发电机主汽门开度非线性鲁棒控制

由于外界干扰以及各种故障的影响, 电力系统的结构并不是不变的, 因此其中的一些重要参数, 如输电线路电抗等, 总是包含某种不确定性. 针对含有参数不确定性的汽轮机调速系统, 使用自适应逆推方法及Lyapunov方法设计了非线性鲁棒汽门控制器, 基于该方法的设计, 设计过程系统、简明, 且不必对原系统进行线性化, 通过对单机无穷大系统的仿真表明了该控制器的有效性.     

静止无功补偿器的自适应逆推无源反馈控制设计

通过将耗散系统理论和自适应逆推(adaptive backstepping)非线性控制算法相结合, 克服了无源反馈方法只能为输入输出相对阶为1的系统设计控制律的限制, 为带有静止无功补偿器的单机无穷大电力系统设计了鲁棒自适应控制器. 设计中兼顾了系统遭受不确定扰动以及阻尼系数难以精确测量情况下控制器的鲁棒性和自适应能力. 理论分析证明所提算法可保证系统内所有状态变量一致有界且渐近稳定, 系统误差全局渐近稳定. 仿真结果也表明, 所提算法使系统母线电压, 发电机功角以及转子角速度的暂态响应性能优于传统逆推算法, 系统误差迅速收敛至零, 与理论证明结果一致.     

发电机的非线性自适应逆推综合控制

发电机励磁和汽门系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合、不确定复杂系统,其综合控制将会改善电力系统稳定性和动态品质,所以设计简单、有效的综合控制器既必要又困难.针对单机无穷大励磁与汽门系统,运用自适应逆推方法和系统的Lyapunov函数,获得了发电机的非线性综合控制器和参数替换律,文中给出了该控制器的具体设计步骤.由于在控制器设计中没有运用任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性;同时考虑了发电机阻尼系数的不确定性,使得控制器对系统参数的变化具有很强的鲁棒性.数字仿真结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,并可有效地提高电力系统的稳定性.     

MDF施胶系统的神经网络逆复合控制器设计

针对中密度纤维板(MDF)施胶系统,在分析其物理特性的基础上,利用神经网络广义逆控制的方法设计出期望的伪线性系统,并结合经典控制理论,采用PID控制器作为该伪线性系统的闭环控制器.由神经网络广义逆系统与作为附加控制器的PID控制器结合在一起构成的控制器称作神经网络逆复合控制器.为验证该控制器的可行性,通过Matlab进...     

基于鲁棒模糊控制理论的BTT导弹动态逆控制

将模糊控制理论应用于BTT导弹动态逆系统控制中,设计了BTT导弹控制系统鲁棒模糊控制器.首先应用动态逆系统方法设计BTT导弹控制器,然后用参数化线性模糊逻辑系统逼近动态逆控制器中的不确定项,并设计了自适应律以调整参数的变化,最后根据Lyapunov稳定性定理,证明了所提出的方法能保证BTT导弹控制系统是渐近稳定的,系统的跟踪误差将收敛到零.仿真结果表明,设计的控制器,对参数和外界扰动等不确定因素具有较强的鲁棒性和自适应性.     

新型直流输电系统的非线性控制研究

为了进一步改善新型直流输电系统的控制性能,提高系统运行的稳定性,首先简要分析了新型直流输电系统的原理及其控制特性,在此基础上,将非线性控制理论中逆系统方法设计控制器的理论引入到新型直流输电系统的控制策略中,提出了利用逆系统方法的新型直流输电系统非线性控制方式,并相应地设计了逆系统方法的非线性控制器及传统直流输电PID控制器。通过对新型直流输电系统控制性能进行仿真实验,将所设计的两种控制器进行比较,结果表明,对于逆系统方法的非线性控制器较之传统直流输电PID控制器,具有更为优良的控制性能。     

具有非线性不确定参数的电液伺服系统自适应backstepping控制

针对电液伺服系统中存在非线性不确定参数的问题,提出了一种采用积分型Lyapunov函数的自适应backstepping控制方法.首先定义积分型Lyapunov函数,将电液伺服系统中的非线性不确定参数转化为线性表示;然后逐步递推设计backstepping控制器,同时在控制律中加入阻尼项,从而补偿外界干扰对控制性能的影响;基于Lyapunov稳定性方法,设计了参数自适应律,并且在自适应律中引入充分光滑投影算子,实现对电液伺服系统中不确定参数漂移的抑制作用.搭建了AMESim与MATLAB的联合仿真平台,对所设计的自适应backstepping控制器进行仿真,作为对比,设计了不带有非线性参数估计的自适应backstepping控制器和PID算法.仿真表明,本文所设计的控制器具有良好的跟踪性能和补偿非线性不确定参数变化的能力.     

随机非完整链式系统的自适应状态反馈镇定

基于反步技术,对带有不确定非线性项和不确定非线性系数的随机非完整链式系统,设计了自适应状态反馈镇定器.给出了能够保证系统依概率几乎渐近稳定到平衡点的切换控制.最后用仿真验证了控制器的有效性.     

船舶动力定位非线性自适应反步控制器设计

针对扰动不确定非线性船舶动力定位问题,提出了一种带观测器的不确定扰动非线性船舶动力定位自适应输出反馈控制.设计了一个非线性观测器,从附有噪声的输出中估计出船舶位置以及运动速度.用滤波后的位置信号,针对扰动不确定非线性船舶设计带观测器的自适应反步控制器,该控制在Backstepping设计方法的基础上引入积分环节,对存在未知参数和动态不确定扰动的船舶能有效的改善系统性能.根据Lyapunov稳定性理论证明所设计的控制器是全局渐近稳定的,仿真结果验证了该方法的有效性.     

非线性船舶航向控制器Backstepping设计

讨论了Backstepping（反向递推）设计方法在船舶航向控制器设计中的应用问题，基于诺宾（Norbin)非线性船舶模型，应用反向递推方法，成功地设计出非线性航向控制器。Matlab Simulink仿真试验表明，Backstepping（反向递推）算法可以有效克服船舶的非线操作特性，从而达到较好的航向跟踪效果。     

四旋翼无人机鲁棒自适应姿态控制

 四旋翼无人机的姿态控制是自主飞行控制的核心,针对四旋翼姿态易受外界环境干扰和内部参数摄动等不确定性影响的问题,设计了一种鲁棒自适应反步控制器,以提高四旋翼的鲁棒性。建立了四旋翼完整的姿态运动模型,并将其转化为含有广义不确定性的多输入多输出非线性系统。根据该系统满足严格反馈的结构特点,设计了反步控制器; 针对系统中存在的外部干扰和内部参数摄动等不确定性,引入了一类鲁棒自适应函数来抵消该不确定性对系统的影响; 采用非线性跟踪微分器估计虚拟控制量的微分信号,减小了反步控制器设计中普遍存在的“计算膨胀”问题; 通过构造Lyapunov 函数证明闭环系统是稳定且指数收敛的。仿真结果表明,所设计控制器具有良好的控制效果和鲁棒性。     

Adaptive Nonlinear Control of Wind Energy Conversion System Involving Induction Generator

This paper presents a theoretical framework for adaptive control of a wind energy conversion system (WECS), involving a squirrel cage induction generator (SIG) connected with an AC/DC/AC IGBT‐based PWM converter. A multi‐loop nonlinear controller is designed to meet two main control objectives, i.e., (i) speed reference optimization in order to extract a maximum wind energy whatever the wind speed, and (ii) power factor correction (PFC) to avoid net harmonic pollution. These objectives must be achieved despite the mechanical parameters uncertainty. First, a nonlinear model of the whole controlled system is developed within the Park coordinates. Then, a multi‐loop nonlinear controller is synthesized using the adaptive backstepping design. A formal analysis based on Lyapunov stability is carried out to describe the control system performances. In addition to closed‐loop global asymptotic stability, it is proven that all control objectives (induction generator speed tracking, rotor flux regulation, DC link voltage regulation and unitary power factor) are asymptotically achieved.     

干扰下的无人直升机自适应反步法鲁棒跟踪控制

针对无人直升机干扰下的鲁棒轨迹跟踪问题,设计了一种自适应反步控制方法.鉴于作用在直升机上的干扰是产生跟踪误差的主要原因,该方法的主要思想是寻求一种方法来补偿这种干扰.首先,将未建模动态如外部阵风干扰、配平误差、机身、垂尾、平尾以及其他可忽略的动态产生的力和力矩看成一种组合干扰,从而建立了一个方便反步法控制器设计的简化模型.当设计好反步法控制器后,设计了一个非线性自适应律来估计这种组合干扰,并通过将干扰估计值整合到反步控制器中,使得闭环跟踪系统的鲁棒稳定性得到了保证,即基于李雅普诺夫稳定性理论证明了所设的控制器对于干扰主动阻隔,特别是低频干扰的主动阻隔是有效的.最后,两个仿真研究验证了该方法是优于常规反步法和积分反步法的.     

串级连续搅拌反应釜的有限时间命令滤波控制

针对串级连续搅拌反应釜系统的快速精准跟踪控制问题,利用自适应反步控制方法、模糊逻辑系统、命令滤波器以及有限时间控制技术设计串级连续搅拌反应釜系统的有限时间命令滤波控制器.其中,自适应反步方法使系统控制器的设计更简单;模糊逻辑系统通过逼近系统模型中的复杂非线性函数使控制器的在线计算量更小;命令滤波器解决了经典反步法带来的“计算爆炸”的问题;有限时间控制方法能够使系统被控量更迅速地跟踪其参考值; Lyapunov稳定性分析证明了系统的稳定性.通过Matlab实例仿真验证所设计控制器的有效性和可行性,为有限时间命令滤波控制技术在实际串级连续搅拌反应釜过程中的应用提供指导.与现有控制方法相比,所提出的控制策略具有控制器结构简单、在线计算复杂度小、跟踪速度快以及无静差的优点.     

Control of Grid Connected Photovoltaic Systems with Microinverters: New Theoretical Design and Numerical Evaluation

This paper addresses the problem of controlling grid connected photovoltaic (PV) systems that are driven with microinverters. The systems to be controlled consist of a solar panel, a boost dc–dc converter, a DC link capacitor, a single‐phase full‐bridge inverter, a filter inductor, and an isolation transformer. We seek controllers that are able to simultaneously achieve four control objectives, namely: (i) asymptotic stability of the closed loop control system; (ii) maximum power point tracking (MPPT) of the PV module; (iii) tight regulation of the DC bus voltage; and (iv) unity power factor (PF) in the grid. To achieve these objectives, a new multiloop nonlinear controller is designed using the backstepping design technique. A key feature of the control design is that it relies on an averaged nonlinear system model accounting, on the one hand, for the nonlinear dynamics of the underlying boost converter and inverter and, on the other, for the nonlinear characteristic of the PV panel. To achieve the MPPT objective, a power optimizer is designed that computes online the optimal PV panel voltage used as a reference signal by the PV voltage regulator. It is formally shown that the proposed controller meets all the objectives. This theoretical result is confirmed by numerical simulation tests.     

基于非线性干扰观测器的翼伞鲁棒反步跟踪控制

针对干扰条件下的无人翼伞飞行器路径跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的反馈增益鲁棒反步控制方法.采用二阶跟踪-微分器设计干扰观测器对系统复合干扰进行估计和补偿,设计了反馈增益反步跟踪控制律,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了虚拟量高阶导数问题,简化了控制器形式.根据Lyapunov理论设计鲁棒反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性.仿真实验结果验证了所提出方法的有效性.