检索结果-南通市图书馆

作者：丁安邦兰州理工大学

学位级别：硕士

在新能源产业快速发展的背景下,微电网作为智能电网的重要组成部分,能够为分布式能源提供良好的接口,其控制与优化已经成为一个重要研究方向。各种分布式电源之间的协调控制、电能质量以及系统级的协调优化等问题,成为了微电网稳定运行... 详细信息

在新能源产业快速发展的背景下,微电网作为智能电网的重要组成部分,能够为分布式能源提供良好的接口,其控制与优化已经成为一个重要研究方向。各种分布式电源之间的协调控制、电能质量以及系统级的协调优化等问题,成为了微电网稳定运行的关键,因此,研究微电网系统协调控制策略具有重要的意义。微电网作为分布式电源接入电网的主要方式,高可再生能源消纳与高利润是微电网运营商追求的主要目标,因此,园区微电网的优化调度对提高可再生能源利用率与利润是十分重要的。本文针对基于信息-物理-社会系统(Cyber-Physical-Social System,CPSS)架构的交流微电网的功率分配,频率稳定性控制,以及优化调度等问题,展开了以下几个方面的研究:(1)面向园区微电网稳定运行与电力需求侧要求,构建与分析了园区微电网CPSS架构,CPSS由物理层、信息层和社会层三部分组成。其中物理层与信息层构成信息-物理系统(Cyber-Physical,CPS),保障了园区微电网的稳定运行,解决了微电网功率分配与频率稳定性问题。物理层、信息层和社会层三层结合完成了园区微电网优化调度。与传统微电网系统网络化协调控制不同的是,本文将人与社会的因素考虑了进来,形成了“供需互动”的优化调度策略。(2)针对传统下垂控制受线路阻抗影响,易造成微电网系统电压偏离额定值与功率难以精确分配问题,提出了一种基于DE-RBF混合优化算法的微电网自适应下垂控制策略。建立含两台逆变器的微电网系统模型与状态空间方程,利用差分进化(Differential evolution,DE)算法获得多个平衡点的下垂控制参数,自适应调节下垂系数,并用获得的数据库训练径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络对其进行优化,并推广至多逆变器的情形。仿真结果表明,该方法相比于传统下垂控制,有功与无功功率能够实现更精确的按比例分配,微电网系统电压稳定,系统有较好的动态性能。(3)针对微电网中可再生能源的间歇性与随机性引起的频率波动问题以及控制器通信延时问题,将传统H鲁棒控制理论与μ综合理论相结合,提出了一种基于μ-H鲁棒控制的微电网频率控制方法。建立了考虑系统不确定性以及通信延时的微电网状态空间模型,并结合μ综合理论中的D-K迭代法设计出μ-H鲁棒控制器。搭建了Matlab/Simulink仿真与d SPACE实验平台,实验结果表明,所设计的控制器在参数扰动、通信延时和结构不确定的情形下具有良好的动态性能与鲁棒性。(4)针对园区微电网中电力用户的社会属性,提出了一种基于平行控制方法的园区微电网优化调度策略。构建了园区微电网的优化调度模型,并建立与实际系统相对应的平行控制系统,基于马尔可夫过程和贝叶斯在线学习构建平行系统中“虚拟园区”,模拟真实电力用户用电决策行为。应用协同过滤算法对模型进行进一步优化,利用实际系统与平行系统之间的信息交互实现优化调度目标。仿真结果表明,所提的优化调度方法能够有效提高园区微电网的可再生能源利用率和利润,使电力用户主动参与到园区微电网能量管理的过程中,形成一种良性的供需互动关系。

关键词：微电网信息-物理-社会系统下垂控制 H∞鲁棒控制 μ综合平行控制

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波浪发电系统中的并联逆变器电流鲁棒控制

波浪发电系统中的并联逆变器电流鲁棒控制

作者：贺叶君天津大学

学位级别：硕士

海洋能是地球上分布最广泛的可再生能源,海洋中的波浪、海流、潮汐、盐度差等运动形式含有丰富的可利用能源。波浪能是海洋波浪的运动所含有的机械能,是海洋中能流密度最大,分布最广泛的一种能量形式。波浪中所含有的高品质的动能和势能... 详细信息

海洋能是地球上分布最广泛的可再生能源,海洋中的波浪、海流、潮汐、盐度差等运动形式含有丰富的可利用能源。波浪能是海洋波浪的运动所含有的机械能,是海洋中能流密度最大,分布最广泛的一种能量形式。波浪中所含有的高品质的动能和势能,可以通过较小的装置进行捕获,如果利用其发电可以提供可观的廉价电能,实现其能量利用。因此,近年来波浪发电备受世界各沿海国家的重视,相应各国的能源发展规划已经确认波浪发电是海洋能源开发利用的重要项目,是清洁无污染的可再生新能源的重要组成部分。随着波浪发电技术的日趋成熟,为了实现波浪发电的规模化,阵列式波浪发电场的设计被提上了研究日程。其优势是能大大节省系统系泊、电力传输和设备维护的成本,能大规模利用波浪能进行发电,对缓解能源紧张问题具有重要的理论和实际意义。需要对阵列式波浪发电场的电气拓扑结构、发电机、储能、并网逆变各单元的控制方法以及波浪发电场的综合控制策略进行研究,以保证波浪发电场的稳定高效运行。本文针对阵列式波浪发电系统电气部分进行了深入研究,主要有以下几个方面:(1)介绍了国内外波浪能发电技术的发展情况及研究现状,列举了几种典型的波浪能发电装置,分析了其工作原理和特点,以及阵列式波浪发电的研究情况。(2)对阵列波浪发电场的电气部分进行了详细研究。对阵列式波浪发电场的电气控制进行研究,总结出适合于阵列式波浪发电场的电气拓扑结构。对浮子-永磁同步发电机发电单元的控制策略进行详细分析,得出适用于浮子-永磁同步发电机组成的波浪发电单元的控制策略,并进行了建模仿真。将储能系统用于稳定直流母线电压,选择合适的控制策略,进行了建模仿真。对逆变器并联及并网技术进行分类讨论和分析,选择合适的控制策略在仿真软件中搭建模型,进行了仿真。(3)对单相并网逆变器并联系统的鲁棒控制方法进行了详细的分析与设计。将鲁棒控制理论应用于单相并网逆变器并联系统的控制器设计中,在分析并联系统的电路结构和环流特点的基础上,提出了单桥臂电流鲁棒控制方法。采用基于H∞控制的结构奇异值μ综合方法,抑制各种不确定性的影响,使并网并联系统的稳定性和性能得到提高,实现了并网电流的准确控制和环流的抑制。同时,计算出了系统稳定运行的不确定性的范围,所设计的控制器在给定范围内能保证系统稳定运行。(4)构建三相并网逆变器并联系统的仿真模型,并应用鲁棒控制器作为内环电流控制器进行了仿真。仿真结果说明鲁棒控制器应用于三相系统也能够抑制各种不确定性的影响,实现并网电流的准确控制和环流的抑制。

关键词：阵列式波浪发电并联逆变器鲁棒控制 μ综合零序环流环流抑制

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独立旋转车轮主动导向控制策略仿真研究

独立旋转车轮主动导向控制策略仿真研究

作者：黄晓青西南交通大学

学位级别：硕士

独立旋转车轮是实现100%低地板车的关键技术。不同于刚性轮对,左右车轮解耦之后,独立旋转车轮不再具有直线对中和曲线导向的能力,这一缺陷阻碍了独立旋转车轮的应用。因此,提高独立旋转车轮的导向能力一直是研究的重点,各国研究人员提... 详细信息

独立旋转车轮是实现100%低地板车的关键技术。不同于刚性轮对,左右车轮解耦之后,独立旋转车轮不再具有直线对中和曲线导向的能力,这一缺陷阻碍了独立旋转车轮的应用。因此,提高独立旋转车轮的导向能力一直是研究的重点,各国研究人员提出了不少解决方案,其中,主动导向技术是解决其导向难题的有效方法之一。本文以实际研究对象为例,构建了独立旋转车轮的SIMPACK动力学模型,并在SIMPACK中对独立旋转车轮的直线对中性能和曲线导向性能进行仿真。仿真结果表明:独立旋转车轮转向架不具备直线对中和曲线导向的能力。设计了PI控制、LQG控制和μ综合三种控制策略,建立了独立旋转车轮整车SIMPACK动力学模型。然后建立联合仿真模型,仿真结果表明:三种控制策略都能使独立旋转车轮的直线对中和曲线导向性能得到明显改善。从控制效果上看,PI控制器和LQG控制器的控制效果相当。不同之处在于,PI控制器的控制过程更顺畅,横移量曲线更加平滑。而LQG控制器作用下,独立旋转车轮在离开轨道曲线后,能迅速回到轨道中心。μ综合控制器能使独立旋转车轮回到轨道中心,但需要较长的时间。基于相似理论,初步设计了基于dSPACE平台的独立旋转车轮主动导向控制系统,并搭建出了相应的半实物仿真平台,以验证上述控制策略。

关键词：独立旋转车轮主动导向 PI控制 LQG控制 μ综合联合仿真 dSPACE

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含有控制器不确定性的转台控制系统设计

含有控制器不确定性的转台控制系统设计

作者：李天宝哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文以转台伺服系统为背景,分析系统中由于采样周期波动引起的控制器不确定性。并在综合考虑控制器和对象同时含有摄动的基础上,运用鲁棒控制理论研究了转台伺服系统的控制的综合问题。首先,针对转台伺服系统,分析并确定了系统的总体... 详细信息

本文以转台伺服系统为背景,分析系统中由于采样周期波动引起的控制器不确定性。并在综合考虑控制器和对象同时含有摄动的基础上,运用鲁棒控制理论研究了转台伺服系统的控制的综合问题。首先,针对转台伺服系统,分析并确定了系统的总体结构。推导了转台伺服系统的数学模型,并采用最小二乘法的原理对被控对象的模型参数进行辨识,得到系统标称被控对象的参数化模型。详细分析了系统中可能存在的不确定性及产生原因,针对设计中主要考虑的控制器参数摄动和高频未建模动态,建立了非结构化乘性不确定性模型,研究了将被控对象不确定性转化为被控对象不确定性的方法。并确定了跟踪性能权函数的选取原则。其次,针对不确定性系统的鲁棒控制问题,基于H控制理论中性能指标与鲁棒稳定性的关系,给出了H标准问题的描述。为了减小含有多摄动系统在标准H设计时的保守性,引入结构奇异值的理论。在此基础上,运用μ分析与综合的控制理论推导了系统具有鲁棒稳定性和鲁棒性能的充要条件,并将其描述为矩阵结构奇异值的不等式的形式,给出了μ分析与综合的基本框架结构和μ综合控制器的计算方法和步骤。最后,以转台伺服系统为背景,描述系统设计的基本问题和指标要求,建立转台系统设计的μ分析框架结构。根据加权函数的选取原则,选取适当的加权函数。运用Matlab中μ分析与综合工具箱设计出鲁棒控制器,最终通过实验验证了系统的具有很好的鲁棒性能。

关键词：控制器摄动不确定性 μ综合转台

亚声速近空间无人机机翼颤振主动抑制技术研究

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亚声速近空间无人机机翼颤振主动抑制技术研究

作者：罗剑波南京航空航天大学

学位级别：硕士

近空间飞行器目前已经成为世界各航空大国竞相研究的热点,本文就其中的亚声速近空间无人机的机翼颤振主动抑制系统这一关键技术进行了一系列的研究和仿真。首先介绍了近空间飞行器的特点、应用以及机翼颤振抑制的现状,分析了大展弦比机... 详细信息

近空间飞行器目前已经成为世界各航空大国竞相研究的热点,本文就其中的亚声速近空间无人机的机翼颤振主动抑制系统这一关键技术进行了一系列的研究和仿真。首先介绍了近空间飞行器的特点、应用以及机翼颤振抑制的现状,分析了大展弦比机翼的气弹运动过程与相关因素,采用有限元方法、工程梁单元模型和非定常气动力模型建立了带后缘控制面的大展弦比三元机翼的气弹运动方程,编制了相关计算程序,并完成了机翼颤振的初步分析。其次对机翼颤振的主动控制律进行了研究。针对带后缘操纵面的大展弦比三自由度二元机翼模型,通过层层递进的分析和对比各种控制器的优缺点,分别设计了最优LQR控制器、LQG控制器、H∞控制器,通过对比开环和闭环仿真,表明控制器能有效提高机翼的颤振速度。接着针对当前各种主动控制律随着流速的变化需要在线重新解算控制器的共同缺陷,参考国内外文献的思路,从工程实用的角度,采用μ综合方法将流速视为一个不确定参数来设计机翼颤振的鲁棒控制系统,并进行详细的推导和仿真,结果表明最终的闭环系统将在不确定流速的变化范围内保持稳定。最后,从指出传统的颤振抑制系统的缺陷入手,叙述了智能材料和智能结构的有关知识和发展进程,以及将其运用于振动主动控制所需要发展的关键技术,研究了采用压电智能材料抑制机翼颤振的抑制系统设计。

关键词：近空间无人机机翼颤振主动抑制 μ综合 H_∞ 流速不确定性智能材料和结构

基于鲁棒增益调度的可重复使用助推器控制系统研究

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基于鲁棒增益调度的可重复使用助推器控制系统研究

作者：黄佳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

航天运载器实现可重复使用是降低航天运输成本,提高运载能力和发射频度的必由之路。可重复使用助推器(RBV, Reusable Boosted Vehicle)是一种可以动力返回、滑行着陆的可重复使用飞行器。由于存在非线性、时变、动力学耦合、气动耦合、... 详细信息

航天运载器实现可重复使用是降低航天运输成本,提高运载能力和发射频度的必由之路。可重复使用助推器(RBV, Reusable Boosted Vehicle)是一种可以动力返回、滑行着陆的可重复使用飞行器。由于存在非线性、时变、动力学耦合、气动耦合、惯性耦合以及大攻角机动等特征,其控制系统的设计显得尤为困难。本文对RBV再入段姿态控制系统的设计理论和方法进行研究,采用鲁棒控制中的μ综合理论与增益调度控制结合的方式设计控制器。一方面,运用鲁棒控制保证系统在存在不确定性时的稳定性;另一方面,运用增益调度控制减小鲁棒控制带来的保守性。本文的主要研究内容有如下几方面：1、针对RBV的特点,建立RBV再入段非线性运动模型。在此基础上,采用小扰动线性化方法对其运动模型进行线性化。2、鲁棒增益调度控制器的设计。根据传统增益调度设计的四个步骤：第一步,选择适当的调度变量;第二步,选取适当的特征点;第三步,在各特征点处设计鲁棒控制器,控制器采用三通道独立设计,将通道间的气动耦合和惯性耦合视为干扰,列入不确定性的范围。考虑测量噪声和外部干扰,将这些因素统一用不确定性模块来描述。选择适当的权函数将不确定性和外部输入输出信号标准化,进而将RBV的控制系统结构转化成标准μ综合设计结构。以上步骤完成后,采用D-K迭代算法可以设计出特征点的鲁棒控制器,然后将设计出的控制器代入闭环系统,分析其鲁棒稳定性和鲁棒性能。由于D-K迭代算法得到的控制器阶数较高,为了实际工程应用的可行性,本文采用平衡截断法对控制器进行降阶;第四步,通过插值得到特征点之间的特征点对应的控制器,由于鲁棒控制器结构与阶数的不确定性,所以本文采用控制信号插值法,对控制器的输出信号进行插值,得到RBV全局非线性控制器。3、最后,通过六自由度非线性数学仿真,验证了所设计的控制器的有效性和可行性。

关键词： RBV 鲁棒增益调度 μ综合控制信号插值

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基于μ方法的多轴飞行器的控制器设计

基于μ方法的多轴飞行器的控制器设计

作者：晁绵顺上海应用技术大学

学位级别：硕士

本论文以多轴无人飞行器为研究对象,以多轴飞行器的飞行控制为重点,主要分析了多轴飞行器两类不确定问题：一是输入延时不确定问题,二是高频未建模动态不确定问题。论文通过采用现代鲁棒控制理论中的μ综合控制方法来解决块对角结构不... 详细信息

本论文以多轴无人飞行器为研究对象,以多轴飞行器的飞行控制为重点,主要分析了多轴飞行器两类不确定问题：一是输入延时不确定问题,二是高频未建模动态不确定问题。论文通过采用现代鲁棒控制理论中的μ综合控制方法来解决块对角结构不确定问题,此外论文前面章节还对多轴飞行器的硬件也了详尽的分析、选型和设计。这样在内容安排上,不仅使得论文在理论方面有充实的科学依据,而且为多轴飞行器物理建模提供有价值的参考和借鉴。首先,针对课题研究的不确定性问题,引入两类鲁棒控制方法,分别介绍两种方法的发展、研究现状以及应用特点。然后重点说明鲁棒μ控制理论,介绍获取标称系统模型,构建多轴飞行器的动力学模型方程,并对动力学方程的非线性部分进行线性处理;然后对多轴飞行器所涉及到的模型参数进行系统辨识,确保建立尽可能准确的标准系统模型。另外的重点是对多轴飞行器产生的不确定性问题进行分析和研究,确定不确定模型的上下界限,构建参数化和结构化的不确定模型。其次,选用μ综合控制方法来解决多轴飞行结构不确定性问题,针对论文研究的未建模动态和输入延时这两类不确定性问题,在对比鲁棒中的H∞控制理论在设计控制器过程中的保守性之后,文章采用更具有优势的μ综合控制方法来解决结构不确定性问题的问题。先介绍了μ综合分析和设计的一般框架,μ综合控制的概念和特性,重点是介绍了μ综合控制方法在满足系统鲁棒稳定性和鲁棒性能需要满足的条件,以及μ综合控制方法解决结构不确定性问题的一般方法与步骤和D-K迭代方法。最后,根据前面部分建立的多轴飞行器的标称系统和不确定性系统,引入合适的权重函数,然后采用Matlab鲁棒工具箱中的μ综合控制方法设计多轴飞行系统的控制器。通过仿真分析来验证：在解决多轴飞行器结构不确定性问题方面,采用μ综合控制方法的确能够很好地解决控制器设计过程中产生的保守性问题,并且在系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能方面都能获得明显的效果。

关键词：多轴飞行器不确定 μ综合控制器 D-K迭代

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弹性飞行器飞行动力学分析与鲁棒控制研究

弹性飞行器飞行动力学分析与鲁棒控制研究

作者：胡萌辉南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文对大弹性效应飞行器的动力学和控制问题进行了研究。未来高速、大型飞行器由于动压增大和结构刚度降低,将产生显著的弹性效应,飞行器的首阶气动弹性频率降低,甚至于接近短周期模态,导致机体运动与结构运动的动态耦合。在弹性自由度... 详细信息

本文对大弹性效应飞行器的动力学和控制问题进行了研究。未来高速、大型飞行器由于动压增大和结构刚度降低,将产生显著的弹性效应,飞行器的首阶气动弹性频率降低,甚至于接近短周期模态,导致机体运动与结构运动的动态耦合。在弹性自由度和非定常气动效应影响下,飞行器将呈现出高阶的飞行动力学特性,对飞行器的飞行品质评估、稳定性分析及控制律设计等研究提出了新的挑战。本文首先讨论了高阶弹性飞行器的降阶问题,在静气动弹性假设的基础上分析了结构变形对飞机飞行品质的影响。其次,针对弹性飞行器动态品质下降、抗干扰性和鲁棒性差的问题,研究了综合考虑多方面性能、针对MIMO系统的控制律设计方法。将模型跟踪控制方法与H∞控制或μ控制方法结合进行控制律设计,设计方法能同时满足飞行品质及气动弹性的要求。在此基础上,考虑闭环抗干扰性和鲁棒性等要求,通过输入、输出权函数的设置,对多设计目标进行折衷优化。研究结果表明,本文提出的飞行品质评估方法和控制律设计方法对大弹性效应飞行器的动力学和控制问题研究具有一定的参考价值。

关键词：弹性飞行器飞行品质飞行控制鲁棒控制模型跟踪 H_∞控制 μ综合

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冲压发动机推力控制系统研究

冲压发动机推力控制系统研究

作者：杨朗哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

冲压发动机是超音速导弹的最佳动力装置,其工作性能好坏,在很大程度上决定于它的控制系统的品质。其中燃油控制系统是冲压发动机最主要的控制系统,随着高推比发动机的发展和飞行范围的扩大,对燃油调节系统提出了响应速度快,控制误差小,... 详细信息

冲压发动机是超音速导弹的最佳动力装置,其工作性能好坏,在很大程度上决定于它的控制系统的品质。其中燃油控制系统是冲压发动机最主要的控制系统,随着高推比发动机的发展和飞行范围的扩大,对燃油调节系统提出了响应速度快,控制误差小,工作可靠等要求。因此设计一个好的控制器解决以上问题是非常必要的。首先,建立了涡轮泵动态数学模型并进行了仿真分析,通过对涡轮工作机理的分析,建立了涡轮的数学模型,并用试验数据拟合和泵的相似理论相结合的方法建立离心泵的数学模型。其次,简述冲压发动机燃油系统的调节方式,并针对冲压发动机的泵控方式和阀控方式,在效率、动态响应、汽蚀性能等方面比较了这两种控制策略的优缺点,在效率方面,由于阀控系统的节流损失比较大,阀控系统的效率比泵控系统低,特别是在远离设计工况的时候,阀控系统的效率更低;但在动态响应方面,泵控方式的调节时间比阀控方式的调节时间长。再次,冲压发动机燃油控制回路研究。针对建立的涡轮泵模型,进行了对象特性分析,根据要求的性能指标,设计了PID控制器,并进行了仿真研究,结果表明控制器满足提出的性能指标。最后,冲压发动机推力控制回路研究。详细分析了冲压发动机对象的模型摄动不确定性和干扰不确定性,设计了基于μ综合方法的控制器,并进行了仿真分析,仿真结果表明,所设计的控制系统满足提出的鲁棒性能指标。H∞

关键词：冲压发动机燃油控制系统 PID控制器 H∞控制器 μ综合

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空间互联系统的分散控制

空间互联系统的分散控制

作者：李锦西安电子科技大学

学位级别：硕士

空间互联系统的控制信息规模庞大，阶数高，且系统的传输测量信号受一定的限制，传统的集中控制方法很难满足设计要求，分散控制成为近年来的研究热点之一。因此，本文研究了空间互联系统的分散控制方法。本文从互联信息约束的方面，... 详细信息

空间互联系统的控制信息规模庞大，阶数高，且系统的传输测量信号受一定的限制，传统的集中控制方法很难满足设计要求，分散控制成为近年来的研究热点之一。因此，本文研究了空间互联系统的分散控制方法。本文从互联信息约束的方面，研究了空间互联系统的分散控制两种方法：一是将子系统的互联信息作为扰动设计分散控制器，使得闭环稳定;二是将子系统的互联信息作为子系统的状态处理设计鲁棒控制器，对扰动有抑制作用。 1）提出了将分散控制理论和μ综合方法相结合的控制方案，针对三级张拉整体结构这种串联式互联模型提出了简化子系统模型，并结合鲁棒控制工具μ综合方法对张拉整体结构进行分散鲁棒振动主动控制，经仿真验证，设计的控制器使得闭环系统稳定且能有效的抑制扰动，分析结果表明该方法结合不仅降低了控制器的阶数，而且有利于提高分散控制的局部控制效果。 2）提出了一种基于H控制LMI控制理论的分散控制方法，将互联信息作为子系统状态，针对这种扩张的子系统设计鲁棒控制器，该控制器与广义子系统具有相同的结构即包含互联状态，将该方法应用在典型的一维和二维互联系统，数值例子仿真结果表明该方法可行且能够有效的抑制扰动。

关键词：鲁棒控制空间互联系统分散控制 μ综合 LMI