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反馈信号的滞后对混沌控制的影响

机械强度 2004年第5期26卷 493-496页

作者：梁建术陈予恕河北科技大学机械电子工程学院天津大学机械工程学院天津300072 天津大学机械工程学院

针对Pyragas延时反馈控制方法和自适应延时反馈控制方法 ,研究反馈信号滞后对混沌控制效果的影响。以信号滞后时间τ0 作为分岔参数 ,得到控制系统状态变量对τ0 的分岔图 ,该图表明信号滞后对两种混沌控制方法的控制效果均有不同程度... 详细信息

针对Pyragas延时反馈控制方法和自适应延时反馈控制方法 ,研究反馈信号滞后对混沌控制效果的影响。以信号滞后时间τ0 作为分岔参数 ,得到控制系统状态变量对τ0 的分岔图 ,该图表明信号滞后对两种混沌控制方法的控制效果均有不同程度的影响。与Pyragas延时反馈控制方法相比 ,自适应延时反馈控制方法具有较强的鲁棒性。另外 ,该方法能够在较短的时间内将混沌系统稳定在期望的周期轨道上。

关键词：延时反馈控制自适应控制混沌控制信号滞后

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控制离散映射系统混沌的一种方法

物理学报 2001年第12期50卷 2307-2310页

作者：王改云虞厥邦古天祥电子科技大学自动化系

基于延时反馈控制思想 ,提出了一种新的离散映象系统混沌的控制方法———预测反馈控制 .对所提出的方法进行了详细的论述和数值计算 ,并将结果与延时反馈控制结果进行了比较 .

关键词：混沌离散映射系统预测反馈控制延时反馈控制

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线性化模型下二阶逆变器的混沌控制

电子测量与仪器学报 2023年第3期37卷 152-160页

作者：高志强陈翰博天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384

针对线性化模型下二阶逆变器发生的非线性分岔与混沌行为,加入控制手段增加稳定域与抗扰性。首先构建了二阶逆变器的系数线性化迭代模型,运用分岔图、折叠图再现了其产生的混沌行为,并寻求系统的Jacobian矩阵和平衡点。然后加入延时反... 详细信息

针对线性化模型下二阶逆变器发生的非线性分岔与混沌行为,加入控制手段增加稳定域与抗扰性。首先构建了二阶逆变器的系数线性化迭代模型,运用分岔图、折叠图再现了其产生的混沌行为,并寻求系统的Jacobian矩阵和平衡点。然后加入延时反馈控制,并基于朱里判据给出了控制参数的限定条件。最后为说明所加入混沌控制方法的优越性,开展了数值仿真模拟实验。结果表明,延时反馈控制使系统比例参数K的分岔值从0.573后移至0.973,且当直流源输入侧电压突变时,系统仍保持在稳定运行状态。表明施加延时反馈控制后,二阶逆变器运行的稳定域增加且整体的抗扰性增强。

关键词：二阶逆变器系数线性化模型非线性动力学行为混沌控制延时反馈控制

电动汽车BLDC中刚量自适应延时反馈混沌控制

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四川理工学院学报（自然科学版） 2016年第1期29卷 54-58页

作者：乔永鸣瞿成明罗瑞安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

电机是电动汽车驱动系统的核心,无刷直流电机(BLDC)在运行过程中会产生非线性混沌运动,影响车辆的寿命以及给行车安全带来不利的因素。从基本的d-q轴无刷直流电机模型出发,建立一个只含有两个参数的无纲量混沌模型,分析混沌现象的产生... 详细信息

电机是电动汽车驱动系统的核心,无刷直流电机(BLDC)在运行过程中会产生非线性混沌运动,影响车辆的寿命以及给行车安全带来不利的因素。从基本的d-q轴无刷直流电机模型出发,建立一个只含有两个参数的无纲量混沌模型,分析混沌现象的产生机理。根据BLDC的d-q混沌模型,把其中的交、直轴电压作为系统的控制量,采用参数自适应延时反馈法来对BLDC混沌现象进行抑制或消除。理论分析与数值仿真表明,控制器的设计具有科学性,能有效抑制混沌。

关键词：无刷直流电动机混沌延时反馈控制参数自适应

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一种新的主动队列管理拥塞控制策略

上海交通大学学报 2003年第6期37卷 915-917页

作者：孙鹏韩正之上海交通大学电子信息学院上海200030

通过对主动队列管理非线性模型进行线性化处理 ,并在此基础上采用延时反馈系统控制理论 ,提出了一种基于延时反馈的 AQM策略 ,评估分析了该策略的稳定性和网络性能的优化 .仿真结果表明 ,这种新的拥塞控制策略对抑制网络拥塞有明显效果。

关键词：主动队列管理延时反馈控制拥塞控制稳定性

AFM-TM微悬臂梁系统混沌运动及控制算法分析

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计量学报 2024年第3期45卷 356-363页

作者：宋佩颉褚衍东张航俞睿兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 甘肃省计量研究院长度计量研究所甘肃兰州730050

针对轻敲式原子力显微镜微(AFM-TM)悬臂梁系统的混沌运动会严重影响到AFM-TM的测量精度的问题,对该系统动力学特性及控制算法进行了分析。首先,通过数值仿真,综合利用Lyapunov指数、分岔图、Poincaré截面和相位图分析了外部激励幅值变... 详细信息

针对轻敲式原子力显微镜微(AFM-TM)悬臂梁系统的混沌运动会严重影响到AFM-TM的测量精度的问题,对该系统动力学特性及控制算法进行了分析。首先,通过数值仿真,综合利用Lyapunov指数、分岔图、Poincaré截面和相位图分析了外部激励幅值变化时AFM-TM微悬臂梁系统运动特性的演化;然后,提出将延时反馈控制和模糊自适应延时反馈,用于控制系统的混沌运动;最后,对两种控制算法进行了比较。研究结果表明,当无量纲外部激励幅值在[0.65,0.85]等取值区间内取值时,系统表现出明显的混沌运动特性;延时反馈控制和模糊自适应延时反馈控制均能有效的将系统的混沌运动拉回到周期轨道,但模糊自适应延时反馈更适用于AFM-TM被测样品变化的复杂情况。结果对AFM-TM微悬臂梁外部激励参数选择、非线性系统复杂动力学特性分析和混沌运动控制提供有意义的理论参考。

关键词：几何量计量轻敲式原子力显微镜微悬臂梁混沌运动延时反馈控制模糊控制

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复杂交通环境下的交通流建模与控制研究

复杂交通环境下的交通流建模与控制研究

作者：张力重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着社会经济的高速发展,车辆保有量呈现爆发式增长,导致交通拥堵已引起了社会的广泛关注。缓解交通拥堵问题的一个有效途径是基于交通流认知模型制定科学的交通管理政策。因此,如何对交通流进行准确的认知,进而为制定科学的交通管理政... 详细信息

随着社会经济的高速发展,车辆保有量呈现爆发式增长,导致交通拥堵已引起了社会的广泛关注。缓解交通拥堵问题的一个有效途径是基于交通流认知模型制定科学的交通管理政策。因此,如何对交通流进行准确的认知,进而为制定科学的交通管理政策提供理论依据是目前亟待解决的关键问题。近年来,V2V/V2I(Vehicleto-Vehicle/Vehicle-to-Infrastructure)通信等车联网技术的出现,为全面感知车辆信息和准确认知交通流行为演变提供了先进的技术手段。因此,借助于车联网等先进技术手段,研究复杂交通环境下的交通流建模与控制,对缓解交通拥堵具有重要的理论价值与现实意义。在此背景下,本文旨在以微宏观并举的方式认知复杂交通环境(非结构化道路及V2V/V2I通信环境)下的交通流行为演变规律,并据此制定适宜的控制策略,以实现对交通流的准确认知和有效控制。具体来讲,一方面,在微观层面,通过考虑复杂交通环境的影响,建立相应的微观交通流模型,并对其进行稳态和动态特性分析,以实现对交通流现象的准确认知;另一方面,在宏观层面,提出基于交通流格子模型的延时反馈控制策略,使交通流平稳的运行,以提高道路通行效率。论文的主要工作包括。(1)针对非结构化道路环境,提出了考虑双边侧隙影响的微观交通流模型,并研究了不同侧隙分布对车辆能耗的影响考虑实际交通中的车道线不清晰或无车道线的非结构化道路环境,通过定义变量,以表征跟驰车辆与左右两侧前导车辆之间的侧向间距,将基于车道线的交通流情形扩展至无车道线情形,从而提出了考虑双边侧隙影响的跟驰模型(Two-sided Full Velocity Difference,TSFVD)。进而,运用微小扰动法对TSFVD模型进行稳定性分析,得出该模型的稳定性条件。理论分析和仿真结果表明:与现有模型相比,TSFVD模型具有较优的稳态性能和动态性能。进一步地,提出包含能量损耗和能量回馈的电动车能耗模型,以车辆速度和加速度为纽带,建立电动车能耗模型与交通流模型之间的关联关系,进而从系统层面展开了对无侧隙、单边侧隙以及双边侧隙影响的电动车交通流能耗评估。仿真结果表明:非结构化道路环境下侧隙因素将增加电动车交通流的能量损耗。(2)针对V2V通信环境,提出了考虑车辆动力学信息的微观交通流模型整体交通流行为演变是单个车辆运动状态变化的集中体现,而整体交通流的行为演变也将影响单个车辆的运动状态。为了探明车辆运动的内在因素与外部状态之间的关联关系,鉴于V2V通信环境下车车之间可交互多元信息的特点,在考虑车辆运动状态信息(如速度和位置等)的基础上,进一步引入车辆动力学信息(如电子节气门开度等),提出了V2V通信环境下考虑电子节气门开度信息的跟驰模型(Throttlebased FVD,T-FVD)。此外,运用微小扰动法对T-FVD模型进行稳定性分析,得出该模型的稳定性条件。理论分析与仿真结果表明:与现有模型相比,T-FVD模型具有较优的稳态性能和动态性能。(3)针对V2I通信环境,提出了综合考虑侧隙与路侧设备双重影响的微观交通流模型考虑到V2I通信环境下的路侧设备可收集并共享其通信范围内的车辆运动状态信息及道路结构信息,从而影响单个车辆的驾驶行为,进而影响整体交通流的行为演变。为了探明路侧设备对非结构道路环境下的交通流行为演变的影响,通过定义变量,以表征跟驰车辆与前导车辆的侧向间距以及跟驰车辆与路侧设备的间距,并引入车路通信信号强度以及车路通信成功率,从而提出了V2I通信环境下考虑侧隙影响的跟驰模型(Non-lane-discipline-roadside-based car-following model,NLDR)。并运用微小扰动法对NLDR模型进行稳定性分析,得出该模型的稳定性条件。理论分析与仿真结果表明:与现有模型相比,NLDR模型具有较优的稳态性能和动态性能。此外,以能耗为评价指标,通过对比分析可得出结论:在非结构化道路环境下,V2I通信将有助于减少电动车交通流的能量损耗。(4)基于宏观交通流格子模型,提出了考虑密度变化率影响的交通流延时反馈控制策略上述的(1)(2)(3)旨在建立复杂交通环境下的交通流模型,以揭示交通流的行为演变规律及其固有特性,从而为缓解交通拥堵和降低能耗提供理论基础。考虑到交通流的向后传播以及延时等特性,基于兼顾微宏观交通流特征的交通流格子模型,以前后格子间密度变化率的差值信息作为反馈信号,提出了交通流的延时反馈控制策略。进而,运用小增益原理对系统进行稳定性分析,得到系统的稳定性条件。仿真结果表明:针对单一密度扰动与多重密度扰动情形,上述控制策略均能有效的抑制扰动的传播,使交通流得以稳定和平滑的运行,以缓解交通拥堵。

关键词：交通流模型交通环境 V2V/V2I通信稳定性分析延时反馈控制

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5MPa水管理系统设计及性能研究

5MPa水管理系统设计及性能研究

作者：陆皓然哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

水管理系统作为不依赖空气动力装置的关键设备,主要用于实现海水的输送以及流量、压力的调节功能,它的优势在于提供了一种在高低压区域间以较低的能耗进行流体置换的方法。在水管理系统设计的初期,人们更多的是围绕水管理系统原理样机... 详细信息

水管理系统作为不依赖空气动力装置的关键设备,主要用于实现海水的输送以及流量、压力的调节功能,它的优势在于提供了一种在高低压区域间以较低的能耗进行流体置换的方法。在水管理系统设计的初期,人们更多的是围绕水管理系统原理样机进行研究,主要目的为实现水管理系统的基本功能,而后,受限于系统有限的使用空间,在实现水管理系统功能的前提下,人们开始对水管理系统集成化设计方法进行研究。目前为推进水管理系统的实际应用仍需要开展更深层次的研究工作,本文为探究水管理系统高压运行的可行性,从水管理系统的承压设计方案出发,主要完成了以下工作:(1)提出了一种三转换器水管理系统5MPa承压设计方案,并围绕水管理系统组成进行了系统匹配设计。通过数值计算的方法完成了对转换器主体结构的设计,设计完成的转换器处理水量可以达到10m/h;通过理论仿真的方式完成了对活塞的缓冲结构的优化设计,使用多物理场仿真软件COMSOL对活塞不同缓冲结构的缓冲效果进行仿真,研究了圆锥形活塞缓冲头不同缓冲间隙及不同缓冲环长度对活塞缓冲时速度的影响,依据仿真结果设计出新型活塞缓冲结构;完成了转换阀的优化设计,分析了阀芯结构对水管理系统流通特性的影响,并总结出有效优化阀门响应时间的方法。(2)采用延时反馈控制方法设计系统控制程序并完成调试,完善了水管理系统控制方案。根据水管理系统的控制要求,提出了一套完整的水管理系统控制方案,通过编程软件STEP 7-Micro WIN SMART完成对控制程序的编写。通过对不同工况水管理系统进行实验完成对控制程序的调试,控制程序可以满足水管理系统系统运行需求。最后针对水管理系统动态运行工况设计动态调整程序并完成调试,进一步提高了控制程序的动态响应特性。(3)在数学建模的基础上,通过液压仿真软件AMESim分别建立了水管理系统单转换器、双转换器以及三转换器仿真模型,通过仿真分析,从理论上验证了系统设计参数的合理性以及控制方案的可行性。对比分析不同转换器数量下,水管理系统输出流量的稳定性以及系统压力的变化。(4)搭建水管理系统性能测试实验台并进行实验研究,通过实验数据与仿真分析结果的对比,进一步验证本文设计的水管理系统的性能。搭建了水管理系统承压实验台,通过系统承压测试实验验证了5MPa水管理系统的承压性能;搭建了三转换器水管理系统实验台,完成了单转换器、双转换器以及三转换器运行实验;针对三转换器水管理系统进行了四组不同工况的运行实验,通过实验结果与仿真结果的对比,探究了本文设计完成的水管理系统工作性能;搭建了水管理系统与二氧化碳吸收系统联合调试实验台,联合二氧化碳吸收器系统对水管理系统动态运行工况进行实验研究,分析了水管理系统的实际应用的工作特性。

关键词：水管理系统系统设计延时反馈控制实验

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无刷直流电机混沌现象分析与控制研究

无刷直流电机混沌现象分析与控制研究

作者：乔永鸣安徽工程大学

学位级别：硕士

近些年随着电机控制技术的飞速发展,无刷直流电机因其功率因素高、结构简单、维修操作便捷等优点,在工业工控以及汽车等方面被广泛的应用。无刷直流电机系统是一种由多个状态变量组成的非线性系统。在一定参数范围内以及外部输入作用下... 详细信息

近些年随着电机控制技术的飞速发展,无刷直流电机因其功率因素高、结构简单、维修操作便捷等优点,在工业工控以及汽车等方面被广泛的应用。无刷直流电机系统是一种由多个状态变量组成的非线性系统。在一定参数范围内以及外部输入作用下,无刷直流电机可以呈现出复杂的混沌行为或极限环。混沌行为被看作是非线性动力学中所特有的一种运动形式,既普遍存在又极其复杂。无刷直流电机时常产生不规则的混沌行为,突出表现为系统电磁噪声的不规则,以及不能稳定的控制电机的机能等,这种现象对电机本身和对其安全工作都带来了巨大的隐患。因此,为了满足日益发展的高性能电机的要求,用混沌的角度对无刷直流电机的非线性进行分析和研究有很重要的现实意义。本文首先叙述了迄今为止混沌的发展状况、混沌学的定义以及混沌电路的应用,国内外对无刷直流电机非线性混沌的探究,现阶段无刷直流电机中混沌现象控制的现状。然后在无刷直流电机本体结构的基础上,分析得到其三相电压平衡方程的矩阵形式,随后根据定子三相A、B、C坐标与两相旋转坐标之间的变换,推导得到了无刷直流电机在两相同步旋转d-q坐标下的数学模型,再次通过线性仿射变换以及时间尺度变换两种变换方法建立了只含有两个刚量参数的无刷直流电机的混沌模型,最后运用相轨迹以及各个状态变量的时间序列图,直观的观测其中的混沌现象。随后用李雅普诺夫指数、Poincare截面图等混沌特征指标对无刷直流电机的混沌特性进行分析,验证得到无刷直流电机具有极为丰富的混沌特性。其次,为了克服无刷直流电机在运行时产生的混沌行为,采用了刚量自适应的状态延迟反馈控制、动态滑模变结构控制两种不同的控制算法。刚量自适应延时反馈又分别采用单变量控制延时反馈控制和多变量控制延时反馈控制两种控制算法,进行对比研究它们对无刷直流电机的混沌运动状态的控制作用,仿真结果证明多变量控制延时反馈控制加入之后,反应灵敏,系统快速进入到稳定状态。动态滑模变结构控制,采用趋近律的方法,在一定程度上改善了系统中存在的抖振现象,获得了较好的控制效果,表现出很好的鲁棒性。最后,基于无刷直流电机的混沌模型,将其中的各个状态变量进行缩放,转换为非线性电路,在Multisim仿真软件上搭建无刷直流电机的非线性混沌模拟电路,通过不断调整参数来观察系统在不同参数下产生的曲线,再次验证无刷直流电机中存在着丰富的非线性混沌特性。

关键词：无刷直流电机混沌延时反馈控制动态滑模变结构控制混沌电路