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一种抑制稳态振荡的改进型变步长MPPT算法研究

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电力电容器与无功补偿 2019年第2期40卷 184-189页

作者：陈超波景卓高嵩西安工业大学电子信息工程学院西安710021

针对传统的扰动观察法及其派生方法所存在的稳态振荡及光照变化时跟踪漂移问题,通过建立MPPT过程的小信号模型,分析跟踪算法扰动步长及扰动周期与振荡现象的关系,得出扰动步长与扰动周期的最佳取值范围,并结合功率电压曲线斜率与电流的... 详细信息

针对传统的扰动观察法及其派生方法所存在的稳态振荡及光照变化时跟踪漂移问题,通过建立MPPT过程的小信号模型,分析跟踪算法扰动步长及扰动周期与振荡现象的关系,得出扰动步长与扰动周期的最佳取值范围,并结合功率电压曲线斜率与电流的比值作为新的扰动步长及扰动方向的判定条件,提出一种改进型变步长扰动观察法,有效改进了稳态振荡问题,抑制了跟踪漂移现象的产生。通过仿真验证了新算法较传统算法在稳态振荡及漂移问题上的改进,证明了所提出算法的可行性。

关键词：最大功率点跟踪变步长稳态振荡漂移

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无稳态振荡极值搜索算法设计及应用研究

无稳态振荡极值搜索算法设计及应用研究

作者：王丽斌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

极值搜索算法是一种非基于模型的自适应优化算法。其主要特点是原理简单、计算量小、所需被控对象信息少，只需检测被控对象的输入输出，即可实时搜寻被控对象输出的极大、极小值。然而，经典极值搜索算法的工作原理决定了其在应用中会... 详细信息

极值搜索算法是一种非基于模型的自适应优化算法。其主要特点是原理简单、计算量小、所需被控对象信息少，只需检测被控对象的输入输出，即可实时搜寻被控对象输出的极大、极小值。然而，经典极值搜索算法的工作原理决定了其在应用中会不可避免的出现稳态振荡这一现象，极大地限制了算法的应用范围。因此，本文以消除极值搜索算法的稳态振荡为目的，提出了一类无稳态振荡的极值搜索算法，并对其稳定性及应用进行了深入的研究。本文的主要贡献可归纳如下：（1）分别对扰动极值搜索算法和滑模极值搜索算法参数与性能之间的关系进行了较为深入的分析，并指出了不同极值搜索算法产生稳态振荡的原因。（2）通过改进经典扰动极值搜索算法的结构形式，建立了扰动信号幅值与极值估计偏差平方成正比的函数关系，提出了一种基于解调前信号的无稳态振荡扰动极值搜索算法。这种改进算法不仅可以加快大偏差时的收敛速度和增大搜索区域，有效避免算法陷入局部极值，而且可以降低小偏差时的扰动信号幅值，最终消除稳态振荡这一不利影响。借鉴上述思想，基于解调后信号对经典扰动极值搜索算法进行改进，建立了扰动信号幅值与极值估计偏差绝对值成正比的函数关系，这种基于解调后信号的无稳态振荡扰动极值搜索算法对极值估计偏差具有更好的自适应性。（3）通过设计滑模极值搜索算法与无稳态振荡扰动极值搜索算法之间的切换律，提出了一种无稳态振荡的滑模极值搜索算法。此种算法具有滑模极值搜索算法的收敛速度快、鲁棒性强的优点，同时还消除了稳态振荡，极大的提高了算法的性能和适用范围。此外，针对滑模极值搜索算法的收敛性，给出了一种更加严谨、简洁的证明方法。（4）最后，研究了无稳态振荡极值搜索算法在汽车防抱死系统中的应用问题。通过大量对比仿真分析，充分验证本文提出的无稳态振荡极值搜索算法的有效性及优越性。

关键词：极值搜索稳态振荡稳定性滑模变结构自适应汽车防抱死系统

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基于空间域dP/dV计算的光伏控制方法

浙江大学学报（工学版） 2023年第7期57卷 1450-1459页

作者：倪佳华项基赵波浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014

为了消除基于扰动观测方法下的光伏系统输出稳态振荡,针对当前步长计算中dP/dV存在的零分母问题,以空间上相邻的数据计算dP/dV,去掉扰动观测,直接以dP/dV作为控制变量.在稳态下,避免了零分母问题,实现了稳态时无振荡;在动态下,高频的信... 详细信息

为了消除基于扰动观测方法下的光伏系统输出稳态振荡,针对当前步长计算中dP/dV存在的零分母问题,以空间上相邻的数据计算dP/dV,去掉扰动观测,直接以dP/dV作为控制变量.在稳态下,避免了零分母问题,实现了稳态时无振荡;在动态下,高频的信号更新反馈保证了快速的动态跟踪过程.统一了最大功率跟踪模式(dP/dV=0)和功率热备模式(dP/dV<0),可以在不同的dP/dV参考值下实现优秀的输出性能.在Matlab/Simulink仿真和实物实验中,通过与传统P&O算法及最新MPPT算法的对比,证明了所提算法在最大功率跟踪性能上的优势;与基于时域dP/dV计算的控制方法对比,证明了所提算法在功率热备输出性能上的优势.

关键词：光伏(PV) 最大功率跟踪(MPPT) 功率热备稳态振荡

基于改进滑模极值搜索算法的货运列车黏着控制研究

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机车电传动 2023年第1期 104-112页

作者：程翔唐润忠黄刚黄宜山湖南铁道职业技术学院轨道交通智能控制学院湖南株洲412001 湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412007 湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007 中车时代电动汽车股份有限公司湖南株洲412007

针对传统的滑模极值搜索控制算法(SMESC)在货运列车最佳黏着工作点追踪过程中存在稳态振荡、收敛速度慢的问题,提出了参数时变的改进滑模极值搜索控制算法。为削弱稳态振荡和加快SMESC收敛速度,分析了SMESC中增益参数与稳态振幅间的数... 详细信息

针对传统的滑模极值搜索控制算法(SMESC)在货运列车最佳黏着工作点追踪过程中存在稳态振荡、收敛速度慢的问题,提出了参数时变的改进滑模极值搜索控制算法。为削弱稳态振荡和加快SMESC收敛速度,分析了SMESC中增益参数与稳态振幅间的数学关系,以及辅助函数斜率与收敛性的联系,并对其进行优化:设计了时变辅助函数斜率以改善SMESC的收敛速度,设计了以观测误差为基准的动态增益参数以削减稳态振荡,并进行了收敛性分析。针对行车阻力无法直接测量的问题,引入了基于粒子群算法(PSO)的阻力参数估计,最后设计了基于SMESC的黏着控制律,通过与传统滑模极值搜索进行对比,证实了所提方法的有效性和实用性。

关键词：黏着控制极值搜索观测器稳态振荡

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基于趋近律方法的离散变结构控制设计

华中科技大学学报（自然科学版） 2009年第9期37卷 64-67页

作者：朱齐丹汪瞳哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

为了消除利用离散指数趋近律设计的离散变结构控制系统中存在稳态振荡现象,使系统具有良好的稳态性能,提出了一种新的趋近律,利用该趋近律设计的变结构控制器,不仅能够削弱抖振,使系统运动最终趋于原点不存在稳态振荡,而且能使系统的准... 详细信息

为了消除利用离散指数趋近律设计的离散变结构控制系统中存在稳态振荡现象,使系统具有良好的稳态性能,提出了一种新的趋近律,利用该趋近律设计的变结构控制器,不仅能够削弱抖振,使系统运动最终趋于原点不存在稳态振荡,而且能使系统的准滑动模态保持步步穿越切换面的基本属性,有效地改善了趋近过程,提高了控制品质.仿真结果验证了该方法的合理性与有效性.

关键词：变结构控制离散时间系统趋近律方法稳态振荡抖振

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隧道二极管振荡器的起伏特性

电子学报 1965年第3期 288-295页

作者：虞厥邦

本文研究了隧道二极管振荡器中由固有噪声引起的自然起伏过程。在系统中激起近似于正弦振荡的情形下,利用 van der Pol 方法及相关理论决定了稳态振荡下振荡器的主要统计特性。经过实际计算,以及同其他型式振荡器的现有资料作比较,证明... 详细信息

本文研究了隧道二极管振荡器中由固有噪声引起的自然起伏过程。在系统中激起近似于正弦振荡的情形下,利用 van der Pol 方法及相关理论决定了稳态振荡下振荡器的主要统计特性。经过实际计算,以及同其他型式振荡器的现有资料作比较,证明了这种振荡器属于固有噪声影响大、自然线宽大、频率的自然稳定度低的一类振荡器。

关键词：振荡器稳态振荡固有噪声电子设备振幅起伏谱线宽度隧道二极管江畸二极管统计特性

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激射光振荡的生成时间

科学通报 1965年第10期 931-932页

作者：邓锡铭王润文修正礼

从一般固体激射器,特别是加入 Q 开关后的振荡生成过程的几率方程知道,生成时间在毫微秒范围,不易观察和测量。我们从实验发现,对于低增益长谐振腔间隔的气体激射器,振荡生成时间可长达毫秒范围,极易测量、观察,现将所采用的实验方法及... 详细信息

从一般固体激射器,特别是加入 Q 开关后的振荡生成过程的几率方程知道,生成时间在毫微秒范围,不易观察和测量。我们从实验发现,对于低增益长谐振腔间隔的气体激射器,振荡生成时间可长达毫秒范围,极易测量、观察,现将所采用的实验方法及结果报导如下。

关键词：激射光激光激射器量子放大器稳态振荡

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基于变速趋近律的离散滑模末制导律设计

计算机应用 2013年第3期33卷 878-881页

作者：舒燕军唐硕西北工业大学航天学院西安710072

针对离散化的末制导模型,基于一种新型离散变速趋近律设计了离散滑模制导律。利用该新型离散变速趋近律的特性消除了视线角速率的稳态振荡,使其渐进地趋于原点,并显著降低了系统抖振。将目标机动视为未知不确定性,采用干扰观测器方法对... 详细信息

针对离散化的末制导模型,基于一种新型离散变速趋近律设计了离散滑模制导律。利用该新型离散变速趋近律的特性消除了视线角速率的稳态振荡,使其渐进地趋于原点,并显著降低了系统抖振。将目标机动视为未知不确定性,采用干扰观测器方法对其进行在线估计和补偿,无需知道不确定性的界,只需知道其变化率有界,且无需满足匹配条件。仿真结果表明,所设计的基于新型离散变速趋近律的滑模制导律对目标机动具有鲁棒性,且无稳态振荡和系统抖振。

关键词：离散变速趋近律干扰观测器离散滑模末制导律稳态振荡系统抖振

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二阶滑模极值搜索控制方法设计与应用研究

二阶滑模极值搜索控制方法设计与应用研究

作者：何宗儒哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

极值搜索控制方法是一种不基于模型的自适应控制方法,用来解决系统的最优工作点追踪或优化问题,其原理简单,计算量小,并且能够很好地适应实际系统的未知性与不确定性。滑模极值搜索控制是极值搜索控制方法的一种,具有滑模控制带来的鲁... 详细信息

极值搜索控制方法是一种不基于模型的自适应控制方法,用来解决系统的最优工作点追踪或优化问题,其原理简单,计算量小,并且能够很好地适应实际系统的未知性与不确定性。滑模极值搜索控制是极值搜索控制方法的一种,具有滑模控制带来的鲁棒性强的优点,然而在滑模极值搜索控制中存在的抖振问题与稳态振荡问题限制了方法的性能与应用场景。本文以消除滑模极值搜索控制方法中的抖振现象与稳态振荡为目标,提出了一种二阶滑模极值搜索控制方法以及相应的无稳态振荡控制策略,进行了严谨的分析与验证,所取得的主要成果如下:首先,本文在分析经典滑模极值搜索控制的工作原理及收敛性的基础上,分别指出了滑模极值搜索控制产生抖振及稳态振荡问题的原因,为本文接下来对经典方法的改进提供了研究思路与理论基础。其次,针对经典方法中抖振产生的原因,本文提出了一种基于螺旋算法的二阶滑模极值搜索控制方法,利用高阶滑模控制的特点,从根本上消除了抖振现象。对于提出的改进方法,给出了严谨的收敛性分析与稳定性证明,并且分析了方法中各参数与收敛性能的关系,同时也给出了所提出方法稳态振荡阶段的分析,为方法进一步的改进奠定了基础。此外,通过仿真验证了方法对于消除抖振现象的有效性。然后,为进一步提升滑模极值搜索控制的收敛性能,在已经分析了经典方法与二阶方法稳态振荡产生机理的基础上,基于二者产生稳态振荡的共性原因,先是基于经典方法设计了无稳态振荡控制策略,通过在线调整参考信号的变化使系统保持在滑模状态,从而消除稳态振荡,然后针对所提出的二阶方法的特点,将无稳态振荡控制策略拓展到二阶方法中,形成无稳态振荡二阶滑模极值搜索控制方法,在保证原有收敛速度的同时,抑制了抖振现象并且消除了稳态振荡,提高了方法的收敛精度。通过仿真充分验证了所提出控制策略消除稳态振荡的能力。最后,本文将所设计的无稳态振荡二阶滑模极值搜索控制方法应用于燃料电池的最大功率点追踪问题中。在Simulink仿真平台中搭建了整个控制系统,并通过与经典滑模极值搜索控制的仿真对比实验,验证了方法在实际应用中所起到的作用以及其相对于经典方法的优越性。

关键词：极值搜索控制滑模螺旋算法抖振稳态振荡