项目名称: 随机非线性系统基于哈密顿实现的分析、控制及应用研究

项目编号: No.61473265

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 刘艳红

作者单位: 郑州大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 风力发电系统具有高维、随机和非线性等特点,现代控制理论尚未对其建立有效的便于应用的分析和综合方法。本项目拟基于随机非线性系统的哈密顿实现对其稳定性分析和控制问题展开研究。在理论研究方面,完成随机非线性系统的哈密顿实现,定量地分析随机噪声对能量特性的影响,利用哈密顿函数构造随机Lyapunov函数,根据随机LaSalle不变集原理分析系统依概率渐近稳定的条件,通过状态反馈重构结构矩阵和哈密顿函数,利用哈密顿实现结构显式构造镇定和鲁棒控制器。在应用研究方面,建立风力发电系统的随机动态模型,将最大风能利用控制问题转化为Wiener噪声扰动随机非线性系统的镇定控制问题,基于理论研究结果设计充分系统结构特性的镇定和鲁棒镇定控制策略,并通过数字仿真和动态模拟试验进行验证。通过本项目的研究,期望对风力发电系统等随机非线性系统提出能充分利用内在结构和能量特性的有效的便于应用的分析综合理论和控制器设计方案。

中文关键词: 随机非线性系统;耗散哈密顿实现;镇定;鲁棒控制;风力发电系统

英文摘要: Wind energy conversion systems is essentially high order, stochastic and nonlinear. Modern control theory has not developed an effective method to complete the stability analysis and controller design problems of such kind of systems. This project aims to investigate the stability analysis and controller design problems of stochastic nonlinear systems based on their dissipative Hamiltonian realization. On the theoretical aspect, based on the dissipative Hamiltonian realization, we will quantitatively analyze the effect of stochastic noise on the energy properties of the systems and explore the conditions to construct stochastic Lyapunov function via the Hamiltonian function. The asymptotic stability in probability of the system will be analyzed by extending LaSalle's principle to stochastic dissipative Hamiltonian systems. The feedback approach will be employed to re-assign the structure matrix and Hamiltonian function. Then, we will put forward a systematical method to construct the stabilization and robust stabilization control scheme based on the Hamiltonian system structure. On the application aspect, we will develop a stochastic nonlinear dynamic model for wind energy conversion systems. The maximum power point tracking control problem will be then transformed to the stabilization control of stochastic nonlinear system under Wiener process. The theoretical study results will be applied to the stabilization and robust controller design of wind energy conversion systems to sufficiently utilize their internal structure. Numerical simulation and dynamic simulation will be carried out to evaluate the effectiveness of the proposed control strategy. It is expected that the proposed project can provide a novel solution to the stability analysis and controller synthesis of stochastic nonlinear systems which can effectively utilize the internal structure and energy property and easy to complete in physical systems.

英文关键词: stochastic nonlinear systems;dissipative Hamiltonian realization;stabilization;robust control;wind energy conversion system

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