复杂电机网络非线性动力学行为及其混沌控制研究

发布时间：2020-05-19 12:54

【摘要】：永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)是两种不同的能量转换装置,现已广泛应用于生产生活中,但这两种电机都是多变量、强耦合、强非线性的系统,在某些参数及工作条件下会产生混沌现象,电机的混沌行为是造成其运行失稳的因素之一。随着科技的发展,单个电动机或发电机已经无法满足生产要求,而由多个PMSM或PMSG构成的网络在提高生产效率,促进自动化进程的同时也使电机传动系统结构复杂化,这为整个网络系统的稳定、安全运行增加了更多的不确定性。因此,研究复杂电机网络的非线性行为并对混沌运动进行控制是保持其稳定性的关键问题。本文对复杂电机网络的混沌控制研究主要分为两个方面:一是电机网络的混沌同步控制;二是抑制电机网络的混沌现象。论文的主要研究工作如下:(1)引入典型的永磁同步电机和永磁同步发电机数学模型,描述了这两个系统在特定参数范围时出现的混沌现象,再以PMSM、PMSG为节点构建复杂电机网络模型并分析了电机网络的动力学行为。(2)结合反馈控制和有限时间稳定性理论设计了一种混合控制器对WS型小世界PMSG网络的混沌行为进行控制,不仅使整个发电机网络达到目标平衡点,还能确保网络在有限时间内稳定。然后利用有限时间稳定性理论得到了 PMSG网络混沌控制的充分条件,通过改变控制器的参数可调节混沌控制的收敛时间,克服了 PMSG网络混沌控制时间过长的难题。(3)基于动力中继能降低两个非直接相连节点的同步耦合临界值,促进两节点同步的特性,从外部增加参数不匹配的中继节点,通过动力中继作用降低整个网络的同步耦合阈值,从而对一个双向耦合的NW型小世界PMSM混沌网络进行同步控制,此方法用中继节点代替同步控制器实现电机网络的混沌同步,简单易实现。(4)研究了参数未知,无法计算平衡点的电机网络混沌控制问题,提出了一种自适应混沌牵制控制器能自动跟踪平衡点,并通过牵制网络中的部分电机节点使整个网络达到稳定,利用李雅普诺夫稳定性理论推导了牵制的节点数目,并获得合适的自适应反馈增益,此控制器优点是不必提前计算平衡点,且控制代价小,易于实际工程应用。
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM301.2

【参考文献】