一、广义对称矩阵的判定(Ⅰ)(论文文献综述)
崔雨佳[1](2021)在《基于逆凸组合不等式的时滞电力系统稳定性分析与控制》文中研究指明随着科技的发展,电力系统已成为社会生活的重要保障。倘若电力系统的稳定性遭到破坏,电网无法正常供电或电力系统瓦解,可能导致国民经济受损甚至人员伤亡,因此保持电力系统运行的稳定性尤为重要。电力系统稳定性受到诸多因素的影响,其中之一就是时滞。学者们研究的热点在于如何提高时滞稳定裕度,获得保守性较低的时滞稳定判据,同时对时滞电力系统提供鲁棒稳定控制器设计。本文主要研究内容如下:选取针对Bessel-Legendre不等式增广的Lyapunov-Krasovskii泛函,采用基于Bessel-Legendre不等式改进的逆凸组合不等式对泛函导数项中包含的二次积分项进行处理,获得时滞稳定判据。同原有的逆凸组合不等式方法相比,改进的逆凸组合不等式方法用较少的松弛矩阵变量提供更高的时滞上限。进一步将该稳定判据应用于典型二阶时滞电力系统、单机无穷大时滞电力系统和双区域四机时滞电力系统的稳定性分析,获得较高的时滞上限,降低了时滞稳定判据的保守性,并通过仿真和数据对比证明其有效性和实用性。结合逆凸组合不等式方法和自由权矩阵方法进行状态反馈控制器设计。先通过基于PI负荷频率控制系统的稳定性分析验证改进的自由权矩阵方法的有效性。在改进的逆凸组合不等式方法基础上引入自由权矩阵项,对Lyapunov-Krasovskii泛函的导数项进行推导,获取新的稳定判据。在此基础上设计状态反馈控制器,并用调整参数法处理控制器产生的非线性项,分别建立无记忆反馈控制器和有记忆反馈控制器模型及其对应的稳定判据。将控制器应用在典型二阶时滞电力系统和单机无穷大时滞电力系统中,获得控制器反馈增益取值,提高了时滞电力系统的稳定裕度,通过仿真结果和文献对比证明该控制器设计的有效性和实用性。
翟昌海[2](2021)在《奇异摄动时变时滞不确定控制系统的状态反馈广义H2控制》文中研究说明控制系统要解决的主要问题是控制系统分析与设计.设计一个带有校正装置的控制器,在闭环系统保持内稳定性的前提下,同时使得系统达到一定的性能指标要求,是目前控制领域研究的一个热点问题.所采用的性能指标主要有H2,H∞,1L及L2-L∞等,基于L2-L∞这一性能指标的控制问题被称之为广义H2控制.广义H2控制是现代控制理论的一个重要分支,已经发展成为解决非线性不确定系统的一个有力工具.广义H2控制能使一个实际控制系统,在含有不确定性和时变时滞的情况下保持渐近稳定,并且满足L2-L∞性能指标要求.以系统的二范数为性能指标的广义H2控制理论,可以获得较好的动态、稳态性能,可以切实地处理系统在控制领域内存在的一些问题,并且成功地应用于通讯、网络控制、工业生产过程及航空航天等社会发展的方方面面.其优点在于进行系统分析和控制器设计时,可运用一套完整的、系统化的方法来探究非线性系统的稳定性以及控制器设计问题.目前,已有众多学者利用T-S模型亦或基于分段二次Lyapunov稳定性理论,分别对模糊系统和连续系统以及离散系统进行了广义H2控制问题的研究,但都没有考虑时滞.控制器与被控对象同在一个被控系统中,由于各种不确定性的影响,只考虑对象的不确定性,而要求控制器精确实现,显然是不合理的.此外,在若干研究中只孤立谈及不确定性或者奇异摄动状态,未能联合时变时滞进行综合系统的广义H2控制研究.有个别文献推出的充分性判别条件只在满足某摄动参数的情况下,闭环系统渐近稳定,没有涉及一个稳定奇异摄动区间,或者奇异摄动区间尚可以增大.鉴于此,本文在现有理论基础上,基于李雅普诺夫稳定性理论、矩阵分析法、线性矩阵不等式等方法,对同时带有控制输入和干扰输入的奇异摄动时变时滞不确定控制系统进行广义H2控制研究,主要内容概述如下:首先,对奇异摄动时变时滞系统的广义H2控制理论背景和研究进行理论概述.然后介绍本文所需的相关引理,并对文中出现的符号及缩写语做简要说明.其次,对于带有控制输入和干扰输入的连续不确定时变时滞奇异摄动控制系统,设计一个记忆状态广义H2控制器.引入新的广义H2性能指标的定义,选取新的依赖于时滞和摄动参数的二次型李雅普诺夫泛函.同时借助新的引理及交叉项界定方法,推出在时滞依赖和时滞独立两种情形下的系统广义H2稳定的充分性判据,给出记忆状态控制器的具体设计方法的判定定理.对系统进行无记忆广义H2控制研究,对记忆的状态反馈广义H2控制理论作进一步的理论深化,推得相应的闭环系统广义H2稳定的充分性判据.并对时滞依赖和时滞独立两种情形下采用新的引理,推出保守性相对更小的稳定性判据.对所得结论进行线性化处理,消除其不确定性,得到线性矩阵不等式条件下的广义H2控制的稳定性判据,指出在零到奇异摄动上界的一个区间范围内,闭环系统渐近稳定,扩大了广义H2稳定空间,缩小了L2-L∞的性能指标.最后,对如上理论进行推广,推出相应的时滞依赖和时滞独立两种情形下线性化的推论,并运用新的交叉项界定法予以理论深化处理.用数值样例去验证本文所得结论的有效性和可行性,所有判据均可使用Matlab工具箱进行方便地处理求解.通过与相关文献进行稳定态指标对比,展示出本文所得方法具有一定的优越性和较小的保守性,并且适用于标准和非标准情形.
李传扬[3](2021)在《模块化对称式3-R(SRS)RP多环机构操作臂研究》文中研究指明随着我国载人飞船、空间站、月球和火星探测、对地观测、空间科学研究等重大航天工程的陆续启动与实施,对可实现空间大范围在轨操控任务的宇航空间机构的需求越来越迫切。在未来航天任务中,宇航机构必须具备开展大范围空间作业的能力,如实现太空垃圾的回收、失控卫星的轨道修正与维护、实施空间攻防等。而目前的空间操控技术多有弊端,如:大尺度变几何桁架结构和驱动较为复杂,关节式机械臂整体刚度低且操作不够灵活。因此,迫切需要研究一种大尺度、多自由度、高刚度、可折叠的空间桁架式操作臂系统。受生物细胞学理论启发,将机构中的运动副、运动支链以及机构本身视为细胞,并用旋量代数理论完成其数学表达。基于细胞学中的裂胞过程,提出裂胞自由度分析法及裂胞奇异分析法,用以分析多环耦合机构的自由度及构型奇异性。采用自由度分析法对三个代表性的多环耦合机构进行分析,以证明方法的正确性。提出对称式3-R(SRS)RP多环机构新构型,其中R表示转动副,S表示球副,P表示移动副,相比并联机构具有更大的刚度质量比;将多个多环机构模块首尾串联可构造空间模块化操作臂,其刚度优于关节式机械臂,适合于操作臂的大型化并具备可折叠功能。采用绳杆式的结构设计方案可进一步增强其整机刚度。提出一种新型球副机构,并构建由两个同心球副及一个轴线过中心的转动副组成的SRS复合铰链,可实现真正的理想节点设计,增强运动精度,并简化运动学及动力学模型。对多环机构的几何、自由度、构型奇异特性进行分析,可知:(1)机构具有3个自由度,分别为绕中间平面相交两轴线的转动及沿中间平面法线方向的移动;(2)机构在运动过程中的任意姿态,上下两个单元始终关于中间平面对称;(3)由于机构中间移动副的存在,其构型奇异位姿均可避免。对多环机构运动特性分析可知:(1)机构理论上可实现完全折叠和动平台最大180°的转动;(2)机构几何奇异位姿位于其工作空间的边界位置,在工作空间中运动始终为连续运动。通过模块化操作臂系统运动学和工作空间分析可知,操作臂具有优良的折叠与弯曲运动性能,三模块操作臂工作空间近似球形,具有较好的操作范围。3-R(SRS)RP多环机构具有多个单自由度铰链(转动副和移动副),其需要3个驱动实现全驱动,具备84种驱动模式配置可能,主要有3R类,2R1P类,1R2P类,以及3P类四大类型。因此,本文提出一种驱动模式优化方法,包含广义驱动力均布准则、功率消耗均布准则以及驱动策略准则。对3-R(SRS)RP多环机构驱动模式进行分析可知,3R类驱动模式在功耗分布方面最优,但在驱动策略准则角度,3P类驱动模式为最优解。提出一种多模块操作臂驱动模式分配策略,确定三模块多环机构操作臂驱动模式分配方案为:接近静平台的模块采用3R类驱动模式,其余采用3P类驱动模式。此外,建立三模块操作臂系统的动力学模型,求解得到系统的广义驱动力列阵,用以设计操作臂样机及电机选取。搭建三模块多环机构操作臂样机实验测试系统,并分别开展模块运动模式验证实验、运动学特性验证实验、两种同构驱动模式下功耗测试实验、操作臂广义驱动力测试实验,分别验证本文对3-R(SRS)RP多环机构的构型特性分析、运动特性分析、驱动模式分析以及动力学分析的正确性。从而证实模块化3-R(SRS)RP多环机构操作臂具备空间大尺度、多自由度、高刚度、可折叠的特点,具备空间应用的潜力。本文研究工作的开展为我国空间大尺度智能结构体设计理论与方法贡献思路,为空间非合作目标的抓取及空间大范围灵活操控提供理论和技术支持。
赵冲[4](2021)在《基于3RRlS变胞单元的空间串并联式机械手捕获机构研究》文中研究指明面向太空垃圾回收、辅助变轨、在轨维修等复杂空间在轨操控任务,宇航机构需具备对空间非合作目标的追踪与捕获的能力。因此,要实现对空间悬浮目标的抓捕与操作,迫切需要研究大尺度、多活动度、多工况的新型空间机械手机构,其特点是作业范围大,整体刚性好,可根据任务需求改变自身工况与构型,从而实现对空间目标进行机动灵活的在轨作业。本文提出一种可满足空间抓捕机械手折展、抓捕和操作功能要求的变胞单元——3RRlS变胞并联机构,该单元变胞运动源自一种结构紧凑、重量轻的l S变胞关节,其可在胡克铰(l S1)和球面副(l S2)之间切换。因此3RRlS变胞并联机构共有4种变胞构态:3RRlS1、3RRlS2、2RRl S1-RRl S2和2RRl S2-RRl S1。通过旋量理论分析四个构态的自由度、过约束、奇异性和伴随运动。根据机构几何约束推导3RRlS变胞单元的位置方程和伴随运动方程,验证机构运动旋量定性判断机构是否存在伴随运动的结论。搭建l S变胞关节和3RRlS变胞并联机构样机平台,对其变胞功能进行实验。基于3RRlS变胞单元,本文构造基于单元两驱动配置的n(3RRlS)变胞串并联式机械手指,对其拓扑结构描述、驱动配置、同构判定和工作空间进行分析。提出一种支链排列编码方法描述n(3RRlS)变胞串并联机构的拓扑图,分析3RRlS变胞单元、双指节手指和三指节手指的拓扑结构和支链码,简便直观地实现驱动配置构型和可控变胞构态的同构判定。提出一种操作简单、计算效率高的n(3RRS)串并联机构的工作空间求解方法分析所有驱动配置构型的工作空间,优选工作空间最大的驱动配置方案。搭建三指节手指样机平台,对其变胞运动功能和位置精度进行实验。本文基于几何约束条件推导3RRlS单元的雅可比和海森矩阵,递推和归纳n(3RRlS)变胞串并联式手指的速度和加速度方程。考虑杆件柔性、结构约束力和机构运动因素,根据小变形叠加原理,提出结合旋量理论和矩阵位移法建立n(3RRlS)变胞串并联式手指的刚度模型。对比n(3RRlS)机械手指在不同构态和不同受力情况下的变形,分析变胞关节对n(3RRlS)机构刚度的影响。搭建三指节手指刚度实验平台,测量三指节手指样机在不同构态下的刚度,验证变胞关节对机械手指刚度的影响。基于虚功原理推导3RRlS变胞单元和n(3RRlS)变胞串并联式手指的动力学方程,通过Sim Mechanics仿真验证3(3RRlS)机构的运动学和动力学理论结果。本文分析空间抓捕机械手的抓捕范围和抓捕静力学,确定其结构参数。根据抓取力平衡和优化需要,进一步将接触力子空间分别分解成关于关节力矩和外力矢量的两种表达式,推导存在被动力情况下的力封闭性判断方法。采用线性多面锥近似非线性摩擦锥,建立考虑被动力的抓取力优化数学模型。针对指尖抓捕和约束抓捕两种抓捕方式,对双指机械手和三指机械手进行抓取力封闭性判断,进一步根据抓取力优化模型计算抓取力。三指机械手采用约束抓捕方式时满足力封闭性抓捕,具有最优的抓捕性能。搭建三指节手指抓捕实验平台,测量被抓物体在三指节手指约束抓捕和指尖抓捕下的接触力,验证机械手的抓取力封闭性和理论优化结果。总之,基于3RRlS变胞单元两驱动配置的n(3RRlS)变胞串并联式机械手捕获机构可以实现折展、抓捕和操作功能,有利于降低机构重量和操控难度,提高机械手的刚度、精度和可靠性。
张楠[5](2021)在《绳索机器人的运动规划研究》文中进行了进一步梳理绳索机器人采用柔性绳索控制末端执行器的运动以完成指定任务,但绳索只能向末端施加拉力而无法施加推力,此单向力传递特性为其运动规划带来了困难。为克服运动规划中的盲目性,本论文采用几何法首先研究了简单质点型绳索机器人的运动规划,然后将方法推广至复杂的平台型机构。之后通过映射视角研究了对具体机构类型依赖性较弱的更一般运动规划方法。最后考虑了基于期望运动空间的机构设计和在各类不确定性下的轨迹安全实现问题。具体研究工作分为以下四个方面。1)质点型绳索机器人的运动规划:为确定可行轨迹的存在性,论文采用几何法分析了绳索机器人的动力学约束特性及相应的动态工作空间。首先根据解析几何与射影几何将复杂的拉力约束转化为位置-加速度平面上的简单可行域约束,然后根据此平面上可行域的边界确定出末端执行器的最远运动距离,进而得到对偶的可达空间与可归空间。根据此对偶空间,可解析地规划出可行路径,并可在位置-加速度平面上直接设计可行的点到点轨迹、周期轨迹以及过渡轨迹。相应非空的轨迹参数取值范围可由可行域边界条件解析求解。2)平台型绳索机器人的运动规划:为将上述方法推广至平台型机构,首先分析了沿惯性主轴的转动下的单向力传递特性。它也可转化为位置-加速度平面上的可行域约束进行讨论,但约束边界变得更加复杂。根据此平面上曲线所满足的面积条件和可实现性条件,分析了可达空间并进行了相应的点到点运动规划。对于沿一般轴转动的情形,采用了可比较大小的内含点到点轨迹探索可达空间的边界并通过数值离散化路径求解了轨迹参数的取值范围。对于周期轨迹,可类似地通过函数合成或运动合成方式规划,合成参数的取值范围可用于描述相应的轨迹空间。最后也给出部分过渡轨迹的存在性结论或假设,并通过按动态优先级选择节点进行扩展的概率扩展树(PET)算法规划了两状态间的过渡轨迹。3)一般绳索机器人的运动规划:为寻找满足期望条件的可行轨迹以及对可行轨迹的性能进行优化,论文定义了两种对偶的映射(异性映射和共性映射),并将它们应用于一般轨迹的规划中。其中异性映射法是首先将拉力约束映射到拉力边界方程的无根区域,然后通过基于PET的移根法使拉力约束边界方程的实根离开不可行域而使不可行轨迹其变为可行轨迹。共性映射法是先选择参数化可行轨迹,然后采用斯图姆定理、区间代数运算或连续极值跟踪法将拉力约束转化为轨迹参数约束,并在保持轨迹可行性不变的条件下对轨迹性能进行动态改善,或求解用于描述轨迹空间的参数取值范围。4)绳索机器人的机构设计与轨迹实现:为在仿真或实验中实现期望的运动,论文根据延伸映射定义了一类对偶曲线以描述绳索机器人的可达空间,并通过对期望可达空间进行相应的收缩映射设计了合适的机构。为在无法跟踪运动目标时安全停止末端,论文以线性时变微分方程描述末端在广义变心场中的运动。然后采用一种基于纵横分级的PET算法,合理地搜索满足拉力约束条件、广义场心条件以及运动收敛条件的场参数,以生成一系列局部可行的轨迹,使得末端在绳索始终张紧的情形下停止成为可能。本论文主要采用几何法定义和求解了用于保证可行轨迹存在性的可达空间,并给出了可达空间内考虑复杂动力学约束下的运动规划方法。最后通过仿真或实验,对所提出的一些代表性运动规划方法进行了有效性检验。
董文凯[6](2021)在《风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析》文中认为近年来,风电并网系统振荡事故在全球多地均有报道发生,严重影响了电力系统的安全稳定运行,是实现风电友好型接入面临的主要瓶颈之一。现有研究表明:风电并网系统振荡失稳多是源自系统中电气设备之间产生了不利的动态交互,且交互过程通常有风电机组换流器控制环节动态的参与。在大规模风电汇集电网中,风电机组数量庞大,风电场模型阶数高,且风电机组之间以及风电机组与外部交流系统之间耦合复杂,造成系统中动态交互作用的特征及影响难以厘清。目前风电并网系统振荡产生机理尚未完全清晰,合理有效地对风电场进行等值建模,是深入研究动态交互作用引发系统振荡的原因及主要影响因素的基础。为此,本文围绕风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析,展开了一系列研究工作,研究中重点关注次同步振荡,主要工作和创新成果包括:(1)在风电场内各风电机组线性化模型近似相同、且近似对称连接至外部交流系统的情况下,推导了并网风电场小干扰动态等值模型,并分析了风电机组数量变化对风电场振荡稳定性的影响。首先,通过引入一变量变换,将N机风电场线性化模型解耦为N个相互独立的等效子系统,其中,前(N-1)个等效子系统由一台风电机组接入无穷大母线构成,反映了风电场内部的动态特性,第N个等效子系统由一台风电机组接入外部交流系统构成,集中反映了并网风电场整体的动态输出特性。然后,基于第N个等效子系统,建立了风电场单机等值模型,并根据等值模型的表示形式,分析发现风电机组数量增加会导致等值模型与交流电网间连接强度减弱,从而可能给并网风电场带来振荡失稳风险。最后,将上述风电场单机等值模型拓展应用至多风电场/风电机群并网系统,建立了其动态等值模型;所得等值模型应用简单,可有效反映原系统在扰动作用下的振荡特性,并大幅降低系统稳定性分析的计算量。(2)在(1)的基础上,考虑复杂网络结构,推导了并网风电场的解耦表示形式,探讨了网络结构、参数和风电机组数量变化对风电场振荡稳定性的影响。首先,由并网风电场节点阻抗矩阵定义了一网络电抗矩阵,并借鉴模式分析的基本思想,基于网络电抗矩阵的相似对角化变换,对风电场线性化模型引入了一变量变换,实现了并网风电场线性化模型的等效解耦;对于一N机风电场,其线性化模型同样解耦为N个由一台风电机组并网构成的等效子系统。然后,参照模式分析理论中模态、可控性和可观性的概念,定义了等效子系统的模态、可控性和可观性,将等效子系统动态与原风电场内风电机组的动态联系起来。最后,基于等效子系统模型,分析了风电场内网络结构、参数和风电机组数量变化对并网风电场振荡稳定性的影响,发现风电外送线路电抗增大、风电场内集电网络整体电气距离增加和风电机组数量增大,均会造成等效子系统中风电机组与交流电网之间连接强度减弱,从而可能给并网风电场带来振荡失稳风险;并提出了一种用于风电场规划阶段进行小干扰稳定性检验的降阶模式计算方法。(3)基于(2)中对等效子系统模态、可控性和可观性的定义,分析了外部扰动作用下,风电场内各风电机组对外表现出一致的动态特性,且并网风电场整体动态输出特性可通过一台风电机组反映的原因和成立条件,为风电场小干扰动态等值研究奠定了理论基础。然后,结合等效子系统模型,考虑不同前提条件,建立了并网风电场动态等值模型。(4)以锁相环动态主导的并网直驱风电场小干扰稳定性为例,结合风电场等效子系统模型,推导了并网风电场的稳定极限,基于所得解析结果,分析了网络结构、参数和风电机组数量变化对风电场振荡稳定性的影响,揭示了弱电网条件下锁相环动态引发并网直驱风电场振荡失稳的机理;结果表明:接入电网强度减弱、风电场内集电网络整体电气距离增加、风电机组稳态功率输出增加,以及锁相环积分系数增大,均会造成锁相环动态主导的并网直驱风电场振荡稳定性降低。
王宇翔[7](2021)在《大容量低载波比变流器的电流环双边频域建模及优化控制技术研究》文中研究指明随着工业牵引、交通运输、电网设备等行业的发展,大容量变流器具有愈发迫切的应用需求和愈发广阔的市场前景。为提高系统转换效率、拓展工业应用范围,大容量变流器正朝着更大功率容量、更高电压等级的方向发展。额定容量的提升意味着系统损耗的增加,成为制约变流器安全运行的核心因素。因此,大容量变流器通常采用低载波比的调制策略,以降低器件开关频率,减小系统运行损耗。然而,低载波比工况使得变流器控制延时增大,不可避免地威胁控制环路的稳定性。其中,电流环作为变流器频率响应最快的最内控制环,受控制延时影响最大。为提升低载波比变流器电流环的稳定性,本文以频域稳定性判据为理论基础,以双边频域建模为分析手段,针对三相对称和三相不对称电流环提出一系列优化控制方法,有效拓展了变流器的低载波比运行范围。首先,针对三相对称电流环,建立经典频域方法的建模误差函数并应用双边频域模型分析了低载波比对稳定性的量化影响。经典频域建模基于dq完全解耦的理论假设,在低载波比工况下会引入不可忽略的建模误差,严重影响电流环的稳定裕度。通过推导建模误差函数与载波比的量化关系,总结出建模误差与载波比的负相关特性,阐明经典频域建模方法的局限性。另一方面,通过复传递函数推导出电流环的双边频域模型,并通过双边频域波特图分析电流环的稳定裕度。借助双边频域模型,量化分析出载波比与电流环稳定裕度的正相关关系,并解释了延时补偿角对增强电流环稳定性的正面作用。其次,针对三相对称电流环,提出矢量角PI控制方法。从双边频域模型可见,低载波比引入的控制延时使得电流环的开环复传递函数呈现频域不对称的特点,在稳定裕度上体现为相位裕度的正负频段不对称。已有相位裕度补偿器通过平移相位特性在一定程度上增强了电流环的稳定性,但不改变正负频段相位裕度之和。本文提出的矢量角PI控制器通过引入两个额外的矢量角控制参数,可增大正负频段相位裕度之和,从而进一步增大电流环的低载波比运行范围。数学推导表明,已有相位平移补偿器可视为矢量角PI控制器的特例。矢量角PI控制器的稳定裕度优于相位平移补偿器,两者均优于经典PI控制器。再次,针对三相不对称电流环,提出基于传递函数矩阵特征轨迹的双边频域建模方法。传递函数矩阵可用来准确描述不对称电流环的模型,广义奈奎斯特判据用传递函数矩阵的特征轨迹在复平面上与(-1,0)的位置关系判定稳定性。利用特征轨迹的双边频域波特图,可更直观地体现出电流环稳定性及稳定裕度的大小。通过数学分析,发现两条特征轨迹之间普遍存在的频域对称特征,并证明描述对称电流环的复传递函数可看作传递函数矩阵的一条特征轨迹,从而揭示了两者的关系。时域仿真表明,特征轨迹的双边频域模型可有效判定低载波比不对称电流环的稳定性。最后,针对三相不对称电流环,提出矢量角PR控制方法。描述不对称电流环的特征轨迹与描述对称电流环的复传递函数在双边频域模型上都具有正负频段不对称的特点,在稳定裕度上体现为正负频段相位裕度不等。利用矩阵对角化工具,可将适用于对称电流环的相位平移补偿器推广到不对称电流环中,形成矩阵相位平移补偿器,通过均衡特征轨迹的正负频段相位裕度实现不对称电流环稳定裕度的提升。进一步地,将适用于对称电流环的矢量角PI控制器推广为适用于静止不对称电流环的矩阵矢量角PR控制器,通过引入两个矢量角控制参数,可增大正负频段的相位裕度之和,进而拓展不对称变流器的低载波比运行范围。文中的主要结论在五电平变流器样机系统上完成实验验证。
汤文涛[8](2021)在《离散时间系统的集员估计及其在故障诊断中的应用》文中指出状态估计在控制理论研究和实际工程应用中都是最重要的研究课题之一。实际系统往往受到未建模动态、干扰、噪声等不确定性因素的影响,很难得到准确的状态估计。如何处理不确定性因素的影响是状态估计最重要的一个问题。目前,主要有两种处理不确定性因素的方法:一种是基于随机概率理论的方法,另一种是集员方法。基于随机概率理论的方法需要干扰和噪声等的概率分布的先验知识,但可能与实际系统中的情况存在一定偏差。另外,一些本质上非随机的不确定性因素很难用概率统计方法描述,这些都限制了基于随机概率理论方法的应用。与概率方法不同,集员方法只假设不确定性因素是未知但有界的,适用于更广泛的实际情况,而且与传统状态估计方法只能得到状态的点估计不同,集员估计方法可以得到状态的可行集,能够提供更加丰富的信息。因此,集员估计具有非常广泛的应用前景,尤其是在故障诊断中的应用。目前,相比于传统状态估计方法,集员估计方法的研究还不够完善,现有方法还存在很多缺陷;集员估计在故障诊断中应用研究还处于起步阶段,还有很多问题需要解决。本文主要围绕离散时间系统的集员估计及其在故障诊断中应用展开研究,主要工作和研究成果如下:研究了离散时间线性时不变系统的集员估计问题。现有集员估计方法往往设计复杂并且估计结果保守性大。为了克服这些缺点,本文结合传统鲁棒观测器设计方法和可达集分析技术提出了一种新的集员估计方法:基于两步法的集员估计。该方法为集员估计提供了一种直观而高效的设计范式,可以方便地引入成熟的鲁棒观测器设计技术提高集员估计精度。本文还将两步法进一步推广到广义系统的集员估计问题中。研究了线性时变系统的最优集员估计问题。基于两种优化准则,本文分别提出了基于F-范数和基于1-范数的最优集员估计方法,并证明了基于F-范数的最优集员估计方法等价于中心对称多面体集员卡尔曼滤波器。然后,本文进一步研究了时变广义系统的最优集员估计问题,解决了多参数同时优化问题,降低了设计的保守性,从而提高了集员估计的精度。研究了传统集合工具的缺点,然后设计了一种新的集合描述工具:椭球束。它结合了椭球和中心对称多面体这两种集合的特定优点,并且比它们具有更广泛的适用范围。然后,本文基于提出的椭球束工具研究了线性变参数广义系统的集员估计问题,并通过引入L∞鲁棒观测器设计技术提高估计精度。另外,还研究了集员估计的稳定性问题,得到了稳定性的充分条件。最后,研究了集员估计在故障诊断中的应用。由于集员估计能够得到被估计量的可行集,因此非常适合应用于故障诊断的残差分析中。本文通过结合有限频H-/L∞观测器设计技术和残差集员分析技术提出了一种故障检测方法。通过求解多目标优化问题设计了故障检测观测器,使得其残差对干扰和噪声鲁棒的同时对故障敏感,然后基于集员估计得到了无故障时残差的可行集,通过残差和其可行集的比较实现了故障检测。本文还进一步研究了广义系统的执行器故障检测和分离问题。首先,基于未知输入观测器思想和有限频H-/L∞多目标观测器设计技术设计了一组故障检测观测器,使得其既对干扰和噪声鲁棒,同时又对特定故障鲁棒;然后,基于对残差的集员估计进行残差分析,从而实现故障检测与分离。
张洪川[9](2020)在《折纸启发柔顺机构理论与实验研究》文中研究指明受三维复杂结构制造能力限制,大多数柔顺机构结构尺寸较大,其运动形式多为平面运动,在小型化和空间复杂运动层面仍然面临诸多挑战。由于折纸机构具有从平面内向平面外运动的特点,许多受折纸启发的空间柔顺机构应孕而生,为具有空间复杂功能的小型柔顺机构设计提供了新的设计思路。但是,大多数受折纸启发的机构是从刚性机构角度出发,对实际折纸机构中存在的稳态现象、欠驱动现象以及折痕铰链的系统设计研究较少。本文正是在这一背景下,以折纸启发柔顺机构为研究对象,展开如下研究:(1)针对具有对称运动特性的折纸启发柔顺机构,提出了一种基于机构内势能函数的稳态综合分析方法。该方法首先利用机构对称运动建立运动学模型,然后联立机构内势能函数和稳态判据,推导出机构稳态条件和稳态相图参数化方程,最后通过柔顺铰链刚度比、铰链势能零位角和稳态相图,对该类机构的稳态进行分析和逆向设计。通过对典型折纸启发柔顺机构的案例分析,即kaleidocycles折纸启发柔顺机构和waterbomb折纸机构,说明了该方法的有效性。(2)针对一般运动约束的折纸启发柔顺机构,提出了一种基于增广拉格朗日泛函的稳态和欠驱动运动学分析方法。该方法用哈密顿基本原理,利用考虑机构隐式约束的拉格朗日泛函,推导机构的稳态位置和欠驱动运动学方程。以该方法为基础,对具有四个基础单元的kaleidocycles-8R机构的案例分析,说明了分岔运动和稳态具有对应关系,证明了对称构型下柔顺kaleidocycles机构的对称运动原理;对考虑折痕顶点铰链刚度的waterbomb-6R机构,在稳态邻域的欠驱动运动学模型进行了数值计算和验证,说明了该方法的有效性。(3)针对折纸启发柔顺机构的铰链设计问题,基于伴随变换和柔度矩阵法,提出了相应的LES柔顺铰链设计方法。该方法通过旋量伴随变换对给定拓扑结构的LES柔顺铰链进行柔度矩阵组装,通过将铰链平面外几何参数和平面内几何参数分离归一化的方式,对柔顺铰链各方向柔度比进行分析和优化设计。以该方法为基础,设计了多种LES柔顺铰链,并采用该铰链进行了典型折纸启发柔顺机构设计和实验验证。本文研究内容对折纸启发柔顺机构中存在的稳态分析和逆向设计、欠驱动运动学分析以及柔顺铰链设计等多个关键问题提供了切实可行的研究思路和解决方法,对折纸机构和柔顺机构相关理论有重要的意义和价值。
黄茂松,童森杰,时振昊,吕玺琳[10](2021)在《复杂应力路径下饱和砂土静态液化失稳预测》文中研究指明饱和砂土应力–应变关系具有各向异性和状态相关特性,因此其静态液化的触发与应力路径密切相关。现有文献已提出多种静态液化判别准则,但其准确性往往仅在三轴应力路径下被进行校验。对于涉及主应力方向旋转和不同中主应力比的复杂应力路径,现有判别准则是否可以准确预测静态液化的触发有待进一步验证。为此,基于状态相关各向异性砂土本构模型,结合前人的空心圆柱扭剪单元体试验,比较了二阶功、弹塑性刚度矩阵对称部分和失稳模量3种准则对复杂应力路径下砂土静态液化失稳预测的效果。发现包括:基于弹塑性刚度矩阵对称部分的失稳触发表达式不依赖于加载路径,具有更好的通用性,其预测的失稳点早于或与实际失稳点吻合;失稳模量理论可预测实际液化失稳的位置,但判定表达式因加载条件不同而变化。获得了复杂应力路径下的失稳线,分析了静态液化触发前砂土可发挥峰值摩擦角受中主应力、主应力方向等因素的影响。
二、广义对称矩阵的判定(Ⅰ)(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、广义对称矩阵的判定(Ⅰ)(论文提纲范文)
(1)基于逆凸组合不等式的时滞电力系统稳定性分析与控制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 时滞电力系统稳定性研究方法 |
1.3.1 频域法 |
1.3.2 时域法 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.5 符号说明 |
第2章 时域法理论及方法 |
2.1 Lyapunov-Krasovskii泛函 |
2.2 线性矩阵不等式方法 |
2.2.1 线性矩阵不等式问题 |
2.2.2 Schur补引理 |
2.2.3 线性不等式方法应用 |
2.3 不等式改进方法 |
2.3.1 模型变换方法 |
2.3.2 基本不等式的改进 |
2.3.3 广义模型变换方法 |
2.3.4 自由权矩阵方法 |
2.3.5 积分不等式方法 |
2.3.6 逆凸组合不等式 |
2.4 本章小结 |
第3章 时滞电力系统稳定性分析 |
3.1 引言 |
3.2 系统描述 |
3.3 基于逆凸组合不等式的稳定判据 |
3.4 数值算例 |
3.4.1 典型二阶系统 |
3.4.2 单机无穷大系统 |
3.4.3 双区域四机系统 |
3.5 本章小结 |
第4章 时滞电力系统反馈控制 |
4.1 引言 |
4.2 自由权矩阵方法介绍与应用 |
4.2.1 负荷频率控制系统模型 |
4.2.2 基于自由权矩阵的稳定判据 |
4.2.3 数值算例 |
4.3 系统描述 |
4.4 基于逆凸组合不等式和自由权矩阵的控制器设计 |
4.4.1 无记忆反馈控制器设计 |
4.4.2 有记忆反馈控制器设计 |
4.5 数值算例 |
4.5.1 典型二阶系统 |
4.5.2 单机无穷大系统 |
4.6 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间主要研究成果 |
致谢 |
(2)奇异摄动时变时滞不确定控制系统的状态反馈广义H2控制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 广义H_2控制的起源与进展 |
1.2 文献综述 |
1.3 本文的研究目的和主要内容 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 主要内容 |
第二章 奇异摄动时变时滞不确定广义H_2控制理论与应用综述 |
2.1 不确定连续时变时滞奇异摄动控制系统 |
2.1.1 时变时滞系统 |
2.1.2 奇异摄动系统 |
2.1.3 带有控制输入和干扰输入的连续不确定时变时滞奇异摄动控制系统 |
2.2 状态反馈控制 |
2.3 广义H_2-控制 |
2.4 符号及缩写语说明 |
第三章 记忆和无记忆时变时滞系统的状态反馈广义H_2控制 |
3.1 预备知识 |
3.2 问题描述 |
3.3 记忆状态反馈广义H_2控制 |
3.3.1 时滞依赖情形的广义H_2控制 |
3.3.2 时滞独立情形的广义H_2控制 |
3.4 算例 |
3.4.1 时滞依赖算例 |
3.4.2 时滞独立算例 |
3.5 无记忆状态反馈广义H_2控制 |
3.5.1 时滞依赖情形的广义H_2控制 |
3.5.2 时滞独立情形的广义H_2控制 |
第四章 状态反馈广义H_2控制推论 |
4.1 时滞依赖情形推论 |
4.2 时滞独立情形推论 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 未来需要进一步解决的问题 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的主要科研成果 |
后记 |
(3)模块化对称式3-R(SRS)RP多环机构操作臂研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究的目的和意义 |
1.2 大型空间操作臂研究发展现状 |
1.2.1 空间关节式机械臂 |
1.2.2 其他操作臂系统 |
1.3 空间多环机构研究发展现状 |
1.3.1 多环机构构型及应用 |
1.3.2 球副机构及复合球铰 |
1.3.3 多环机构理论分析 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 多环耦合机构自由度及奇异性分析方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 裂胞与并胞概念的提出及其数学表达 |
2.2.1 旋量代数基础 |
2.2.2 裂胞与裂胞分化 |
2.2.3 并胞与并胞变异 |
2.3 基于裂胞的多环机构自由度分析方法 |
2.3.1 裂胞自由度分析方法中的裂胞原则 |
2.3.2 约束分析 |
2.3.3 关联自由度 |
2.3.4 自由度分析流程 |
2.4 基于裂胞的多环机构奇异分析方法 |
2.4.1 等效并联机构的奇异分析 |
2.4.2 并联支链的奇异分析 |
2.4.3 裂胞奇异分析法的分析流程 |
2.5 案例分析 |
2.5.1 案例一:魔球结构 |
2.5.2 案例二:多环混联机构 |
2.5.3 案例三:双层双环机构 |
2.6 本章小结 |
第3章 对称式3-R(SRS)RP多环机构及其模块化操作臂构型研究 |
3.1 引言 |
3.2 对称式3-R(SRS)RP多环机构 |
3.2.1 新型多环机构构型 |
3.2.2 机构绳杆式结构设计及其特点 |
3.3 多环机构SRS复合铰链 |
3.3.1 1S机构 |
3.3.2 新型球副机构的拓展及应用 |
3.4 基于裂胞过程的机构演变 |
3.4.1 机构的解耦 |
3.4.2 公共运动链的简化 |
3.5 3-R(SRS)RP多环机构几何特性分析 |
3.5.1 转动位置A |
3.5.2 转动位置B |
3.6 3-R(SRS)RP多环机构自由度分析 |
3.6.1 静平台与动平台平行 |
3.6.2 静平台与动平台不平行 |
3.7 3-R(SRS)RP多环机构奇异分析 |
3.7.1 静平台与动平台平行 |
3.7.2 静平台与动平台不平行 |
3.7.3 构型奇异性分析讨论 |
3.8 基于3-R(SRS)RP多环机构的模块化操作臂构型设计 |
3.9 本章小结 |
第4章 对称式3-R(SRS)RP多环机构及其模块化操作臂运动特性分析 |
4.1 引言 |
4.2 多环机构模块折展及弯曲运动性能分析 |
4.2.1 折展性能分析 |
4.2.2 弯曲运动性能分析 |
4.3 多环机构模块正位置分析 |
4.4 多环机构模块几何奇异分析 |
4.4.1 节点微分运动学 |
4.4.2 雅克比矩阵 |
4.4.3 几何奇异分析 |
4.5 工作空间及运动模式分析 |
4.5.1 位置及方向工作空间 |
4.5.2 多环机构模块三种运动模式 |
4.6 模块化多环机构操作臂运动特性分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 对称式3-R(SRS)RP多环机构及其模块化操作臂驱动模式研究 |
5.1 引言 |
5.2 驱动模式优化方法 |
5.2.1 三种评判准则 |
5.2.2 广义驱动力均布准则 |
5.2.3 功率消耗均布准则 |
5.2.4 驱动策略准则 |
5.3 多环机构模块动力学模型 |
5.3.1 可动构件的运动螺旋 |
5.3.2 旋量映射矩阵 |
5.3.3 动力学模型 |
5.4 多环机构模块驱动模式分析 |
5.4.1 84 种驱动模式 |
5.4.2 基于折叠和弯曲运动模式的运动轨迹 |
5.4.3 基于功耗均布准则优化分析 |
5.4.4 基于驱动策略准则的优化分析 |
5.4.5 最优驱动模式 3R和 3P类 |
5.5 3R和3P类驱动模式功耗仿真分析 |
5.6 模块化多环机构操作臂驱动模式分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 多环机构操作臂动力学分析及实验验证 |
6.1 引言 |
6.2 操作臂动力学模型 |
6.2.1 可动构件的运动旋量 |
6.2.2 旋量映射矩阵 |
6.2.3 动力学模型 |
6.3 具备3R和3P类驱动模式的操作臂样机实验测试系统 |
6.3.1 广义驱动力计算 |
6.3.2 实验系统搭建 |
6.4 模块运动模式测试实验 |
6.5 模块运动特性测试实验 |
6.6 3R类及3P类驱动模式功耗测试实验 |
6.6.1 模块动力学模型验证 |
6.6.2 3R和3P驱动模式分析验证 |
6.7 操作臂运动性能及应用测试实验 |
6.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录A 自由度分析案例 |
A.1 魔球机构中的几何及约束分析 |
A.1.1 几何关系验证 |
A.1.2 八杆机构两个自由度的讨论 |
A.1.3 魔球分支机构中的八杆环路 |
A.2 多环混联机构的运动旋量 |
A.3 双层双环机构运动旋量 |
附录B R驱动模式 |
附录C 非同构驱动模式仿真分析 |
附录D 动力学模型中矩阵的表达 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(4)基于3RRlS变胞单元的空间串并联式机械手捕获机构研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源与研究意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究目的及意义 |
1.2 空间在轨捕获机构的研究现状 |
1.2.1 伸缩杆捕获机构的研究现状 |
1.2.2 机械臂捕获机构的研究现状 |
1.2.3 柔性飞网捕获机构的研究现状 |
1.2.4 刚柔混合捕获机构的研究现状 |
1.2.5 桁架式机械手捕获机构的研究现状 |
1.2.6 国内外文献综述的简析 |
1.3 变胞串并联机构的研究现状 |
1.3.1 变胞并联机构的研究现状 |
1.3.2 串并联机构的研究现状 |
1.4 机械手抓取力的研究现状 |
1.4.1 接触力封闭判别研究现状 |
1.4.2 抓取力优化研究现状 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 3RRlS变胞单元设计与运动性能分析 |
2.1 引言 |
2.2 lS变胞关节与3RRlS变胞单元设计 |
2.2.1 lS变胞关节设计 |
2.2.2 3RRlS变胞单元设计 |
2.3 3RRlS变胞单元自由度与奇异分析 |
2.3.1 3RRlS_1构态自由度与奇异分析 |
2.3.2 3RRlS_1构态自由度与奇异分析 |
2.3.3 2RRlS_1-RRlS_2构态自由度与奇异分析 |
2.3.4 2RRl S_2-RRl S_1构态自由度与奇异分析 |
2.4 3RRlS变胞单元运动性能分析 |
2.4.1 3RRlS变胞单元伴随运动分析 |
2.4.2 3RRlS变胞单元位置分析 |
2.4.3 3RRlS变胞单元变胞实验 |
2.5 本章小结 |
第3章 变胞串并联式机械手指工作空间与驱动配置 |
3.1 引言 |
3.2 n(3RRS)串并联机构工作空间分析方法 |
3.2.1 n(3RRS)串并联机构工作空间变换法 |
3.2.2 3RRS并联机构工作空间分析 |
3.2.3 2(3RRS)串并联机构工作空间分析 |
3.2.4 3(3RRS)串并联机构工作空间分析 |
3.3 变胞串并联式机械手指驱动配置分析 |
3.3.1 n(3RRlS)变胞串并联式手指拓扑描述 |
3.3.2 3RRlS变胞单元驱动配置 |
3.3.3 2(3RRlS)变胞串并联式手指驱动配置 |
3.3.4 3(3RRlS)变胞串并联式手指驱动配置 |
3.4 变胞串并联式机械手指驱动配置优选 |
3.4.1 3RRlS变胞单元工作空间分析 |
3.4.2 2(3RRlS)变胞串并联式手指工作空间对比 |
3.4.3 3(3RRlS)变胞串并联式手指工作空间对比 |
3.4.4 变胞串并联式手指样机实验验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 变胞串并联式机械手指刚度与动力学分析 |
4.1 引言 |
4.2 变胞串并联式机械手指运动学分析 |
4.2.1 n(3RRlS)变胞串并联机构位置分析 |
4.2.2 n(3RRlS)变胞串并联机构速度分析 |
4.2.3 n(3RRlS)变胞串并联机构加速度分析 |
4.3 变胞串并联式机械手指刚度分析 |
4.3.1 3RRlS变胞单元刚度分析 |
4.3.2 n(3RRlS)机构刚度分析 |
4.3.3 三指节机械手指刚度实验验证 |
4.4 变胞串并联式机械手指动力学分析 |
4.4.1 3RRlS变胞单元动力学分析 |
4.4.2 n(3RRlS)机构动力学分析 |
4.4.3 解析解与仿真验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 n(3RRlS)空间抓捕机械手抓取力分析与优化 |
5.1 引言 |
5.2 n(3RRlS)空间抓捕机械手接触约束分析 |
5.2.1 机械手接触点位置约束分析 |
5.2.2 机械手静力约束分析 |
5.3 n(3RRlS)空间抓捕机械手抓取力分析 |
5.3.1 机械手抓取力平衡分析 |
5.3.2 考虑被动力的接触力分解 |
5.3.3 机械手力封闭性判定 |
5.4 n(3RRlS)空间抓捕机械手抓取力优化 |
5.4.1 抓取力优化条件分析 |
5.4.2 抓取力优化模型建立 |
5.4.3 机械手抓捕实例分析 |
5.4.4 机械手抓取力实验验证 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间取得创新性成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)绳索机器人的运动规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 绳索机器人的研究背景 |
1.2 绳索机器人的研究现状 |
1.2.1 机构设计 |
1.2.2 特性分析 |
1.2.3 运动规划 |
1.2.4 轨迹实现 |
1.3 论文内容与结构安排 |
1.3.1 论文工作 |
1.3.2 创新之处 |
1.3.3 结构安排 |
第2章 质点型绳索机器人的运动规划 |
2.1 运动学与动力学建模 |
2.2 拉力约束特性分析 |
2.2.1 直线路径下的单向力传递分析 |
2.2.2 曲线路径下的单向力传递分析 |
2.3 工作空间分析 |
2.3.1 直线路径下的可达空间 |
2.3.2 曲线路径下的可达空间 |
2.4 运动规划 |
2.4.1 点到点运动规划 |
2.4.2 周期运动规划 |
2.4.3 过渡运动规划 |
2.5 本章小结 |
第3章 平台型绳索机器人的运动规划 |
3.1 运动学与动力学建模 |
3.2 拉力约束特性分析 |
3.2.1 直线路径下的单向力传递分析 |
3.2.2 曲线路径下的单向力传递分析 |
3.3 工作空间分析 |
3.3.1 可达空间 |
3.3.2 周期空间 |
3.3.3 过渡空间 |
3.4 动态轨迹规划 |
3.4.1 点到点运动规划 |
3.4.2 周期运动规划 |
3.4.3 过渡运动规划 |
3.5 本章小结 |
第4章 一般绳索机器人的特性分析和运动规划 |
4.1 动力学约束下的映射定义 |
4.1.1 保路径可行性映射 |
4.1.2 保时间历程可行性映射 |
4.1.3 保轨迹可行性映射 |
4.2 动力学约束下的映射求解 |
4.3 映射视角下的工作空间求解与运动规划 |
4.3.1 映射视角下的可达空间求解 |
4.3.2 映射视角下的运动规划 |
4.4 复杂机构与复杂约束下的运动规划 |
4.4.1 可重构绳索机器人运动规划 |
4.4.2 冗余绳索机器人运动规划 |
4.4.3 绳索机器人避障运动规划 |
4.5 本章小结 |
第5章 绳索机器人的设计与轨迹实现 |
5.1 可达空间的几何描述 |
5.1.1 对偶伴随曲线的定义 |
5.1.2 对偶伴随曲线的存在唯一性 |
5.1.3 对偶伴随曲线的求解 |
5.1.4 对偶伴随曲线的性质 |
5.2 绳索机器人的设计 |
5.2.1 绳索机器人的参数设计 |
5.2.2 绳索机器人的结构设计 |
5.3 轨迹的安全实现 |
5.3.1 安全实现的问题描述 |
5.3.2 安全实现的方法 |
5.3.3 安全拉力分配 |
5.4 仿真与实验 |
5.4.1 质点型绳索机器人的线性运动规划 |
5.4.2 质点型绳索机器人的非线性运动规划 |
5.4.3 平台型绳索机器人的线性运动规划 |
5.4.4 平台型绳索机器人的非线性运动规划 |
5.4.5 绳索机器人的安全停止 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(6)风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 风电场动态等值研究现状 |
1.2.1 单机等值 |
1.2.2 多机等值 |
1.3 风电并网系统振荡稳定性分析研究现状 |
1.3.1 模式分析法 |
1.3.2 阻抗分析法 |
1.3.3 风电并网系统振荡产生机理研究现状 |
1.4 基于一致性控制理论的电力系统小干扰稳定性解耦分析方法及其应用 |
1.4.1 基于一致性控制理论的同构电力系统小干扰稳定性解耦分析方法 |
1.4.2 具体应用形式分析 |
1.5 论文的主要工作 |
第2章 含风电场接入的电力系统模型 |
2.1 引言 |
2.2 双馈风机模型 |
2.2.1 锁相环模型 |
2.2.2 感应发电机及其传动系统模型 |
2.2.3 转子侧换流器及其控制系统模型 |
2.2.4 网侧换流器及其控制系统模型 |
2.2.5 直流电容模型 |
2.2.6 双馈风机整体模型 |
2.3 直驱风机模型 |
2.3.1 锁相环模型 |
2.3.2 永磁同步发电机及其传动系统模型 |
2.3.3 机侧换流器及其控制系统模型 |
2.3.4 网侧换流器及其控制系统模型 |
2.3.5 直流电容模型 |
2.3.6 直驱风机整体模型 |
2.4 并网风电场模型 |
2.5 外部交流系统模型 |
2.6 互联模型 |
2.7 本章小结 |
第3章 并联结构风电场小干扰动态等值与振荡稳定性分析 |
3.1 引言 |
3.2 并联结构风电场线性化状态空间模型 |
3.3 并联结构风电场单机等值模型 |
3.3.1 并联结构风电场线性化状态空间模型等效解耦 |
3.3.2 并联结构风电场单机等值模型 |
3.4 风电机组数量变化对并网风电场开环振荡稳定性的影响分析 |
3.5 算例 |
3.5.1 算例1---风电机组线性化模型完全相同时并网风电场开环稳定性分析 |
3.5.2 算例2---风电机组线性化模型近似相同时并网风电场开环稳定性分析 |
3.5.3 算例3---风电场并网系统的稳定性分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 多风电场/风电机群并网系统小干扰动态等值模型 |
4.1 引言 |
4.2 并网风电机群单机等值模型 |
4.2.1 集电网络等值 |
4.2.2 风电机群单机等值模型 |
4.3 多风电场/风电机群并网系统动态等值模型 |
4.4 多风电机群并网系统模型 |
4.5 算例 |
4.5.1 算例1---多风电场并网系统振荡稳定性的模式分析 |
4.5.2 算例2---不同风电机组数量下的小干扰等值与振荡稳定性分析 |
4.5.3 算例3---接入电网强度变化时的小干扰等值与振荡稳定性分析 |
4.5.4 算例4---大型风电场小干扰等值与振荡稳定性分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 计及网架拓扑的并网风电场振荡稳定性分析 |
5.1 引言 |
5.2 并网风电场线性化状态空间模型 |
5.3 并网风电场线性状态空间模型的等效解耦 |
5.3.1 模式分析的基本理论 |
5.3.2 并网风电场线性化状态空间模型的等效解耦 |
5.4 网络结构、参数和风电机组数量变化对并网风电场开环振荡稳定性的影响分析 |
5.4.1 风电外送线路电抗变化的影响 |
5.4.2 风电场集电网络结构变化的影响 |
5.4.3 风电机组数量变化的影响 |
5.4.4 对振荡模式影响的衡量指标 |
5.5 一种用于风电场小干扰稳定性检验的降阶模式计算方法 |
5.6 算例 |
5.6.1 算例1---风电外送线路电抗x_L增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
5.6.2 算例2---集电网络结构变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
5.6.3 算例3---风电机组数量变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
5.6.4 算例4—大型风电场小干扰稳定性检验 |
5.7 本章小结 |
第6章 计及网架拓扑的并网风电场小干扰动态等值模型 |
6.1 引言 |
6.2 风电场单机等值的理论依据 |
6.3 并网风电场小干扰动态等值模型 |
6.4 算例 |
6.4.1 算例1---条件1和条件2均成立时并网风电场的动态等值 |
6.4.2 算例2---条件1不成立条件2成立时并网风电场的动态等值 |
6.4.3 算例3---条件1成立条件2不成立时并网风电场的动态等值 |
6.5 本章小结 |
第7章 锁相环动态主导的并网直驱风电场小干扰稳定极限 |
7.1 引言 |
7.2 锁相环动态主导的并网直驱风机小干扰稳定极限 |
7.3 锁相环动态主导的并网直驱风电场小干扰稳定极限 |
7.4 算例 |
7.4.1 算例1---风电外送线路电抗x_L增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
7.4.2 算例2---直驱风机稳态有功输出增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
7.4.3 算例3---网络结构变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析1 |
7.4.4 算例4---网络结构变化对并网风电场振荡稳定性的影响分析2 |
7.4.5 算例5---锁相环积分系数增大对并网风电场振荡稳定性的影响分析 |
7.5 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 创新成果与结论 |
8.2 未来研究展望 |
附录A 公式推导过程 |
A1 双馈风机模型 |
A1.1 锁相环模型 |
A1.2 感应发电机及其传动系统模型 |
A1.3 转子侧换流器及其控制系统模型 |
A1.4 网侧换流器及其控制系统模型 |
A1.5 直流电容模型 |
A2 直驱风机模型 |
A2.1 永磁同步发电机及其传动系统线性化状态空间模型 |
A2.2 机侧换流器及其控制系统线性化状态空间模型 |
A2.3 网侧换流器及其控制系统线性化状态空间模型 |
A2.4 直流电容线性化状态空间模型 |
A3 并网风电场线性化状态空间模型 |
A4 第5章并网风电场网络方程推导 |
A5 第6章证明推导 |
A6 第7章并网风电场线性化状态空间模型推导 |
附录B 算例参数 |
B1 第3章算例系统参数 |
B2 第4章算例系统参数 |
B3 第5章算例系统参数 |
B4 第6章算例系统参数 |
B5 第7章算例系统参数 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(7)大容量低载波比变流器的电流环双边频域建模及优化控制技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 大容量变流器的行业应用及发展趋势 |
1.1.2 大容量变流器的低载波比特征 |
1.1.3 大容量变流器的典型控制框图 |
1.2 电流环被控对象的分类 |
1.2.1 三相对称负载 |
1.2.2 三相不对称负载 |
1.3 电流环频域建模及控制的研究现状 |
1.3.1 基于实传递函数的经典(单边)频域建模及控制 |
1.3.2 基于复传递函数的双边频域建模及控制 |
1.3.3 基于传递函数矩阵的建模及控制 |
1.4 低载波比变流器电流环建模与控制的挑战 |
1.5 本文研究内容 |
1.5.1 三相对称低载波比变流器的电流环双边频域建模与稳定性分析 |
1.5.2 基于矢量角PI控制器的变流器低载波比对称运行电流控制方法 |
1.5.3 三相不对称低载波比变流器的电流环双边频域建模与稳定性分析 |
1.5.4 基于矩阵矢量角PR控制器的变流器低载波比不对称运行电流控制方法 |
第2章 三相对称低载波比变流器的电流环双边频域建模与稳定性分析 |
2.1 经典频域建模方法的局限性 |
2.1.1 dq解耦不完全引入的建模误差 |
2.1.2 建模误差与频率载波比的关系 |
2.1.3 建模误差对电流环稳定性的影响 |
2.2 双边频域建模原理 |
2.2.1 电流环的复传递函数描述 |
2.2.2 复传递函数的奈奎斯特判据 |
2.2.3 复传递函数的双边频域波特图 |
2.3 双边频域建模在低载波比工况下的优势 |
2.3.1 dq不完全解耦误差的保留 |
2.3.2 延时补偿角θc的作用 |
2.3.3 低载波比工况下与经典频域建模的稳定性分析对比 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于矢量角PI控制器的变流器低载波比对称运行电流控制方法 |
3.1 基于相位平移补偿器的电流控制法低载波比运行时的局限性 |
3.1.1 相位平移补偿器原理 |
3.1.2 相位平移方法的局限性 |
3.2 基于矢量角PI控制器的改进电流控制方法 |
3.2.1 矢量角PI控制器的双边相位裕度增强原理 |
3.2.2 矢量角PI控制器与相位平移补偿器的关系 |
3.3 矢量角PI控制器的参数设计 |
3.3.1 经典PI控制器下总相位裕度的理论最大值 |
3.3.2 差值矢量角的取值范围 |
3.3.3 矢量角PI控制器的参数设计流程 |
3.3.4 计及负载电阻的矢量角PI控制器参数设计 |
3.4 频率载波比极限的探究 |
3.4.1 不同控制方法下相位裕度与频率载波比关系的比较 |
3.4.2 频率载波比与设计带宽的关系 |
3.4.3 频率载波比与负载时间常数的关系 |
3.4.4 频率载波比极限的综合比较 |
3.5 实验验证 |
3.6 本章小结 |
第4章 三相不对称低载波比变流器的电流环双边频域建模与稳定性分析 |
4.1 电流环的传递函数矩阵描述 |
4.1.1 时域方程描述 |
4.1.2 传递函数矩阵的概念和化简规则 |
4.2 传递函数矩阵的稳定性判据 |
4.2.1 广义奈奎斯特稳定性判据 |
4.2.2 奈奎斯特特征轨迹的对称性 |
4.2.3 广义奈氏判据与复传递函数奈氏判据的关系 |
4.3 特征轨迹的双边频域波特图与稳定性分析 |
4.3.1 经典PR控制器 |
4.3.2 特征轨迹的双边频域波特图 |
4.3.3 负载对角化矩阵K的作用 |
4.3.4 载波比对电流环稳定性的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于矩阵矢量角PR控制器的变流器低载波比不对称运行电流控制方法 |
5.1 基于特征轨迹的矩阵控制器设计思路 |
5.1.1 三相不对称系统的特殊性 |
5.1.2 矩阵控制器与特征轨迹的关系 |
5.2 静止坐标系时不变系统的不对称运行电流控制 |
5.2.1 矩阵相位平移补偿器 |
5.2.2 矩阵矢量角PR控制器 |
5.3 频率载波比极限的探究 |
5.3.1 不同控制方法下相位裕度与频率载波比关系的比较 |
5.3.2 频率载波比与设计带宽的关系 |
5.3.3 频率载波比与负载时间常数的关系 |
5.4 实验验证 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 今后工作展望 |
附录A |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利 |
(8)离散时间系统的集员估计及其在故障诊断中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景、研究目的及意义 |
1.2 集员估计的研究现状及分析 |
1.2.1 区间观测器 |
1.2.2 基于几何的集员估计方法 |
1.2.3 集员估计研究现状分析 |
1.3 故障诊断及集员估计在其中的应用 |
1.3.1 故障诊断研究现状 |
1.3.2 集员估计在故障诊断中的应用 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 基于两步法的线性时不变系统集员估计 |
2.1 引言 |
2.2 常规线性时不变系统的集员估计 |
2.2.1 基础知识 |
2.2.2 问题描述 |
2.2.3 已知的集员估计方法回顾 |
2.2.4 基于鲁棒观测器设计和可达集分析的两步法集员估计 |
2.2.5 不同集员方法之间的比较和联系 |
2.2.6 仿真结果 |
2.3 线性时不变广义系统的集员估计 |
2.3.1 问题描述 |
2.3.2 两步法集员估计 |
2.3.3 仿真结果 |
2.4 本章小结 |
第3章 线性时变系统的最优集员估计 |
3.1 引言 |
3.2 常规线性时变系统的最优集员估计 |
3.2.1 问题描述 |
3.2.2 基于F-范数的最优集员估计 |
3.2.3 基于1-范数的最优集员估计 |
3.2.4 仿真结果 |
3.3 线性时变广义系统的最优集员估计 |
3.3.1 问题描述 |
3.3.2 基于两步法的最优集员估计 |
3.3.3 仿真结果 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于椭球束的LPV广义系统集员估计 |
4.1 引言 |
4.2 椭球束:一种新的集合描述工具 |
4.2.1 椭球束的定义 |
4.2.2 椭球束的性质 |
4.3 基于椭球束的LPV广义系统集员估计 |
4.3.1 问题描述 |
4.3.2 基于椭球束和L_∞设计的集员估计 |
4.3.3 稳定性分析 |
4.3.4 仿真结果 |
4.4 本章小结 |
第5章 集员估计在故障诊断中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 基于有限频H_-/L_∞观测器和残差集员分析的故障检测 |
5.2.1 问题描述 |
5.2.2 有限频H_-/L_∞故障检测观测器设计 |
5.2.3 基于集员估计的残差评价 |
5.2.4 仿真结果 |
5.3 基于未知输入H_-/L_∞观测器和残差集员分析的广义系统的故障检测和分离 |
5.3.1 问题描述 |
5.3.2 故障检测和分离策略 |
5.3.3 H_-/L_∞故障检测观测器设计 |
5.3.4 基于集员估计的残差评价 |
5.3.5 仿真结果 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(9)折纸启发柔顺机构理论与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
英文缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 折纸与机构 |
1.1.2 折纸启发柔顺机构前沿应用 |
1.2 折纸启发柔顺机构——研究现状及关键问题 |
1.2.1 柔顺机构 |
1.2.2 折纸及其机构学模型 |
1.2.3 折纸启发的柔顺机构关键问题 |
1.3 本文的主要内容及结构 |
第二章 具有对称运动约束的折纸启发柔顺机构稳态研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于机构内势能函数的折纸启发柔顺机构稳态分析方法 |
2.2.1 机构内势能函数 |
2.2.2 机构稳态判据 |
2.2.3 稳态相图参数化方程 |
2.3 任意基础单元数量kaleidocycles折纸启发柔顺机构的稳态分析 |
2.3.1 机构运动学分析 |
2.3.2 kaleidocycles机构内势能函数 |
2.3.3 kaleidocycles机构稳态分析 |
2.4 Waterbome折纸启发的多稳态机构分析 |
2.4.1 Waterbomb-6R折纸启发柔顺机构稳态分析 |
2.4.2 Waterbomb-8R折纸启发柔顺机构稳态分析 |
2.4.3 两种waterbomb折纸特殊构型稳态性能曲线对比 |
2.5 本章小结 |
第三章 一般运动约束的折纸启发柔顺机构稳态及欠驱动运动学分析 |
3.1 引言 |
3.2 一般运动约束的折纸启发柔顺机构运动学模型 |
3.2.1 完整系统及理想机构约束条件下的增广拉氏方程 |
3.2.2 基于弹簧铰链模型的机构运动稳定性判据 |
3.2.3 基于弹簧铰链模型的机构准静态条件下稳态及欠驱动运动学模型 |
3.3 基于伪刚体模型的kaleidocycles-8R机构分析 |
3.3.1 运动学分析 |
3.3.2 机构稳态判据与欠驱运动方程 |
3.3.3 特殊构型分析与讨论 |
3.4 多单元对称构型kaleidocycles机构欠驱对称运动分析 |
3.5 Waterbomb-6R折纸启发柔顺机构稳态及欠驱运动学模型 |
3.5.1 机构伪刚体模型 |
3.5.2 增广拉格朗日方程 |
3.5.3 具体构型稳态位置邻域的欠驱运动学模型 |
3.6 本章小结 |
第四章 应用于折纸启发柔顺机构的LES柔顺铰链研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于伴随变换和柔度矩阵法的LES柔顺铰链优化设计方法 |
4.2.1 基于螺旋理论伴随变换的柔度矩阵组装 |
4.2.2 设计变量分离及归一化 |
4.2.3 LES柔顺铰链优化分析与设计方法 |
4.3 圆弧-直梁型柔顺铰链 |
4.3.1 几何特征 |
4.3.2 柔度矩阵和柔度比分析 |
4.3.3 应用于典型折纸启发柔顺机构的圆弧-直梁型铰链参数优化与分析 |
4.4 具有弱耦合转动变形LES柔顺铰链的优化设计与分析 |
4.4.1 构型综合与分析 |
4.4.2 LET-车轮型柔顺铰链优化设计及性能分析 |
4.4.3 LET-叉形型顺铰链分析及优化设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 折纸启发柔顺机构实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 传统直梁型柔顺铰链的kaleidocycles机构稳态性能曲线 |
5.3 基于圆弧-直梁型I柔顺铰链kaleidocycles机构稳态性能曲线 |
5.3.1 稳态性能曲线仿真实验 |
5.3.2 双向约束稳态性能曲线测量 |
5.3.3 小尺寸末端执行机构验证样机 |
5.4 基于圆弧-直梁型II铰链折纸启发柔顺机构稳态及特殊位置实验 |
5.4.1 Kaleidocycles-8R柔顺机构稳态实物实验 |
5.4.2 Waterbomb-6R折纸启发柔顺机构稳态及特殊位置验证实验 |
5.5 基于LET-车轮型柔顺铰链的kaleidocycles机构稳态实验 |
5.5.1 LET-车轮型柔顺铰链弱耦合转动变形仿真实验 |
5.5.2 稳态实物实验 |
5.6 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
附录 |
附录1 waterbomb-6R机构的欠驱动运动约束关系推导 |
附录2 LES柔顺铰链圆弧段柔度矩阵 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
四、广义对称矩阵的判定(Ⅰ)(论文参考文献)
- [1]基于逆凸组合不等式的时滞电力系统稳定性分析与控制[D]. 崔雨佳. 湖南工业大学, 2021(02)
- [2]奇异摄动时变时滞不确定控制系统的状态反馈广义H2控制[D]. 翟昌海. 吉林师范大学, 2021(02)
- [3]模块化对称式3-R(SRS)RP多环机构操作臂研究[D]. 李传扬. 哈尔滨工业大学, 2021
- [4]基于3RRlS变胞单元的空间串并联式机械手捕获机构研究[D]. 赵冲. 哈尔滨工业大学, 2021
- [5]绳索机器人的运动规划研究[D]. 张楠. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]风电汇集电网小干扰动态等值与振荡稳定性分析[D]. 董文凯. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [7]大容量低载波比变流器的电流环双边频域建模及优化控制技术研究[D]. 王宇翔. 浙江大学, 2021
- [8]离散时间系统的集员估计及其在故障诊断中的应用[D]. 汤文涛. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [9]折纸启发柔顺机构理论与实验研究[D]. 张洪川. 华南理工大学, 2020
- [10]复杂应力路径下饱和砂土静态液化失稳预测[J]. 黄茂松,童森杰,时振昊,吕玺琳. 岩土工程学报, 2021(01)