根轨迹

摘要： 在工业制造、军事科技、航空航天、交通出行、家庭服务等领域都涉及自动控制技术,自动控制理论为电气工程及其自动化的必修专业课程。运用根轨迹法理解控制系统的图解方法更为便捷,但手工绘制极为烦琐复杂,利用MATLAB仿真可以快速得到根轨迹图。同时课程内容抽象难以理解,实验教学效果直接影响学生的掌握情况。所以使用MATLAB仿真软件实践,从而能对该根轨迹法运用更为娴熟,还能提高学生的动手操作能力。

摘要： 在高速铁路中,动车组和牵引网之间的参数不匹配可能会导致低频振荡现象发生。虽然常见的阻抗分析法已被广泛用于解释这种现象,但是为了降低计算复杂度,建立了单相车网系统的时域状态空间平均模型。在该模型中,考虑了锁相环的角频率变化和控制中的时间延迟,以更好地反映实际的dq解耦控制。为了避免基于Nyquist曲线或Bode图分析方法在频域中所需的输入输出阻抗的复杂计算,采用根轨迹分析了电路和控制参数对车网系统稳定性的影响。此外,还应用design-oriented分析方法对各种参数的稳定边界进行了绘制。通过比较理论分析、软件仿真和硬件在环实验结果,最终验证了所建立数学模型的准确性和所应用分析方法的有效性。

摘要： 为进一步理解系统的性能与系统零极点分布的关系,在已有系统函数的基础上,增加零极点并绘制零极点改变前后的系统根轨迹曲线、系统阶跃响应曲线,观察系统根轨迹曲线的变化趋势和系统阶跃响应的变化速度、振荡波动幅度,得出零极点分布对系统性能、根轨迹曲线变化趋势的影响的结论.理解零极点分布和系统根轨迹曲线的变化趋势以及系统性能之间的联系,可以为系统设计和分析提供理论支撑.

摘要： 不同网架结构下的直流微电网系统是否具有稳定性差异尚不明确,亟需开展研究.针对该问题,建立几种典型网架结构下系统的小信号模型,并基于参与因子以及系统特征根的变化,研究不同网架结构下系统参数对系统稳定性的影响规律.结果显示,单独改变源侧控制器参数,不同网架结构下系统的稳定性基本一致,仅存在谐振频率的差异;单独改变负载侧控制器参数,仅影响与负载有关的振荡模态,且负载与线路基本不产生交互作用;单独改变线路参数,由于源网间的交互作用,不同系统间出现稳定性差异.最后,通过仿真验证了理论分析的正确性.

摘要： 从电力系统的运行原理出发,开展独立微电网系统运行稳定性研究对于促进分布式发电技术的发展具有重要意义.针对独立微电网系统运行稳定性问题,以李雅普若夫判据和特征值分析法为基础,对基于下垂控制模式的独立微电网系统的小扰动问题展开分析.首先,构建基于下垂控制模式的独立微电网系统数学建模,并基于线性化理论进行小扰动线性化分析,得到系统小扰动线性化状态矩阵;其次,基于李雅普若夫判据理论,对系统小扰动线性化状态矩阵的特征值进行分析,并逐一改变系统各个参数取值范围得到状态矩阵特征值变化的根轨迹;最后,基于状态矩阵特征值变化根轨迹确定系统各参数初步优化结果,并对比各参数优化前后的系统状态矩阵特征值分布情况,理论分析及实验验证表明初步优化后的系统运行可靠性增强.该研究成果可为微电网控制参数的优化选取提供思路和方法.

摘要： 根轨迹法是控制系统分析和设计的三大方法之一,在经典控制理论中占有十分重要的地位.本文通过分析根轨迹上点的实部和虚部之间的数学约束关系,得到根轨迹复数部分的一般数学表达式,并讨论了一般情况下根轨迹复数部分的具体形状,最后,通过实例验证了结论的正确性.

摘要： 倒立摆系统是一种典型的非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,它是检验各种新型控制理论和方法有效性的典型装置。近些年来其控制方法在军工、航天、机器人领域及一般工业过程中的应用也越来越广泛。对于倒立摆系统来说,只有采用适当的控制方法才能令其趋于稳定,为此对倒立摆系统进行分析选择简单易行可靠性高的控制方法是十分有必要的。本文对直线一级倒立摆进行分析建模,得出其运动方程。以小车加速度为输入量,摆杆角度作为输出量建立了开环传递函数。而后经过根轨迹法、频域分析法、PID控制器的设计分别对原倒立摆系统的稳定性进行校正,通过对三种优化方案下校正后倒立摆系统MATLAB/simulink仿真结果及多种因素的综合考虑,得出加入PID控制器的倒立摆稳定性更好。

摘要： LCL滤波器是三阶系统,具有良好的高频谐波抑制能力,但LCL滤波器的谐振尖峰容易造成系统不稳定。为抑制LCL滤波器的谐振峰和电网高次谐波,通常采用双闭环控制策略。传统做法中单独设计内外环参数往往使得系统动静态特性偏执,造成系统性能下降。本文应用主导极点法零极点配置理论,采用根轨迹和频域分析法整定和优化LCL型双闭环控制器参数,结合根轨迹图中的闭环系统零极点得出控制器参数对系统稳态和动态特性的影响。该方法灵活方便,工程实用性强。可综合考虑系统性能指标对控制器参数进行优化。仿真实验结果表明,所寻求的参数优化方法具有良好的鲁棒性和动态特性,对电网高次谐波具有较强的抑制能力。

摘要： 为了提高微电网逆变器在参考电压变化和负载扰动下输出电压的暂态性能,提出将补偿因子视为可调参数的线性自抗扰控制(LADRC)策略.通过建立同步旋转坐标系下的微电网逆变器模型,结合电流环比例调节器,设计以输出电压为状态变量的二阶LADRC;利用根轨迹和频域特性曲线分析补偿因子对系统稳定性、动态性能和抗干扰能力的影响,为补偿因子的调节提供理论依据;在此基础上给出LADRC和电流调节器控制参数的设计过程;并进行对比仿真和实验.仿真分析和实验结果表明:通过适当减小补偿因子可以加快电压响应速度,减小超调,提高系统抗负载扰动能力.

摘要： 为解决电缆化配电网高频谐振问题,提出了一种基于配电网阻抗重构的高频谐振频移方法.首先,分析了电缆化配电网高次谐波源与高频谐振的产生机理.其次,给出了电缆化配电网阻抗重构的高频谐振频移方法,并比较不同无源阻抗重构后的频移及谐振峰抑制效果.然后,结合实际工程案例,利用系统函数绘出伯德图与根轨迹评价该方法对高频谐振治理效果以及系统稳定性的影响,验证了基于电缆化配电网阻抗重构的高频谐振频移方法的有效性,最后研究了无源阻抗参数变化对配电网高频谐振的影响.

摘要： 针对反馈环内含有纯滞后环节的单回路SISO系统,研究了以纯滞后时间τ作为参变量的根轨迹的对称性、τ→0+时和τ→+∞的根轨迹点、在实轴上的分布以及分离点和与虚轴的交点等性质,并在此基础上讨论了纯滞后时间变化对系统稳定性的影响.最后介绍了一种应用计算机扫描算法获得以纯滞后时间作为参变量的根轨迹的方法.

摘要： 有几种情况下根轨迹的形状比较特殊:一为零、极点分布相似而根轨迹形状不同的情况,二为根轨迹为圆或圆的一部分的情况.本文研究这两种情况下根轨迹形状、走向与零、极点相对位置的关系,并分析特征点求取的误区.

摘要： 为了实现LCL型有源电力滤波器(active power filter,APF)的稳定控制,提出了一种同时检测电网电流和逆变侧电流的电流双环控制策略.在不额外增加电流传感器的情况下,引入了逆变侧电流反馈,来实现对LCL谐振尖峰的抑制.反馈通道上采用一阶高通环节,通过进行合理的参数设计,解决了比例反馈造成的LCL滤波器低频增益衰减的问题.同时,为了有效地抑制负载电流的谐波分量注入到电网中,电流控制器采用比例谐振控制器的形式,并给出了根轨迹和伯德图相结合的控制器参数设计方法.在一台20KVA LCL型APF上对所提出的电流双环控制策略及其参数设计方法进行了实验验证,实验结果证明了上述方法的有效性.

摘要： 逆变型微电网中的分布式电源多采用电力电子接口,导致其系统惯量比较小,容易受到扰动而产生振荡影响微电网稳定性.采用下垂控制的逆变型分布式电源,建立的小信号模型分为采用单环下垂控制的受控电压源简化模型和采用三环控制的全阶模型.本文通过此两类模型的特征值和主要特征值的根轨迹,探索了逆变型微电网模型降阶的物理机理.并采用PSCAD/EMTDC进行时域仿真,特征值根轨迹和时域仿真表明,采用两种小信号模型当下垂系数变化时系统根轨迹具有相似性,研究下垂系数对系统稳定性的影响等方面,可采用受控电压源简化模型进行模型降阶.

摘要： 基于Theodorsen非定常气动力理论，采用Roger拟合得到时域气动力表达式。对操纵面自由度具有的间隙非线性，建立了二维翼段气动弹性分析系统的分段线性运动方程。数值仿真预示了系统极限环振动的相轨迹、振动幅值和频率，表明操纵面铰链处存在的间隙非线性将导致整个系统的极限环振动。然后，对不同的时间步长、不同初始条件等情况进行了讨论。最后用描述函数法得到了间隙非线性环节的等效刚度，并用V-g法和根轨迹法对具有间隙非线性的气动弹性系统颤振边界进行了分析与比较。

摘要： 为了能够在同伦法根轨迹校正设计中减少同伦不动点的个数，研究了同伦不动点个数与相应的约束条件，提出了条件极点配置的方法，减少了闭环零点的个数，降低了闭环零点对于系统动态性能的影响。在动态性能等价的基础上，可以实现在约束条件F同伦不动点的各种情况。本文所论述的方法是同伦法根轨迹校正设计方法的补充与扩展，完善了在经典控制理论的框架下实现闭环极点配置的方法。

摘要： 数字三阶锁相环用于深空通信中配合锁频环跟踪载波多谱勒频移。论文介绍了一种适合工程实践的数字三阶锁相环设计方法，分析了利用根轨迹法设计环路模拟参数，并由双线性变换转变为数字参数，对三阶锁相环的稳定性和捕获速度慢等问题给出了解决方案，并给出了基于Dsp-Builder和Simulink的数字电路仿真结果，该方法可直接应用于FPGA实现数字三阶锁相环。

摘要： 并联混合有源电力滤波器通常采用基于源电流检测的闭环控制方式，滤波效果和系统稳定性之间存在着矛盾。对并联混合有源电力滤波器闭环控制系统建模，采用劳斯判据和根轨迹的方法分析系统的稳定性，得出系统稳定条件。实验结果证明了分析的正确性。

摘要： 根据建立在定子旋转磁场坐标系统中,以转子绕组励磁电压为控制变量的双馈感应发电机3价动态模型,对其进行了线性化处理,得到了适用于小干扰稳定分析的双馈感应发电机状态方程和相应的传递函数.进而利用开环传递函数和根轨迹方法分析了发电机运行点与发电机动态品质的关系,并基于MATLAB软件对双馈感应发电机的控制变量分别发生幅值不同的扰动变化时的动态响应作了相应的对比仿真.这部分的分析将有利于了解双馈感应发电机的运行特性及掌握它的控制特性.同时本文提出的双馈感应发电机线性化模型适用于变速恒频双馈风力发电系统的相关研究中.

摘要： 提出一类三阶跟踪-微分器(T-D),并通过分析其根轨迹和极点要求配置合适的参数,给出了稳定性和收敛性证明.所提出的T-D能在任意时刻以较高的精度跟踪任意分段连续的非线性信号的微分和高阶微分,并具有较好的滤波特性,克服了以往T-D存在的跟踪精度与跟踪微分振荡之间的矛盾.

摘要： 本发明公开了一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法，包括：步骤S1、建立动力学数学模型；步骤S2、利用小偏差线性化方法，对动力学数学模型进行线性化处理，得到线型化方程；步骤S3、利用线性化方程，建立燃油计量装置的传递函数模型；步骤S4、基于特征方程根轨迹，确定关键设计参数，通过调整关键设计参数的数值来改善燃油计量装置的稳定性。本发明针对航空发动机燃油计量装置存在的稳定性问题，用流量连续性方程和力平衡方程建立其动力学数学模型，并对其非线性方程进行线性化处理，基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法，从而有效改进燃油计量装置的稳定性。

摘要： 本发明公开了一种基于根轨迹族的超低频振荡抑制方法，包括：S1、构建水力发电系统的详细模型；S2、推导得到原动系统的阻尼转矩系数的解析表达式；S3、分析所述阻尼转矩系数对系统阻尼的影响；S4、分析调速器PID参数对阻尼转矩系数的影响；S5、构建二机等值系统模型，绘制系统根轨迹族，得到发生超低频振荡的系统主导极点在根轨迹族上的位置，并确定系统稳定时的调速器PI参数范围；S6、根据引入的等阻尼比线，确定理想的主导极点的重置点，将所述重置点对应的调速器PI参数值替换调速器原先的PI参数值，优化调速器参数、抑制超低频振荡；S7、基于PSD‑BPA软件对电网大系统进行离线仿真，对超低频振荡问题进行分析并验证所提方法的正确性。

摘要： 本发明提供了一种飞行器多回路模型簇复合根轨迹补偿控制器设计方法，该方法在给定不同高度、马赫数条件下通过扫频飞行试验直接确定获得全包线内的幅频和相频特性构成的模型簇；根据飞行包线内的幅频裕度和相位裕度军标要求，给出了对应根轨迹描述下的闭环极点分布限制指标，通过加入多级串联滞后—超前补偿控制器并在飞行器全包线内的闭环极点分布限制指标和系统辨识中的模型辨识方法确定多级串联滞后—超前补偿控制器级数和参数值；从根轨迹描述下的闭环极点分布限制的概念出发设计出符合全飞行包线的超调量小、平稳的低空飞行控制器。

摘要： 本发明提供了一种多回路飞行器模型簇颤振抑制复合根轨迹多级PID鲁棒控制器设计方法，该方法在给定不同高度、马赫数条件下通过扫频飞行试验直接确定获得全包线内的幅频和相频特性构成的模型簇；根据飞行包线内的幅频裕度和相位裕度军标要求，通过多回路模型等价，给出了对应根轨迹描述下的闭环极点分布限制指标，通过加入多级PID控制器并在飞行器全包线内的闭环极点分布限制指标和系统辨识中的模型辨识方法确定多级PID鲁棒控制器级数和参数值；从根轨迹描述下的闭环极点分布限制的概念出发设计出符合全飞行包线的能够抑制颤振、超调量小、平稳的低空飞行控制器。

摘要： 本发明提供了一种飞行器多回路模型簇颤振抑制复合根轨迹补偿鲁棒控制器设计方法，该方法在给定不同高度、马赫数条件下通过扫频飞行试验直接确定获得全包线内的幅频和相频特性构成的模型簇；根据飞行包线内的幅频裕度和相位裕度军标要求，给出了对应根轨迹描述下的闭环极点分布限制指标，通过加入多级串联滞后—超前补偿控制器并在飞行器全包线内的闭环极点分布限制指标和系统辨识中的模型辨识方法确定多级串联滞后—超前补偿鲁棒控制器的级数和参数值；从根轨迹描述下的闭环极点分布限制的概念出发设计出符合全飞行包线的能够抑制颤振、超调量小、平稳的低空飞行鲁棒控制器。

摘要： 本发明提供了一种纵向飞行模型簇复合根轨迹补偿鲁棒控制器设计方法，该方法在给定不同高度、马赫数条件下通过扫频飞行试验直接确定获得全包线内的幅频和相频特性构成的模型簇；根据飞行包线内的幅频裕度和相位裕度军标要求，给出了对应根轨迹描述下的闭环极点分布限制指标，通过加入多级串联滞后—超前补偿控制器并在飞行器全包线内的闭环极点分布限制指标和系统辨识中的模型辨识方法确定多级串联滞后—超前补偿鲁棒控制器的级数和参数值；从根轨迹描述下的闭环极点分布限制的概念出发设计出符合全飞行包线的超调量小、平稳的低空飞行鲁棒控制器。

摘要： 本发明提供了一种飞行器多回路模型簇复合根轨迹多级PID鲁棒控制器设计方法，该方法在给定不同高度、马赫数条件下通过扫频飞行试验直接确定获得全包线内的幅频和相频特性构成的模型簇；根据飞行包线内的幅频裕度和相位裕度军标要求，给出了对应根轨迹描述下的闭环极点分布限制指标，通过加入多级PID控制器并在飞行器全包线内的闭环极点分布限制指标和系统辨识中的模型辨识方法确定多级PID鲁棒控制器级数和参数值；从根轨迹描述下的闭环极点分布限制的概念出发设计出符合全飞行包线的超调量小、平稳的低空飞行控制器。

摘要： 本发明提供了一种纵向飞行模型簇复合根轨迹多级PID控制器设计方法，该方法在给定不同高度、马赫数条件下通过扫频飞行试验直接确定获得全包线内的幅频和相频特性构成的模型簇；根据飞行包线内的幅频裕度和相位裕度军标要求，给出了对应根轨迹描述下的闭环极点分布限制指标，通过加入多级PID控制器并在飞行器全包线内的闭环极点分布限制指标和系统辨识中的模型辨识方法确定多级PID控制器级数和参数值；从根轨迹描述下的闭环极点分布限制的概念出发设计出符合全飞行包线的超调量小、平稳的低空飞行控制器。

摘要： 本发明公开了一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法，包括：步骤S1、建立动力学数学模型；步骤S2、利用小偏差线性化方法，对动力学数学模型进行线性化处理，得到线型化方程；步骤S3、利用线性化方程，建立燃油计量装置的传递函数模型；步骤S4、基于特征方程根轨迹，确定关键设计参数，通过调整关键设计参数的数值来改善燃油计量装置的稳定性。本发明针对航空发动机燃油计量装置存在的稳定性问题，用流量连续性方程和力平衡方程建立其动力学数学模型，并对其非线性方程进行线性化处理，基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法，从而有效改进燃油计量装置的稳定性。

摘要： 本发明公开了一种基于根轨迹族的超低频振荡抑制方法，包括：S1、构建水力发电系统的详细模型；S2、推导得到原动系统的阻尼转矩系数的解析表达式；S3、分析所述阻尼转矩系数对系统阻尼的影响；S4、分析调速器PID参数对阻尼转矩系数的影响；S5、构建二机等值系统模型，绘制系统根轨迹族，得到发生超低频振荡的系统主导极点在根轨迹族上的位置，并确定系统稳定时的调速器PI参数范围；S6、根据引入的等阻尼比线，确定理想的主导极点的重置点，将所述重置点对应的调速器PI参数值替换调速器原先的PI参数值，优化调速器参数、抑制超低频振荡；S7、基于PSD‑BPA软件对电网大系统进行离线仿真，对超低频振荡问题进行分析并验证所提方法的正确性。