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混合系统稳定性及控制若干问题的研究
林海
学位类型工学硕士
导师郑应平
2000-06-01
学位授予单位中国科学院自动化研究所
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业控制理论与控制工程
关键词混合系统 混合控制系统 切换系统 状态跳变系统 稳定 电力系统暂态稳定性 序贯决策模型 动态规划 Hybrid Systems Hybrid Control Systems Switched Systems Systems With Impulse Effect Stability Transient Stability Of Power System
摘要混合系统是指既具有连续动力学特性又具有离散事件驱动性质的一类特殊的 动力系统,并且两者之间存在着相互耦合作用,这种耦合作用使得混合系统外部 往往呈现出如不连续性、自治/受控切换以及自治/受控状态跳变等一类复杂动力学特性。 可以毫不夸张地讲,从工业生产、交通运输、电力系统到日常生活,混合系 统几乎随处可见,并且早在混合系统的理论提出之前就已经有很多混合系统成功 应用的例子了,如计算机控制的广泛应用等。回顾混合系统的发展历史,其发展 的推动力一方面来自实际应用的客观需求;另一方面则是理论自身发展的必然。 随着自适应控制、多控制器模式的成功应用,特别是八十年代发展起来的离散事 件动态系统的深入研究都为混合系统的提出铺平了道路。混合系统的提出与深入 研究,为人们理解自然和社会的一些复杂现象提供了有力的工具,使得人们可以 不再单纯地将这些现象描述为纯连续模型或纯粹的离散事件模型,而可以进一步 刻画连续动力部分与离散动力部分之间的相互耦合及其所产生的复杂的动力学现 象。 在本论文的以下几章中,我们的主要内容安排如下: 在第一章中我们主要回答了以下几个问题:什么是混合系统,混合系统的研 究历史,为什么要研究混合系统以及混合系统都研究些什么?这一部分可以看作 是对混合系统近十年来的研究成果和研究方法的初步总结与回顾。 在第二章中,我们综述了近几年来国内外关于混合系统稳定性研究的最新成 果。我们将现有混合系统稳定性的研究大致分为切换系统稳定性和状态跳变系统 稳定性两大类问题而分别阐述。这一部分可以看作是对混合系统稳定性研究的一 个较为全面的总结,具有一定的参考价值。 第三章是这篇论文的重点,我们首先描述了电力系统经受大干扰下的暂态过 程及其暂态稳定性分析,指出了现有电力系统暂态稳定性分析和数值仿真方法的 不足。其次,我们指出电力系统的暂态过程可以用混合/切换系统模型来描述和 分析,所以可以借助于混合/切换系统稳定性分析的已有结果来克服现有电力系统 暂态能量函数(TEF)方法只能用于最终的暂态的不足。然而现有的有关混合/切 换系统稳定性的结果,大都有很强的假设和严格的条件,很难直接用于电力系统 暂态稳定性分析。这一章中,我们就是为了克服上述的不足而将关于混合系统稳 定性的定理进行了若干推广。我们推广了Branicky关于切换系统稳定性定理,得 到了混合系统稳定性的判别定理,这也是本章的最主
其他摘要Hybrid systems involve interacting subsystems with continuous dynamics and subsystems with discrete event dynamics, and/or exhibit hybrid phenomena, say discontinuity, autonomous or controlled switching, state jumping etc. The motivation for study of hybrid systems exists at both the practical and theoretical levels. In recent years, the pervasive use of digital devices has made hybrid systems very common. For example, programmable logical controllers in the industrial process control, and the embedded systems arising form electrical products today. Another important way in which hybrid systems arise is from the hierarchical organization of complex control systems. In addition, the multiple time scale systems, involving interaction of these different time-scale subsystems, may also lead to "hybrid" systems. More generally, whenever one mixes logical decision-making with the generation of continuous control schemes, the behavior involving hybrid phenomena need to be analyzed and understood. The structure of this thesis is described as following: In chapter one we give a quick review of hybrid systems, mainly focusing on the following questions: what are hybrid systems, why to study hybrid systems, hybrid systems' history and the main research topics of hybrid systems. There exist many approaches in the literature, which could be roughly classified into three categories. One class of approaches is extensions of finite state automata, Perti nets etc. They mainly focus on verification and simulation. The second represents extensions of continuous dynamical system theory, with emphasis on extending reach ability, controllability& stability analysis as well as control synthesis techniques to capture the interaction of continuous and discrete event dynamics. There are additional methodologies combining concepts from continuous control systems and from supervisory control of DES, aiming to design supervisory controllers for continuous systems. Optimization techniques, say dynamic programming, game theory, have also been employed in hybrid control synthesis. Stability of hybrid systems is the main topic of chapter two, which may be read as a survey of hybrid systems' stability. We divide the stability of hybrid systems into two sub-topics: stability of switched systems and stability of systems with impulse effect. Chapter three also deals with stability topics. At first, we give some rudimentary introduction of the transient stability of power systems. The possibility of hybrid/ switched systems being used in the transient stability analysis of power systems is discussed in order to make up for the disadvantage of the TEF method. However the existing results of hybrid / switched systems can not be applied directly to power systems' transient stability analysis. So it seems necessary to develop the research of hybrid / switched systems in the direction of applicability to power systems' transient
馆藏号XWLW582
其他标识符582
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/7316
专题毕业生_硕士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
林海. 混合系统稳定性及控制若干问题的研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院自动化研究所,2000.
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