【摘要】：切換系統(tǒng)是一類重要的混雜系統(tǒng),它是由多個子系統(tǒng)以及協調這些子系統(tǒng)間切換的切換規(guī)則組成的。由于很多實際系統(tǒng)具有切換特性,且越來越多的控制系統(tǒng)通過切換策略來改善控制性能,切換系統(tǒng)理論在近些年得到了廣泛關注。根據子系統(tǒng)和切換規(guī)則的性質不同,切換系統(tǒng)可以分為很多類型,而對于不同類型的切換系統(tǒng),其穩(wěn)定性分析方法也應具有特殊性和針對性。另一方面,目前大部分關于切換系統(tǒng)的研究成果都是圍繞漸近穩(wěn)定性得到的,即側重于研究系統(tǒng)在時間趨于無窮大時的穩(wěn)態(tài)性能。而在實際應用中,狀態(tài)量的數值在短時間內過大會引起飽和、擊穿等危害性現象的發(fā)生,也是不允許的。因此,研究切換系統(tǒng)的有限時間控制問題,即系統(tǒng)的暫態(tài)性能同樣具有十分重要的意義。類似于一般的非切換系統(tǒng),切換系統(tǒng)可以分為線性切換系統(tǒng)、非線性切換系統(tǒng)以及廣義切換大系統(tǒng)。本文在總結現有研究成果的基礎上,針對模糊切換系統(tǒng)、大規(guī)模切換系統(tǒng)以及仿射切換系統(tǒng)的有限時間穩(wěn)定性(FTS)和有界性(FTB)進行了深入研究,并將切換系統(tǒng)理論應用于三相SPWM逆變器和有源電力濾波器的建模與分析控制中,其中模糊切換系統(tǒng)對應非線性切換系統(tǒng),大規(guī)模切換系統(tǒng)對應廣義切換大系統(tǒng),而仿射切換系統(tǒng)對應線性切換系統(tǒng)。首先采用基于時間依賴的分析方法,以模糊切換系統(tǒng)和大規(guī)模切換系統(tǒng)為例,分別研究了非線性切換系統(tǒng)和切換大系統(tǒng)的有限時間穩(wěn)定性分析問題和有限時間H∞控制問題。對于模糊切換系統(tǒng),以模糊理論和切換理論為基礎,分別討論了在狀態(tài)量全息和不全息情況下,如何設計模糊狀態(tài)反饋控制器和模糊輸出反饋器以保證系統(tǒng)的有限時間穩(wěn)定性。而對于大規(guī)模切換系統(tǒng),針對其每個子系統(tǒng)都有不同的切換規(guī)則和狀態(tài)變量且子系統(tǒng)之間相互耦合影響的特點,本文以“分散”概念為核心,提出分散有限時間穩(wěn)定性分析和鎮(zhèn)定的方法。該方法體現出了大規(guī)模切換系統(tǒng)分散切換規(guī)則、分散狀態(tài)變量等特點,更適合于大規(guī)模切換系統(tǒng)的分析與綜合。針對時間依賴型仿射切換系統(tǒng)給出其有限時間有界性分析和鎮(zhèn)定方法,并比較了在切換規(guī)則信息的不同認知情況下系統(tǒng)的FTB條件的保守性,說明已知的切換規(guī)則信息越多,系統(tǒng)的FTB條件保守性越小。由于仿射常數項的存在,仿射切換系統(tǒng)在時間依賴型切換規(guī)則下無法實現漸近穩(wěn)定性。因此,通過平均滯留時間的設計來實現仿射切換系統(tǒng)的有限時間有界性分析與綜合是具有重要的理論意義和實際意義的。由于功率開關器件的存在,電力電子電路是典型的切換系統(tǒng)。針對電力電子電路傳統(tǒng)的建模和分析方法的不足,采用切換系統(tǒng)理論對電力電子電路進行建模和分析綜合。為了更具一般性,主要以時間依賴型的三相SPWM逆變器和狀態(tài)依賴型的三相有源電力濾波器為例展開分析。三相SPWM逆變器是典型的周期仿射切換系統(tǒng)。當其仿射項為0時,可以通過將逆變器各個子系統(tǒng)的停留時間常數看做可測量的不確定參數得到其等價不確定多胞模型,從而利用自治周期切換系統(tǒng)與不確定多胞模型的漸近穩(wěn)定性等價定理對其漸近穩(wěn)定性進行分析。當仿射項不為0時,三相SPWM逆變器的周期仿射切換模型無法實現漸近穩(wěn)定性,主要針對其有限時間有界性進行分析。由于周期切換系統(tǒng)在每個切換周期的子系統(tǒng)及滯留時間都是相同的,針對任一個切換周期內的狀態(tài)有界性可以保證整個系統(tǒng)在t→∞時的穩(wěn)定性。對于三相有源電力濾波器,其開關過程受控于狀態(tài)誤差量,運行過程更加復雜。以仿射切換系統(tǒng)理論為基礎,討論了在切換規(guī)則已知,即諧波電流跟蹤算法給定情況下的有源電力濾波器建模和穩(wěn)定性分析方法。考慮數字化延時對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,在切換規(guī)則未知情況下,通過設計考慮系統(tǒng)延時的H∞控制器來保證系統(tǒng)的補償性能。
文內圖片：
圖片說明： －２邋－３０逡逑p海劍保板澹徨濉６ㄒ逯芷詵直鷂桑蠛停埃常蟮鬧芷誶謝還嬖潁�，记为和。在衍和验辶x锨謝還嬖螄碌淖刺旒＜跡玻礎ｅ義希玻板巍澹澹濉濉澹哄危卞危卞危赍澹沖危卞危卞危卞危卞危卞五義�？２Ｑ匚１逦１逦１逦‘逦‘逦１逦ｑw危玻у巍危卞巍巍板危卞五義希玻板澹保靛澹保板澹靛澹板澹靛澹保板澹保靛危沖澹插澹卞澹板澹懾澹插澹沖義希掊喂ゅ澹卞危兀ｅ義希ǎ幔┣謝還嬖潁ο碌淖刺旒ｅ危ǎ猓┣謝還嬖潁櫻橄碌淖刺旒ｅ義賢跡玻床煌謝還嬖螄碌那謝幌低匙刺旒ｅ義嫌賞跡玻純梢鑰闖觶謝幌低吃誶謝還嬖潁櫻芟氯鑰梢員３治榷ǎ竊誶謝還嬖潁櫻殄義系淖饔孟攏低匙刺⑸�，系统失稳。例２．牢侒祻P得髁飼謝還嬖蛟誶謝幌低澄榷ㄥ義閑苑治鮒械鬧匾�。因此，哉r謝幌低車姆治齪妥酆現�，侵x還嬖蟣蝗銜侵匾姆皺義銜齪蛻杓撇問ｅ義锨謝幌低車奈榷ㄐ鑰梢苑治悸俏尷奘奔淝淶畝撾榷ㄐ院涂悸怯邢奘奔淠謐村義咸薪縲緣撓邢奘奔湮榷ㄐ粵嚼�，其中诊喗擂\榷ㄐ雜摯梢愿萸謝還嬖虻男畔⑾阜皺義銜我馇謝幌碌奈榷ㄐ院馱際謝幌碌奈榷ㄐ浴ｅ義希玻常卞宥撾榷ㄐ苑治鰣義弦話闈謝幌低車奈榷ㄐ苑治齠際欽攵源騁庖逕系模蹋幔穡酰睿錚黿ソ榷�。渐近稳定辶x閑災饕悸鞘奔淝饔諼耷釷畢低車氖樟睬榭觶粵奔渥災吻謝幌低澄義稀鰣澹藉澹擼擼╁危ǎ玻矗╁義掀潿ㄒ迦縵攏哄義隙ㄒ澹玻常ńソ榷ǎ郟保玻叮藎憾愿ǖ那謝恍藕湃綣雜諶我廡〉惱輳荊�，均辶x洗嬖諞桓穌溝玫背跏甲刺悖幔

本文編號：2514665