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传统分析非线性系统平衡点稳定性的方法一般假设平衡点在所有参数值变化范围内保持固定不变,然后在此基础之上考虑系统平衡点的稳定性。这种假设在实际系统中是不实际的,参数变化会引起系统平衡点的移动或消失,甚至可能破坏系统的稳定性。因此,研究非线性系统参数稳定性是很有必要的。本文主要研究非线性参数稳定性、参数镇定以及在永磁同步电机(PMSM)系统中的应用。
首先,提出了基于能量的参数稳定性分析方法。该方法的核心思想寻找合适的能量函数,通过耗散Hamiltonian实现,使得闭环能量分布随参数的漂移而变化,且总在平衡点处达到极小,从而建立参数稳定性。采用自适应耗散Hamiltonian实现,研究了如何通过求解匹配方程得到参数镇定控制器的方法。该方法首先选取适当的能量函数,然后为了保证匹配方程的可解性,配置合适的闭环结构矩阵。最后由匹配方程直接得到参数的自适应律和参数控制器。在研究Hamiltonian系统的参数稳定性的基础上,还研究了系统的L2增益控制问题,设计了系统的参数L2增益控制器。
其次,研究了PMSM系统中负载力矩未知且磁链发生漂移对系统平衡点的影响。根据系统的实际物理意义得到了合适的能量函数,将系统转化成Hamiltonian形式。通过求解匹配方程,得到了负载力矩的自适应估计器和速度调节器。分析了负载力矩和磁链发生变化时闭环平衡点的漂移。研究了当系统受到力矩干扰影响时,且磁链漂移情况下的PMSM系统的参数L2增益控制问题。仿真结果表明了控制器设计的有效性。
最后,采用能量整形方法,研究了当系统受到未知周期性负载干扰影响,且磁链未知的情况下的PMSM系统的速度调节问题。通过选取合适的Casimir函数,对系统的能量函数进行修改,得到了干扰幅值和磁链的估计器和参数镇定器。进行了数值仿真,结果表明设计是有效的。