分布式滞环控制系统同步分析与控制

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分布式滞环控制系统是指系统由很多子系统组成,每个子系统配有一个单独工作的滞环控制器。这些控制器看似独立运行,实际上它们之间存在着不可避免的耦合关系和相互作用,乃至发生同步,最终导致系统的控制品质下降,能耗增加。滞环一直是很多实际系统中都存在的一个很难处理的问题,多个滞环引起的同步控制问题更是甚少描述。超市制冷系统是典型的分布式滞环控制系统,其分布式陈列柜的温度控制是滞环控制,在实践中人们发现,当系统运行一段时间后,这些温度控制器的动作会趋于一致,即同时打开或关闭,导致吸气压力在大范围内波动,相应的阀门、压缩机组频繁切换,这就是同步现象。同步现象的发生致使压缩机组的负载增大,使用寿命降低,而且造成系统能量消耗增加。本文针对分布式滞环控制系统中的同步问题,基于混杂系统理论和混沌理论分析同步现象产生的机理,研究了基于参数调节和基于混沌反控制的解同步控制方法,主要内容如下:首先,介绍了分布式滞环控制系统,描述了分布式滞环控制系统中的同步现象;以超市制冷系统这一典型的分布式滞环控制系统为例,介绍了以重点描述同步动态特性为目的的系统数学模型,其中包括陈列柜、吸气管汇、压缩机组的动力学方程,并在合理假设前提下,将上述非线性模型简化为分段仿射切换系统模型。其次,对分布式滞环控制系统的同步特征进行分析,包含基于庞加莱映射理论对系统的稳定性分析和使用分岔理论对系统的分岔分析,分析结果表明当系统收敛在低周期轨道时,系统极易趋于同步;当系统运转在高周期轨道,乃至混沌时,系统远离了同步。分布式滞环控制系统的同步特性分析为下面解同步控制策略奠定了理论基础。最后,介绍了解同步控制的设计与实现,主要运用两种解同步控制方法,第一种是基于参数调节的解同步控制方法,该方法是通过分析影响陈列柜温度变化的主要参数,发现当两个或多个陈列柜周围空气的热负载.在数值上相同或相差不大时,系统极易产生同步现象。因此从改变陈列柜环境负载Q.airload着手进行解同步,然后基于超市制冷系统的仿真平台,对其仿真验证,仿真结果表明,改变陈列柜的环境负载后,系统的各项性能指标有明显改善。第二种是基于混沌反控制的解同步控制方法,理论证明了对系统施加延迟反馈控制后系统能运行至混沌状态,然后基于超市制冷系统的控制仿真平台设计延迟反馈控制器,最后进行仿真验证,仿真结果表明,解同步后系统的各项性能指标均得到明显改善。
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