艦船電力系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象及其控制方法研究

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1、摘要摘要在艦船的航行中，艦船輪機(jī)員與電機(jī)員多次在電力系統(tǒng)運(yùn)行中觀測(cè)記錄到了非周期、貌似隨機(jī)、突發(fā)或陣發(fā)性的電力系統(tǒng)振蕩，有些現(xiàn)象的機(jī)理至今尚不完全清楚，這對(duì)艦船電網(wǎng)的安全運(yùn)行構(gòu)成了潛在的威脅，可能導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。而混沌通常泛指那些貌似隨機(jī)，實(shí)際上由精確的法則所決定，并對(duì)初始條件十分敏感的長期的動(dòng)態(tài)行為?，F(xiàn)有研究表明混沌運(yùn)動(dòng)有可能作為電力系統(tǒng)擾動(dòng)失穩(wěn)過程的一個(gè)中間階段而存在，為得到一些對(duì)艦船電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有參考價(jià)值的結(jié)論，這樣就有必要對(duì)艦船電力系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，通過參數(shù)的數(shù)值分析，從而判斷其是否出現(xiàn)混沌，加深對(duì)艦船電力系統(tǒng)復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)。此外當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)混沌時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目刂撇呗詫?duì)

2、艦船電力系統(tǒng)的混沌進(jìn)行抑制，來保證和提高艦船電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。因此，對(duì)艦船電力系統(tǒng)進(jìn)行混沌研究有非常大的實(shí)際意義。本文為了研究艦船電力系統(tǒng)在周期電磁擾動(dòng)下會(huì)發(fā)生混沌的規(guī)律，應(yīng)用Melnikov和Lyapunov指數(shù)這兩種方法作為艦船電力系統(tǒng)混沌運(yùn)動(dòng)的判據(jù)。利用Melnikov方法，分析了系統(tǒng)發(fā)生混沌運(yùn)動(dòng)的解析條件，并運(yùn)用Lyapunov指數(shù)判別系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。這兩種方法結(jié)合，有助于更準(zhǔn)確、全面地認(rèn)識(shí)和分析艦船電力系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)。另外對(duì)艦船電力系統(tǒng)的混沌進(jìn)行了控制。從控制的角度來講延遲反饋方法應(yīng)該是對(duì)系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，通過Melnikov方法確定了延遲反饋方法

3、中延遲時(shí)間τ和反饋系數(shù)k，不僅有效地避免了艦船電力系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，透過Melnikov方法還能了解預(yù)防混沌運(yùn)動(dòng)發(fā)生的機(jī)理，即通過修改系統(tǒng)的參數(shù)，以至破壞系統(tǒng)發(fā)生混沌運(yùn)動(dòng)的參數(shù)條件；而自適應(yīng)Backstepping方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)已經(jīng)處于混沌運(yùn)動(dòng)，再投入控制器，能夠達(dá)到迅速抑制混沌的目的。關(guān)鍵詞：艦船電力系統(tǒng)；混沌；Melnikov；Lyapunov指數(shù)；自適應(yīng)BacksteppingIAbstractAbstractInthesailing,themarineengineerandmemberofthemarinepowersystemhadobservedthenon-p

4、eriodic,seeminglyrandom,unexpectedorparoxysmaloscillationofthemarinepowersystemmanytimeswhenthepowersystemwasworking.Themechanismofthephenomenonhasnotbeenentirelyclearyet,whichmadeapotentialthreattothemarineandevencouldleadthesystemtoinstability.Chaosusuallyreferstothoseseeminglyrandombutdec

5、idedbythepreciserulesinfact.Anditisalong-termdynamicbehaviorwhichissensitivetotheinitialconditions.Itwasshowedbyresearchthatthechaosexistedasanintermediatestageofthedisturbedpowersystemfromstabilitytoinstability.Astogetsomeusefulreferencedconclusionstothestableoperationofmarinepowersystem,it

6、isnecessarytoestablishmarinepowersystemmathematicalmodelanddeterminewhetherchaoshappensthroughnumericalanalysis.Andithelpstodeepenourunderstandingofthecomplexityofthemarinepowersystem.Inadditionwhenthechaoticoscillationhappens,itshouldtakeappropriatecontrolstrategytoinhibitchaoticoscillation

7、.Sothatitcanensureandimprovesecurityandstabilityofmarinepowersystem.Therefore,thestudyofchaosofmarinepowersystemhasgreatpracticalsignificance.Chaoticoscillationofmarinepowersystemwhichwasexcitedbyperiodicelectromagnetismperturbationwasstudiedinthis