本書是關(guān)于電機(jī)與電力系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為與混沌控制研究的一部專著，是作者及其課題組多年在這一研究領(lǐng)域所做工作的總結(jié)和深化。書中系統(tǒng)闡述了電機(jī)與電力系統(tǒng)的建模、非線性動(dòng)力學(xué)行為分析及其控制方法，全面深入地研究了電機(jī)與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分岔的類型、產(chǎn)生混沌行為的主要參數(shù)及參數(shù)區(qū)間、非線性電力系統(tǒng)的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)行為等，給出了作者及其合作者一系列理論研究和實(shí)驗(yàn)研究成果，介紹了當(dāng)前國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)與趨勢。
電機(jī)與電力系統(tǒng)是一種強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合、動(dòng)態(tài)的復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)，而大電網(wǎng)之間的互聯(lián)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，它將使電網(wǎng)的發(fā)電和輸電變得更經(jīng)濟(jì)、更高效。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)與電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性受到了前所未有的挑戰(zhàn)。近幾十年來，國內(nèi)外一些大電網(wǎng)相繼發(fā)生電壓、頻率振蕩失穩(wěn)甚至崩潰的事故。例如，2003年8月14日美國東北部、中西部和加拿大東部聯(lián)合電網(wǎng)大停電，2005年5月23日莫斯科大停電等，這些事故給國民經(jīng)濟(jì)和人們的生活造成了巨大損失和嚴(yán)重危害。因此，研究電機(jī)與電力系統(tǒng)的復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)行為及其控制對保證電力系統(tǒng)與電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行具有極其重要的理論探索價(jià)值和應(yīng)用參考價(jià)值。近三十年以來，混沌動(dòng)力學(xué)理論的進(jìn)展和完善，特別是混沌控制理論和方法的提出，為電機(jī)與電力系統(tǒng)這類復(fù)雜系統(tǒng)的分析與控制研究提供了新的思路。
根據(jù)目前國內(nèi)外電機(jī)與電力系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)行為、混沌控制和復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)，本書對電機(jī)與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、在外噪聲微擾下的隨機(jī)分岔、隨機(jī)混沌等動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究；并將確定性非線性系統(tǒng)的混沌控制理論與方法發(fā)展完善，應(yīng)用于電機(jī)與電力系統(tǒng)的分岔、混沌控制。在此基礎(chǔ)上，考慮真實(shí)的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)一步深入研究、探索單機(jī)和多機(jī)電力系統(tǒng)的隨機(jī)分岔、隨機(jī)混沌行為與電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生電壓、頻率振蕩失穩(wěn)甚至崩潰事故的內(nèi)在關(guān)系的物理機(jī)制，研究結(jié)果有望為改善現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)或設(shè)計(jì)未來的電力網(wǎng)絡(luò)，為大規(guī)模的停電少發(fā)生甚至不發(fā)生提供新思路與解決方法。研究成果不僅對復(fù)雜電機(jī)與電力系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為研究具有較重要的理論探索價(jià)值，而且有望對保證大規(guī)模電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有價(jià)值的參考。
本書主要介紹作者近年來研究電機(jī)與電力系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)行為及其混沌控制的成果，同時(shí)適當(dāng)參考了國內(nèi)外的一些相關(guān)資料和研究報(bào)告。全書共7章，第1章首先簡要闡述非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分岔理論，為后續(xù)各章內(nèi)容的理論分析打下基礎(chǔ)。第2章首先闡述幾種電力系統(tǒng)和永磁同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型及其非線性動(dòng)力學(xué)行為，主要為后續(xù)各章研究其混沌控制提供理論模型和分析基礎(chǔ)，并簡要分析電力系統(tǒng)、永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌控制的研究現(xiàn)狀及存在問題。第3章主要研究采用自適應(yīng)混合控制方法實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)和永磁同步電動(dòng)機(jī)的混沌控制。首先簡要介紹最優(yōu)控制理論和自適應(yīng)控制理論，然后具體研究簡單電力系統(tǒng)混沌振蕩的無源自適應(yīng)控制、考慮勵(lì)磁限制的電力系統(tǒng)的混沌振蕩的自適應(yīng)魯棒控制、永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌運(yùn)動(dòng)的魯棒自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制和基于LaSalle不變集定理自適應(yīng)控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)。第4章主要研究基于無源性與微分幾何理論的電力系統(tǒng)與同步電動(dòng)機(jī)混沌運(yùn)動(dòng)的控制設(shè)計(jì)。首先介紹無源非線性系統(tǒng)的基本理論，然后闡述基于無源化的勵(lì)磁反饋鎮(zhèn)定器設(shè)計(jì)和L2性能準(zhǔn)則、基于無源系統(tǒng)理論的勵(lì)磁系統(tǒng)非線性魯棒鎮(zhèn)定器設(shè)計(jì)、無源自適應(yīng)控制磁阻同步電動(dòng)機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)控制，最后介紹基于微分幾何方法的永磁同步電動(dòng)機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)的控制的研究成果。第5章主要介紹基于狀態(tài)反饋和延遲反饋的永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌控制研究成果。第6章在隨機(jī)動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)上，引入一定的隨機(jī)項(xiàng)，首先運(yùn)用Chebyshev正交多項(xiàng)式逼近法，得到了含隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)作用的簡單電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)隨機(jī)響應(yīng)，探究了該隨機(jī)系統(tǒng)的分岔現(xiàn)象；其次，利用擬不可積隨機(jī)平均法，研究了最簡單電力系統(tǒng)在高斯白噪聲外激勵(lì)下的平穩(wěn)響應(yīng)和首次穿越；最后，借助隨機(jī)Melnikov積分方法，研究多種隨機(jī)非線性電力系統(tǒng)在噪聲激勵(lì)或參數(shù)隨機(jī)干擾的情況下，在均值和均方意義下可能出現(xiàn)Smale馬蹄混沌的臨界條件，給出在均方意義上出現(xiàn)簡單零點(diǎn)的條件，數(shù)值仿真結(jié)果證明了理論分析的正確性。第7章首先綜述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，然后提出一些新的復(fù)雜電網(wǎng)模型并分析其發(fā)生級聯(lián)故障的內(nèi)在機(jī)制，最后研究復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)在噪聲作用下的非線性動(dòng)力學(xué)行為，研究結(jié)果有望對復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有價(jià)值的新見解。
在本書的撰寫過程中，作者歷屆的研究生李愛蕓、鄒代國、覃英華等結(jié)合學(xué)位論文課題完成的研究工作，也豐富了本書的內(nèi)容，在此向他們表示衷心的感謝。
最后，感謝國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號為11562004、10862001、61263021）的資助。
由于作者水平有限，本書難免存在不足之處，敬請讀者批評指正。
前言
第1章 非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分岔與混沌動(dòng)力學(xué)理論簡介
1．1 概述
1．2 系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念
1．3 李雅普諾夫穩(wěn)定性定義
1．4 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論
1．4．1 李雅普諾夫第一方法
1．4．2 李雅普諾夫第二方法
1．5 分岔理論
1．5．1 分岔理論概述
1．5．2 幾種典型分岔的討論
1．6 混沌理論概述
1．6．1 混沌的定義
1．6．2 通向混沌的道路
1．6．3 混沌的度量與判斷
參考文獻(xiàn)
第2章 電力系統(tǒng)、永磁同步電動(dòng)機(jī)的非線性動(dòng)力學(xué)行為
2．1 引言
2．2 電力系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型及其混沌特性
2．2．1 簡單互聯(lián)電力系統(tǒng)模型
2．2．2 考慮勵(lì)磁限制的電力系統(tǒng)模型
2．2．3 考慮負(fù)荷的電力系統(tǒng)模型
2．3 永磁同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型及其混沌特性
2．3．1 均勻氣隙PMSM
2．3．2 非均勻氣隙PMSM
2．4 電力系統(tǒng)、永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌控制的研究現(xiàn)狀及存在問題
2．5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章 電力系統(tǒng)、永磁同步電動(dòng)機(jī)的混合自適應(yīng)混沌控制
3．1 自適應(yīng)控制理論概述
3．1．1 最優(yōu)控制理論概述
3．1．2 自適應(yīng)控制理論簡介
3．1．3 模型參考自適應(yīng)控制
3．1．4 梯度法的局部參數(shù)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法
3．2 簡單電力系統(tǒng)混沌振蕩的無源自適應(yīng)控制
3．2．1 引言
3．2．2 無源非線性系統(tǒng)基本概念
3．2．3 電力系統(tǒng)混沌振蕩的無源自適應(yīng)控制
3．2．4 數(shù)值仿真結(jié)果
3．2．5 控制策略的魯棒性和抗干擾性能分析
3．2．6 小結(jié)
3．3 考慮勵(lì)磁限制的電力系統(tǒng)的混沌振蕩的自適應(yīng)魯棒控制
3．3．1 引言
3．3．2 自適應(yīng)控制方法及其在考慮勵(lì)磁限制的電力系統(tǒng)混沌振蕩控制中的應(yīng)用
3．3．3 考慮勵(lì)磁限制的電力系統(tǒng)混沌的自適應(yīng)控制
3．3．4 數(shù)值仿真結(jié)果
3．3．5 控制系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾性能分析
3．3．6 小結(jié)
3．4 永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌運(yùn)動(dòng)的魯棒自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制
3．4．1 引言
3．4．2 自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法
3．4．3 穩(wěn)定性分析
3．4．4 數(shù)值仿真結(jié)果和分析
3．4．5 小結(jié)
3．5 基于LaSalle不變集定理自適應(yīng)控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)
3．5．1 基于LaSalle不變集定理自適應(yīng)控制方法
3．5．2 基于LaSalle不變集定理設(shè)計(jì)自適應(yīng)混沌控制器
3．5．3 PMSM混沌運(yùn)動(dòng)的自適應(yīng)控制及仿真
3．5．4 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 基于無源性與微分幾何理論的電力系統(tǒng)與同步電動(dòng)機(jī)混沌運(yùn)動(dòng)的控制設(shè)計(jì)
4．1 引言
4．2 無源非線性系統(tǒng)的基本理論
4．2．1 無源性的基本概念
4．2．2 非線性系統(tǒng)的KYP引理
4．2．3 微分幾何的理論基礎(chǔ)
4．3 研究模型描述
4．4 基于無源化的勵(lì)磁反饋鎮(zhèn)定器設(shè)計(jì)和L2性能準(zhǔn)則
4．4．1 坐標(biāo)變換和標(biāo)準(zhǔn)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)
4．4．2 基于無源化的單機(jī)無窮大勵(lì)磁系統(tǒng)反饋鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)
4．4．3 L2增益干擾抑制控制問題設(shè)計(jì)
4．4．4 系統(tǒng)仿真
4．5 基于無源系統(tǒng)理論的勵(lì)磁系統(tǒng)非線性魯棒鎮(zhèn)定器設(shè)計(jì)
4．5．1 魯棒無源性基礎(chǔ)
4．5．2 單機(jī)無窮大勵(lì)磁系統(tǒng)的無源性
4．5．3 單機(jī)無窮大勵(lì)磁系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定
4．5．4 數(shù)值仿真分析
4．5．5 小結(jié)
4．6 無源自適應(yīng)控制磁阻同步電動(dòng)機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)
4．6．1 引言
4．6．2 磁阻同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型
4．6．3 無源控制方法
4．6．4 無源自適應(yīng)控制磁阻同步電動(dòng)機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)
4．6．5 數(shù)值仿真
4．6．6 小結(jié)
4．7 基于微分幾何方法的永磁同步電動(dòng)機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)的控制
4．7．1 引言
4．7．2 PMSM混沌模型及其動(dòng)力學(xué)特性
4．7．3 基于微分幾何精確線性化的PMSM中混沌運(yùn)動(dòng)的控制
4．7．4 PMSM混沌控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋精確線性化條件
4．7．5 求PMSM混沌系統(tǒng)的控制律
4．7．6 控制方法的仿真研究
4．7．7 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 基于狀態(tài)反饋和延遲反饋的永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌控制研究
5．1 引言
5．2 狀態(tài)反饋控制理論
5．2．1 狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)成
5．2．2 狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)極點(diǎn)任意配置的條件
5．2．3 單輸入系統(tǒng)極點(diǎn)配置方法
5．3 基于極點(diǎn)配置的非均勻氣隙永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌狀態(tài)反饋控制
5．3．1 非均勻氣隙PMSM的混沌數(shù)學(xué)模型及混沌特性
5．3．2 受控系統(tǒng)的方程式
5．3．3 反饋增益的確定
5．3．4 數(shù)值仿真結(jié)果
5．3．5 小結(jié)
5．4 基于有限時(shí)間穩(wěn)定理論的永磁同步電動(dòng)機(jī)混沌狀態(tài)反饋控制
5．4．1 概述
5．4．2 有限時(shí)間穩(wěn)定基本概念和定理
5．4．3 基于有限時(shí)間穩(wěn)定理論抑制PMSM的混沌運(yùn)動(dòng)
5．4．4 數(shù)值仿真
5．4．5 小結(jié)
5．5 永磁同步電動(dòng)機(jī)時(shí)滯反饋電流控制系統(tǒng)混沌行為研究
5．5．1 引言
5．5．2 PMSM延遲反饋電流控制系統(tǒng)模型
5．5．3 PMSM延遲反饋電流控制系統(tǒng)混沌行為
5．5．4 時(shí)滯反饋電流作用機(jī)理分析
5．5．5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 非線性電力系統(tǒng)的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)行為分析
6．1 引言
6．2 隨機(jī)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)分析的基本方法與理論
6．2．1 隨機(jī)函數(shù)的正交分解
6．2．2 隨機(jī)Melnikov方法
6．2．3 隨機(jī)平均法
6．3 隨機(jī)電機(jī)系統(tǒng)響應(yīng)的Chebyshev正交多項(xiàng)式逼近
6．3．1 引言
6．3．2 含隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)簡單電機(jī)模型的等效確定性系統(tǒng)
6．3．3 含隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)簡單電機(jī)模型的分岔研究
6．3．4 小結(jié)
6．4 一類非線性電機(jī)模型的隨機(jī)混沌行為
6．4．1 引言
6．4．2 白噪聲激勵(lì)下非線性電力系統(tǒng)的振蕩模型
6．4．3 隨機(jī)Melnikov積分及其動(dòng)力學(xué)特性
6．4．4 系統(tǒng)可能出現(xiàn)混沌的參數(shù)分析與仿真
6．4．5 小結(jié)
6．5 隨機(jī)激勵(lì)下簡單電力系統(tǒng)的平穩(wěn)響應(yīng)與首次穿越
6．5．1 引言
6．5．2 電機(jī)模型的隨機(jī)平均
6．5．3 系統(tǒng)的首次穿越
6．5．4 小結(jié)
6．6 有界噪聲誘導(dǎo)簡單互聯(lián)電力系統(tǒng)混沌運(yùn)動(dòng)
6．6．1 引言
6．6．2 含有有界噪聲簡單互聯(lián)的電力系統(tǒng)模型
6．6．3 確定性電力系統(tǒng)混沌運(yùn)動(dòng)分析
6．6．4 隨機(jī)電力系統(tǒng)混沌運(yùn)動(dòng)分析
6．6．5 數(shù)值模擬
6．6．6 小結(jié)
6．7 隨機(jī)噪聲誘導(dǎo)單機(jī)無窮大母線電力系統(tǒng)混沌
6．7．1 引言
6．7．2 含有隨機(jī)噪聲單機(jī)無窮大母線電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
6．7．3 數(shù)值模擬
6．7．4 隨機(jī)噪聲誘導(dǎo)電力系統(tǒng)混沌的可能物理機(jī)制
6．7．5 小結(jié)
6．8 隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)下單機(jī)無窮大母線電力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析
6．8．1 引言
6．8．2 含有隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)單機(jī)無窮大母線電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
6．8．3 Melnikov條件以及隨機(jī)參數(shù)誘導(dǎo)混沌
6．8．4 數(shù)值模擬
6．8．5 小結(jié)
6．9 隨機(jī)相位作用下電力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析
6．9．1 引言
6．9．2 含有隨機(jī)相位單機(jī)無窮大母線電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
6．9．3 隨機(jī)相位誘導(dǎo)電力系統(tǒng)混沌的數(shù)值仿真
6．9．4 隨機(jī)相位誘導(dǎo)電力系統(tǒng)混沌可能的物理機(jī)制
6．9．5 小結(jié)
6．10 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章 復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建、行為分析與控制
7．1 引言
7．2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在電力網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀
7．2．1 復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)模型的研究現(xiàn)狀
7．2．2 電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)脆弱性研究進(jìn)展
7．2．3 復(fù)雜電網(wǎng)級聯(lián)故障模型和機(jī)理研究進(jìn)展
7．3 基于擇優(yōu)重新分配的復(fù)雜電網(wǎng)級聯(lián)故障分析
7．3．1 概述
7．3．2 基于擇優(yōu)重新分配的電網(wǎng)級聯(lián)故障模型
7．3．3 仿真分析
7．3．4 小結(jié)
7．4 噪聲誘導(dǎo)復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)崩潰
7．4．1 概述
7．4．2 復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)模型
7．4．3 小結(jié)
7．5 基于環(huán)境的PMSM小世界網(wǎng)絡(luò)混沌控制
7．5．1 基于環(huán)境的PMSM小世界網(wǎng)絡(luò)混沌控制模型
7．5．2 基于環(huán)境的混沌控制器的設(shè)計(jì)
7．5．3 基于環(huán)境的PMSM小世界網(wǎng)絡(luò)控制方法與特性
7．5．4 基于環(huán)境的PMSM小世界網(wǎng)絡(luò)混沌控制數(shù)值仿真
7．5．5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
新書資訊