《复杂结构随机系统的镇定、控制及其在风力发电系统中的应用》

随机控制理论与应用研究虽然已经取得了巨大的进展和丰硕的成果,但在非线性系统、奇异系统、Markov跳变系统等复杂结构随机系统的分析与综合方面仍然存在许多挑战性课题。例如,离散随机非线性系统的稳定性与镇定控制、奇异随机系统的容许性等是长期困扰随机控制理论研究人员的难题。

该项目综合运用随机鞅理论、算子谱与H-表示技术、模态依赖参数方法,针对复杂结构随机系统进行研究,在稳定/镇定性分析、控制综合、实践应用三个领域取得了一系列原创性成果,主要科学发现如下:1.基于鞅理论,首次针对离散时间随机非线性系统建立了经典的LaSalle型稳定定理;采用算子谱技术精确刻画了随机Ità系统的区间收敛速度;解决了奇异随机Itô系统的容许性问题;定义并分析了可列Markov跳变系统的指数均方稳定性;首次提出了随机系统的有限时间环域稳定性概念。2.应用所发展的随机LaSalle不变原理解决了无限时域非线性镇定控制器的设计问题;提出了周期Markov系统能观性、能检性的定义和判定准则;基于模态依赖参数方法得到了Markov系统有限时间状态与输出反馈保性能控制器存在的条件。3.首次提出将风力发电系统多工况切换与风速的随机波动统计相结合,运用Markov过程予以建模描述,完善风电机组的多目标优化控制,通过区域极点配置方法保证动态性能指标的极限值,从而对风力发电系统的常规控制问题予以改善,为现场实施提供技术保障。

该项目在控制理论与自动化技术领域的国际顶级期刊上发表了大量论文,8篇代表性论文包括IEEE Transactions on Automatic Control 4篇、Automatica 2篇、International Journal of Robust and Nonlinear Control 1篇、IET Control Theory & Applications 1篇,SCI他引149次,研究成果被包括IEEE Transactions on Automatic Control、IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics、IEEE Transactions on Circuits and Systems、Automatica在内的众多国际权威期刊正面引用,得到中国、美国、英国、澳大利亚、意大利、巴西、韩国等国家的高校、科研院所的专家学者们的高度评价。2018年1月,该项目依托的山东省“泰山学者”建设工程鲁棒控制岗位期满考核为优秀。实践应用方面,基于Markov过程的风力发电系统区域极点配置问题的研究完整地融合了现场数据统计、随机过程建模、控制系统的分析与综合,受到了国际知名控制论专家Oswaldo Luiz do Valle Costa等学者的关注。该工作思想可应用推广至相关工业控制系统,即由深度刻画随机不确定性入手,结合新的控制理论框架,实现精细化调控品质。

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