船舶电力系统混沌现象研究

论文题目: 船舶电力系统混沌现象研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 黄健

导师: 施伟锋

关键词: 混沌,船舶电力系统,非线性模型,相图,映射

文献来源: 上海海事大学

发表年度: 2005

论文摘要: 对于确定性动力系统，曾认为只要给出模型及初值，就可以预测其动态行为，但混沌(Chaos)现象的研究与发现改变了这一观点。混沌广泛存在于客观世界中，如气象学中的Lorenz系统，电路中的Chua电路系统等。混沌是非线性系统中各参数相互作用导致的一种非常复杂的现象。电力系统混沌研究是近年来兴起的一个研究内容，其基本目的在于研究电力系统混沌的形成机制，然后加以预防或利用。对该问题的研究，具有十分重要的理论意义和实际应用价值。 船舶电力系统是典型的非线性系统，其动态行为包含许多复杂的非线性机电振荡现象，如低频振荡、次同步振荡，甚至混沌动态。这些现象对系统安全运行造成潜在威胁，可能导致系统失稳。有些现象可由含参数的非线性微分代数方程组来描述。近年来，随着对电力系统稳定性的深入研究，国内外学者相继发现在电力系统中存在十分复杂的混沌现象。混沌现象在电力系统中出现时，将伴随系统运行持续无规则的振荡，严重危害系统的安全运行，而要在船舶电力系统中有效地预防和消除混沌振荡，必须对船舶电力系统中的混沌发生机理和产生途径进行研究。 本文分析了船舶电力系统中的混沌现象，研究船舶电力系统中诱发混沌现象的途径以及混沌吸引子的特征。本文以动力学理论为基础，在稳定的周期扰动下，分别对扰动频率或扰动幅值参数的变化进行了研究，对系统的状态进行计算机分析。本文研究的主要内容有： 1)从船舶电力系统的动力学机理出发，建立船舶电力系统两机并联系统非线性数学模型，并分别对无扰动和有扰动系统进行了分析； 2)运用动力系统分析原理，对建立的模型进行了数值分析，绘制出各个参数下的系统运行相图和时序图，直观地反映了系统的演变过程； 3)对船舶电力系统双机并联工况运用Lyapunov指数、Poincaré映射图和频谱分析等方法进行了研究，将其运用到系统混沌现象的判定，进一步说明船舶电力系统具有混沌特征；最后初步探讨了混沌的成因。 本文研究发现，船舶电力系统在不同的扰动情况下可进入混沌状态。不论是扰动频率变化还是扰动幅值变化，系统经过倍周期过程进入混沌，形成不同的混沌吸引子。研究在一定程度上揭示了船舶电力系统混沌的演变过程和内在规律性，说明船舶电力系统中存在混沌现象。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 混沌研究意义

1.2 电力系统中混沌研究的现状

1.3 本文工作

第二章 混沌简介

2.1 引言

2.2 混沌概念

2.3 混沌的特征和判别方法

2.4 本章小结

第三章 船舶电力系统建模分析

3.1 引言

3.2 电力系统动态稳定分析理论

3.2.1 同步发电机分析

3.3.2 同步发电机输出功率方程

3.2.2 同步发电机的转子运动方程分析

3.2.3 摇摆方程分析

3.3 本章小结

第四章 船舶电力系统非线性模型研究

4.1 船舶电力系统的组成和特点

4.2 船舶电力系统非线性模型建立

4.3 船舶电力系统模型分析

4.3.1 无阻尼系统分析

4.3.2 有阻尼系统分析

4.4 本章小结

第五章 船舶电力系统混沌现象研究

5.1 引言

5.2 扰动幅值变化产生混沌研究

5.2.1 相图和时序图分析

5.2.2 Poincaré映射分析

5.2.3 频谱分析

5.3 扰动频率变化产生混沌研究

5.3.1 相图和时序图分析

5.3.2 Poincaré映射分析

5.3.3 功率谱分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

发布时间: 2007-01-16

参考文献

• [1].船舶电力系统短路故障及其稳定性研究[D]. 李南虬.哈尔滨工程大学2018
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• [4].船舶交直流混合电力系统网络重构方法研究[D]. 欧阳黎.湖南大学2018
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• [6].船舶电力系统单机运行工况下的控制与仿真[D]. 毛晓昀.大连海事大学2017
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