DC-DC变换器的符号时间序列描述及模块熵分析

王学梅; 张  波; 丘东元; 陈良刚

doi:10.7498/aps.57.6112

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DC-DC变换器的符号时间序列描述及模块熵分析

王学梅 , 张波 , 丘东元 , 陈良刚

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DC-DC变换器的符号时间序列描述及模块熵分析

王学梅, 张波, 丘东元, 陈良刚

物理学报, 2008, 57(10): 6112-6119.

doi: 10.7498/aps.57.6112

Symbolic time series characterization and block entropy analysis of DC-DC converters

Wang Xue-Mei, Zhang Bo, Qiu Dong-Yuan, Chen Liang-Gang

Acta Phys. Sin., 2008, 57(10): 6112-6119.

doi: 10.7498/aps.57.6112

摘要
本文提出了一种采用符号时间序列和熵理论分析DC-DC变换器非线性行为的方法.该方法首先用离散时间序列描述非线性连续系统,然后将其转换为由简单字符构成的符号序列,再用信息学方法计算出该符号序列的模块熵,从而得到一种新的可量化的非线性动力学行为统计指标.文中以一阶电压反馈DCM和二阶电流反馈CCM Boost变换器为例进行研究.研究结果表明,模块熵这种粗粒化的统计分析方法,能够量化DC-DC变换器的倍周期分岔和混沌行为,且能够准确地确定混沌行为的发生,是一种尚未在DC-DC变换器中提出的简单、实用的分析方法.

关键词:
符号时间序列 /

符号动力学 /

模块熵 /

Lyapunov指数
Abstract
A method based on symbolic time series and entropy theory is proposed to analyse the nonlinear behaviours of DC-DC converters. Firstly, the nonlinear continuous system is described by a discrete time series, which is then transferred to a symbol series composed of simple characters; and the series' block entropy is calculated by means of informatics methodology; consequently, a new quantifiable statistical index is obtained. This study takes a one-order voltage feedback DCM and a two-order current feedback CCM Boost converter as examples, and the results illustrate that the coarse-grained statistical method of block entropy, which can quantify the period-doubling and chaos behaviours in DC-DC converters and precisely confirm the appearance of chaos, is a simple and practical analysis method which has not been used in DC-DC converters yet.

Keywords:
symbolic time series /

symbolic dynamics /

block entropy /

Lyapunov exponent
作者及机构信息
王学梅²,

张波¹,

丘东元¹,

陈良刚¹

(1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60474066)和广东省自然科学基金(批准号：05103540)资助的课题.
Authors and contacts
Wang Xue-Mei²,

Zhang Bo¹,

Qiu Dong-Yuan¹,

Chen Liang-Gang¹

(1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008
参考文献

施引文献

[1]	李清都, 郭建丽. 切换系统Lyapunov指数的算法及应用. 物理学报, 2014, 63(10): 100501. doi: 10.7498/aps.63.100501
[2]	徐红梅, 金永镐, 金璟璇. 基于符号动力学的开关变换器时间不可逆性分析. 物理学报, 2014, 63(13): 130502. doi: 10.7498/aps.63.130502
[3]	黄晓林, 霍铖宇, 司峻峰, 刘红星. 等概率符号化样本熵应用于脑电分析. 物理学报, 2014, 63(10): 100503. doi: 10.7498/aps.63.100503
[4]	王光义, 袁方. 级联混沌及其动力学特性研究. 物理学报, 2013, 62(2): 020506. doi: 10.7498/aps.62.020506
[5]	吴浩, 侯威, 王文祥, 颜鹏程. 试用Lyapunov指数探讨气候突变及其前兆信号. 物理学报, 2013, 62(12): 129204. doi: 10.7498/aps.62.129204
[6]	陈冲, 丁炯, 张宏, 陈琢. 累积放电模型及其符号动力学研究. 物理学报, 2013, 62(14): 140502. doi: 10.7498/aps.62.140502
[7]	臧鸿雁, 范修斌, 闵乐泉, 韩丹丹. S-盒的Lyapunov指数研究. 物理学报, 2012, 61(20): 200508. doi: 10.7498/aps.61.200508
[8]	王福来. 基于复合符号混沌的伪随机数生成器及加密技术. 物理学报, 2011, 60(11): 110517. doi: 10.7498/aps.60.110517
[9]	宋爱玲, 黄晓林, 司峻峰, 宁新宝. 符号动力学在心率变异性分析中的参数选择. 物理学报, 2011, 60(2): 020509. doi: 10.7498/aps.60.020509
[10]	杨汝, 张波, 赵寿柏, 劳裕锦. 基于符号时间序列方法的开关变换器离散映射算法复杂度分析. 物理学报, 2010, 59(6): 3756-3762. doi: 10.7498/aps.59.3756
[11]	于思瑶, 郭树旭, 郜峰利. 半导体激光器低频噪声的Lyapunov指数计算和混沌状态判定. 物理学报, 2009, 58(8): 5214-5217. doi: 10.7498/aps.58.5214
[12]	张晓丹, 刘翔, 赵品栋. 一类延迟混沌系统沿主轴方向上Lyapunov指数的计算方法. 物理学报, 2009, 58(7): 4415-4420. doi: 10.7498/aps.58.4415
[13]	杨永锋, 吴亚锋, 任兴民, 秦卫阳, 支希哲, 裘焱. 基于最大Lyapunov指数预测的EMD端点延拓. 物理学报, 2009, 58(6): 3742-3746. doi: 10.7498/aps.58.3742
[14]	何四华, 杨绍清, 石爱国, 李天伟. 基于图像区域Lyapunov指数的海面舰船目标检测. 物理学报, 2009, 58(2): 794-801. doi: 10.7498/aps.58.794
[15]	张勇, 关伟. 基于最大Lyapunov指数的多变量混沌时间序列预测. 物理学报, 2009, 58(2): 756-763. doi: 10.7498/aps.58.756
[16]	沈民奋, 林兰馨, 李小艳, 常春起. 基于符号动力学的耦合映像格子系统的初值估计. 物理学报, 2009, 58(5): 2921-2929. doi: 10.7498/aps.58.2921
[17]	刘小峰, 俞文莉. 基于符号动力学的认知事件相关电位的复杂度分析. 物理学报, 2008, 57(4): 2587-2594. doi: 10.7498/aps.57.2587
[18]	王开, 裴文江, 夏海山, 何振亚. 基于符号向量动力学的耦合映像格子初始向量估计. 物理学报, 2007, 56(7): 3766-3770. doi: 10.7498/aps.56.3766
[19]	卢山, 王海燕. 多变量时间序列最大李雅普诺夫指数的计算. 物理学报, 2006, 55(2): 572-576. doi: 10.7498/aps.55.572
[20]	肖方红, 阎桂荣, 韩宇航. 混沌伪随机序列复杂度分析的符号动力学方法. 物理学报, 2004, 53(9): 2876-2881. doi: 10.7498/aps.53.2876

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物理学报. 2008, 57(10): 6112-6119.

doi: 10.7498/aps.57.6112.

DC-DC变换器的符号时间序列描述及模块熵分析

1. (1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60474066)和广东省自然科学基金(批准号：05103540)资助的课题.

收稿日期: 2008-01-28
修回日期: 2008-05-08
刊出日期: 2008-05-05

摘要: 本文提出了一种采用符号时间序列和熵理论分析DC-DC变换器非线性行为的方法.该方法首先用离散时间序列描述非线性连续系统,然后将其转换为由简单字符构成的符号序列,再用信息学方法计算出该符号序列的模块熵,从而得到一种新的可量化的非线性动力学行为统计指标.文中以一阶电压反馈DCM和二阶电流反馈CCM Boost变换器为例进行研究.研究结果表明,模块熵这种粗粒化的统计分析方法,能够量化DC-DC变换器的倍周期分岔和混沌行为,且能够准确地确定混沌行为的发生,是一种尚未在DC-DC变换器中提出的简单、实用的分析方法.

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摘要

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作者及机构信息

(1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008

Authors and contacts

(1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008

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(1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008

Authors and contacts

(1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008

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English Abstract

Symbolic time series characterization and block entropy analysis of DC-DC converters

1. (1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640；湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲 412008

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