带电压反馈的ESO发电机励磁系统滑模变结构

针对发电机励磁系统的非线性及易受内、外扰动等特点,应用坐标变换、ESO及滑模变结构控制理论,设计了一种新颖的提高系统动、静态特性的ESO滑模励磁控制器,并在此基础上引入了电压反馈,使其更好地稳定了机端电压,即对系统的状态方程进行坐标变换,然后通过构造扩张状态观察器(ESO)对发电机励磁系统进行动态补偿,实现线性化;采用极点配置法设计滑模切换函数,从理论上保证发电机转子方程具有期望的极点;采用指数趋近率和准滑动模态方法求取滑模控制率.仿真结果表明,该控制器在动态、静态特性上明显地提高了系统的稳定性、快速性和准确性,而且鲁棒性较好.     

基于ESO的积分Terminal滑模励磁系统控制

发电机励磁系统是一个受参数摄动和外界干扰等因数影响很大的不确定非线性系统,针对此问题,本文通过构造扩张状态观测器(ESO)对发电机励磁系统的不确定因数进行估计,以实现非线性模型动态补偿线性化。为了克服常规滑模控制中被跟踪信号的导数均需已知的限制,在滑模面中引入了误差积分补偿项,然后利用Terminal滑模变结构控制理论设计励磁控制器。该控制方法能够有效地改善电力系统的静态和暂态特性。仿真结果验证了本文方法的可行性和有效性。     

发电机的浸入与不变自适应反步鲁棒励磁控制器

针对含有不确定参数的发电机励磁控制系统,设计了一种新型的自适应反步鲁棒励磁控制器。在设计过程中,基于反步法逐步进行控制器的设计,并引入非线性阻尼算法来减小反步法的"计算膨胀"问题,有效地增强了控制器的鲁棒性。接着介绍了应用浸入与不变自适应控制设计阻尼系数的自适应估计律。通过MATLAB软件进行仿真研究,验证了该算法的有效性和优越性。     

基于微分几何和扩张状态观测器的励磁控制

建立了单机无穷大系统的励磁控制数学模型,提出一种基于微分几何和扩张状态观测器的非线性变结构励磁控制。首先根据微分几何理论对系统的状态方程进行坐标变换,然后构造状态扩张观测器(ESO)来实现非线性模型动态补偿线性化,利用变结构理论设计虚拟控制量,并引入了基于机端电压偏差的比例积分控制,从而实现非线性励磁控制规律的设计。仿真结果表明,所设计的非线性励磁控制器在小扰动和大扰动情况下,不仅能较好地保证发电机角速度和功角的稳定,改善机端电压的调节精度,而且鲁棒性较好。     

基于扩张状态观测器和Terminal滑模的HVDC非线性鲁棒控制器设计

针对高压直流输电系统(HVDC)强非线性和模型不确定性的特点,提出了一种基于扩张状态观测器(extended stateobserver,ESO)和Terminal滑模的HVDC非线性鲁棒控制策略。首先利用Terminal滑模设计出系统的虚拟控制输入,再由ESO来估计系统的内、外扰动以及不确定因素,并将其动态补偿到系统中,设计出了整流侧定电流和逆变侧定关断角非线性控制器。仿真结果表明,与常规的PI控制器相比,该控制器表现出良好的动态性能和稳态性能,提高了系统的鲁棒性。     

静止同步串联补偿器的系统级协调控制策略研究

提出了一种励磁与静止同步串联补偿器(SSSC)之间的协调控制方法。针对系统的仿射非线性方程,首先通过精确反馈线性化方法(EFL)将系统非线性因素转换到含有控制输入的状态方程中。系统参数的不确定、模型的不精确通过坐标变换最终反映到转换后的非线性部分。进而利用扩张状态观测器(ESO)观测该非线性部分,实现了线性化并提高了EFL对于参数不确定、模型不精确的弱鲁棒性。线性函数被应用于ESO,避免了以往ESO求解过程中参数众多、求解复杂的缺点。最终,励磁与SSSC之间实现了解耦,并由此得到了协调控制方法。介绍了应用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建的系统以及控制器数字模型。仿真结果证实了所提出的协调控制方法具有较高的鲁棒性,可大幅度提高系统稳定性。     

基于自抗扰技术的并网逆变器电流控制

为解决三相并网逆变器电流控制中网压扰动、变量耦合和模型参数偏差等诸多问题,在控制器设计中引入自抗扰技术.利用扩张状态观测器(ESO)对未知扰动进行估计,可同时补偿这些因素的影响.在分析ESO的误差特性和系统传递函数的基础上,提出了带宽参数的设计准则.通过引入等效增益系数,对比分析了线性/非线性ESO的估计、控制效果.仿真结果表明,所设计的控制器对系统参数变化具有强鲁棒性.最后通过实验进一步证实了ESO对扰动的估计和补偿能力,并给出了电感参数未知时控制增益的整定方法.     

永磁同步电机动态面模糊离散速度调节控制

针对永磁同步电机(PMSM)高阶非线性和外部负载扰动的问题,以反步法为基础,提出了动态面模糊离散速度调节控制方法。通过欧拉公式将PMSM连续模型离散化,得到离散模型;运用动态面方法,处理子系统中的虚拟控制函数,解决传统反步法中"计算爆炸"的问题;利用模糊逻辑系统逼近系统中的非线性部分,并给出模糊离散控制器。仿真结果表明:控制器能够有效地调节电机转速,对外部负载扰动具有良好的鲁棒性。     

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

双馈感应风机分数阶自抗扰广域阻尼控制器设计

针对含双馈风力发电系统(doubly fed induction generator,DFIG)互联电网强非线性和模型不确定性的特点,设计了一种非线性鲁棒分数阶自抗扰(fractional order auto disturbance rejection controller,FADRC)广域阻尼控制器,以增强互联电网阻尼控制能力,抑制功率振荡。首先,对系统状态方程进行微分同胚映射得到系统分数阶的映射模型,进而构造扩张状态观测器(extended state observer,ESO)估计双馈风力发电系统的模型误差与外部扰动等不确定因素,以实现非线性模型动态补偿线性化,其次,利用自抗扰控制理论中的非线性状态误差反馈律控制理论设计DFIG阻尼控制器。仿真结果表明,大、小扰动下该方法动态特性良好,具有响应迅速、对参数变化及扰动不敏感等优点。该设计方法比传统PI控制具有更好的鲁棒性,能够增强DFIG阻尼控制能力,抑制互联电网功率振荡。     

基于微分同坯映射和扩张状态观测器的鲁棒励磁控制器设计

通过微分同坯映射将仿射非线性系统方程的非线性因素转换到含有控制输入的状态方程,转换后的系统中所有不确定项都归结到扩张状态变量中。利用扩张状态观测器观测该部分,并经状态反馈将其线性化。由于实际系统存在观测误差和模型误差,为了进一步考虑反馈线性之后系统的不确定性,将鲁棒控制引入励磁控制器的设计之中,使得设计的控制器具有更好的鲁棒性,最后在Matlab上进行仿真试验。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于扩张状态观测器的电力系统非线性鲁棒协调控制

该文提出了一种基于扩张状态观测器的非线性鲁棒协调控制方法(Extended-State-Observer based Nonlinear Robust Coordinated Control，ENRCC）；将电力系统对象归纳为一类内环为非线性系统、外环为伪线性系统的多输入多输出对象。在此基础上，完整地阐述了ENRCC的控制原理；利用一簇低阶扩张状态观测器对内环非线性系统进行动态反馈线性化和解耦设计，利用线性鲁棒控制方法对已线性化的内环系统和外环伪线性系统进行预期动力学设计，最终可实现观测器 线性化 鲁棒协调控制三者的有机结合。实例仿真结果表明：该控制规律严谨简单，方法原理直观清晰，便于工程应用，具有很强的适应性和鲁棒性，能有效地解决一类不确定 非线性 分散性的电力系统多输入多输出(MIMO)对象的控制问题。     

采用自抗扰控制器的高性能异步电机调速系统

矢量控制技术已被广泛地应用于高性能异步电机调速系统中,然而,由于在实时控制中存在严重的外部干扰,参数变化和非线性不确定因素,基于精确电机参数的准确解耦很难实现,并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响,为了提高调速系统的动态性能,该文提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器。自抗绕控制器由三部分组成;跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律,利用扩张状态观测器,自抗绕控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦,此外,上述控制录需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗绕控制器的设计能够独立于异步电机的精确数字模型。仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗绕控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动,电机参数变化都具有更好的鲁棒性。     

汽轮发电机组汽门开度和励磁系统的自抗扰综合控制

通过构造扩张状态观测器对受控对象内环进行动态输出反馈线性化，对补偿线性化后的对象外环进行预期动力学设计的方法，提出了基于自抗扰技术的汽轮发电机汽门和励磁综合控制策略。本控制方法解决了传统单输入单输出自抗扰控制方法在处理多输入多输出对象时协调率难以确定的问题。数字仿真表明，该控制方法不仅能较好地处理汽门和励磁控制的协调性，而且对模型的内外扰表现出了很好的适应性和鲁棒性。     

基于扩张状态观测器的水轮发电机组非线性控制

提出了一种基于扩张状态观测器的水轮发电机组非线性控制。将被控对象看成是内环为非线性系统、外环为伪线性系统的多输入多输出对象，利用低阶扩张状态观测器对内环非线性系统进行动态反馈线性化，利用线性控制方法对已线性化的外环伪线性系统进行预期动态性能设计，最终可实现观测器和线性化的有机结合。计算机仿真表明：这种控制方法不仅能较好地解决开度控制和励磁控制的协调性，而且对模型的内外扰表现出了很好的适应性和鲁棒性；同时，这种控制方法严谨简单，原理直观清晰。     

基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

为了实现永磁同步电机(PMSM)驱动系统的高精度跟踪控制,提出了新型积分时变滑模控制策略,该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响,首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化,然后为了加快动态响应过程,采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。针对负载扰动的问题,设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器,并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究,通过实验结果可以看出,积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点,提高了系统的动态和稳态性能,扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化,增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。     

非线性状态PI励磁控制器

利用扩张状态观测将原来的非线性系统变换成线性系统,然后用状态PI控制器的设计思想设计了非线性状态PI控制器;并将其用于发民机励磁控制,以及解决电力系统的强非线性和不确定性问题,避免了反馈线性化非线性励磁控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的特点。所得控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器结构简单。仿真计算表明,非线性状态PI励磁控制器对系统运行点和网络结构变化具有良好的适应能力,可以有效地改善系统的稳定性。     

基于微分同胚映射和扩张状态观测器的高压直流非线性控制器的设计

为提高高压直流输电系统的抗干扰能力以及模型辨识的准确性,提出了一种基于微分同胚映射和扩张状态观测器的高压直流非线性控制器设计方法。首先利用微分同胚映射将高压直流输电系统模型中的非线性因素作为系统的控制输入,利用线性最优反馈和非线性误差反馈率确定最优预控变量;然后运用扩张状态观测器来辨识所有不确定因素,从而实现非线性控制...     

基于摩擦补偿的伺服转台自抗扰控制策略研究

摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。