VSC-HVDC系统的离散滑模控制

VSC-HVDC的基于连续时域的控制系统多由计算机离散采样实现。对一种基于输入输出反馈线性化的VSC-HVDC系统的离散数学模型进行研究,并使用离散滑模控制方法设计其控制器。为保证控制器在准滑模控制下的有效性,在输出反馈中采用快速输出采样技术。在Matlab/Simulink中的仿真实验证明了所提离散数学模型和控制策略的有效性。     

直线伺服系统基于模型扰动抑制的设计

文章针对高精度、微进给永磁直线交流同步电机(PMLSM)驱动系统，采用基于模型的扰动抑制(MBDA)^[1]方法，对诸如摩擦力、切削力、负载变动之类的扰动进行抑制。MBDA是利用一个与系统并行的标称模型，通过输出反馈，将系统输出与标称模型输出进行比较，得出误差信号，井通过设计一个补偿器将误差信号反馈给被控对象的输入端，从而实现扰动抑制。同时，针对速度环设计了积分—比例(IP)控制器，以满足系统快速跟踪指令的要求^[2]，井具有较强的抗扰动能力。仿真结果表明，该控制方法响应速度快，抗干扰能力强，且能有效地提高加工精度。     

运用饱和关联函数分析扰动离散控制饱和系统

为探讨舍饱和状态反馈扰动离散控制饱和系统的稳定性问题，运用饱和关联Lyapunov函数、LQR方法设计控制器，结合LMI给出一集合在系统吸引域内的充分条件。该函数包含了系统控制器饱和程度的实时信息，所估计的系统吸引域具有较少的保守性，该分析和设计方法被推广到无扰动的离散控制饱和系统，算例说明了该方法的有效性。     

离散模糊二次多项式系统输出反馈跟踪控制

针对一类离散模糊二次多项式系统,设计了输出反馈跟踪控制器。首先,提出了一类离散模糊二次多项式模型;然后,基于非线性控制方法中的反馈线性化方法,设计了输出反馈跟踪控制器,使得闭环离散模糊二次多项式系统的输出可以实现对有界时变参考轨迹的动态跟踪。针对应用反馈线性化方法易出现的奇异性问题,建立了一个充分条件,用于判定一个给定的离散模糊二次多项式系统是否会出现上述问题。最后,通过对数值算例的仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。     

离散时延切换系统的鲁棒控制

针对一类子系统为离散时延系统并且参数具有不确定性的切换系统，研究了鲁棒控制以及H∞扰动抑制问题。通过为每个子系统施加状态反馈并基于多李雅普诺夫函数法，分别给出了保证闭环系统渐近稳定的鲁棒控制器以及具有H∞扰动抑制性能控制器的设计方法。控制器参数可通过一组矩阵不等式获得，使用将待解不等式转化为双线性矩阵不等式并采用巡回迭代算法对其求解。通过仿真例子说明了设计方法的有效性。     

非线性输出反馈控制的理论改进及其在电力系统励磁控制中的应用

介绍一种新的适用于一般结构非线性多输入多输出系统的输出反馈控制理论,提出该理论的一种改进形式,从而扩展其应用范围,并进而应用于电力系统励磁控制.针对单机无穷大系统,采用角速度、机端电压及电流为反馈信号,首次推导出系统的可观域,并基于上述改进理论设计一种新的非线性输出反馈励磁控制器.该控制器不需要转子角信号,从而比一般的非线性状态反馈励磁控制器实践性强.最后利用PSCAD/EMTDC对该控制器进行暂态仿真,以验证其对电力系统扰动的抑制效果.     

基于输出反馈的同步发电机非线性鲁棒励磁控制

对一种适用于一般结构多输入多输出非线性系统的鲁棒输出反馈控制理论进行改进,扩展了其应用范围。针对单机无穷大系统,以发电机的角速度、机端电压及有功功率作为输出反馈信号,建立系统的可观测映射,推导出可观测域,并基于改进理论设计出非线性鲁棒输出反馈励磁控制器。该控制器无需测量发电机的转子角与暂态电势,实施方式简单。仿真结果表明该控制器对扰动有很好的抑制效果。     

基于扰动估计的电子节气门离散快速终端滑模控制及实验性能分析

针对电子节气门数字控制中不确定性与扰动导致的控制精度低问题，提出一种新型离散快速终端滑模控制器。首先，基于欧拉离散化方法建立节气门离散模型，并考虑全部参数的不确定性以及进气扰动。采用延迟估计器对系统扰动总集进行估计，并补偿到控制器中，使滑动变量的稳态性能提升至采样步长的高阶精度。然后，基于离散滑模到达条件设计改进离散快速终端滑模控制率。理论证明了所提出的控制器拥有更佳的稳态精度，并揭示了采样步长和关键控制参数对系统性能的影响规律。最后，设计两种实验测试信号，与传统离散滑模控制进行对比，结果表明所提出的控制器拥有更快的响应速度和更高的控制精度，尤其是节气门连续小角度变化时动态跟踪性能良好。     

离散系统降阶H∞控制器的设计

针对离散控制系统,研究其降阶H∞控制器设计方法.首先,采用线性矩阵不等式方法,给出离散系统状态反馈H∞控制器存在的条件;利用离散系统H∞控制器可解的条件,研究离散系统的降维观测器设计方法;通过设计系统的降维观测器,使降维观测器的观测输出和系统的状态反馈输入误差趋于零,以降阶观测器的输出作为系统的控制输入,使闭环控制系统...     

电容电流瞬时值反馈控制逆变器的数字控制技术研究

采用电容电流反馈的双闭环瞬时值控制的逆变器具有输出波形正弦性好、动态响应快、输出外特性硬和稳态精度高等特点。该文基于状态观测器，对电容电流反馈瞬时值控制电路的数字实现方法进行研究，提出了基于电容电流反馈的解耦控制方法；设计了电流内环数字控制器，提出了一种电容电流采样时序，采用该采样时序可以真实反映电容电流开关周期内的电容电流平均值；提出了基于PWM逆变桥离散化模型的电容电流观测方法，可对电容电流做出准确观测，补偿数字控制器的采样延时和计算延时；提出了瞬时值电压控制外环的滤波方法，以提高输出电压的稳态精度。仿真和实验结果表明，该方案可以达到模拟电路实现双环控制的效果。     

Control topology options for single-phase UPS inverters

Four control topologies for single-phase uninterruptible power system (UPS) inverters are presented and compared, with the common objective of providing a dynamically stiff, low total harmonic distortion (THD), sinusoidal output voltage. Full-state feedback, full-state command controllers are shown, utilizing both filter inductor current and filter capacitor current feedback to augment output voltage control. All controllers presented include output voltage decoupling in a manner analogous to “back EMF” decoupling in DC motor drives. Disturbance input decoupling of the load current and its derivative is presented. An observer-based controller is additionally considered and is shown to be a technically viable, economically attractive option. The accuracy transfer function of the observer estimate is used to evaluate its measurement performance. Comparative disturbance rejection is evaluated by overlaying the dynamic stiffness (inverse of output impedance) frequency response of each controller on a single plot. Experimental results for one controller are presented     

Discrete-Time Sliding Mode Controller Design with State Estimator and Disturbance Observer

In this paper, a discrete-time output feedback sliding mode controller for a class of MIMO linear systems with matched disturbances is proposed. Both a state estimation and a disturbance observer are included in the control scheme so that the system states and the upper bound of disturbance are not required. It is shown that the tracking error will be constrained in a small bounded region, and the system stability is guaranteed. Finally, a numerical example is presented to demonstrate the applicability of the proposed control scheme.     

Decentralized load frequency control on each power plant

This paper presents a load frequency control system using a refined controller for interconnected power systems. The controller consists of an integral compensator and state feedback. It has been proven that any transfer function between a reference input and a controlled output or between a disturbance and a controlled output is attained by this controller if it is attainable by realizable linear compensation. Parameters of the controller are determined by the optimal regulator theory and additional calculation. The controller can reduce time deviation and inadvertent interchange without information about tie-lines as well as deviations of frequency and net interchange power. This structural features makes it possible to design the control system for each regulating power plant instead of for the control center. If some state variables are not available, the control system can be designed with the remainder of state variables and a dynamic compensator. Simulation results show that the control system is superior to the TBC system.     

基于鲁棒方差优化的电力系统频率控制研究

随着新能源发电大规模并网,随机负荷扰动给电力系统稳定优化运行提出了新的挑战。针对自动发电控制过程中存在的随机扰动和参数摄动的问题,提出了一种基于鲁棒方差约束的状态反馈控制器的参数优化方法。根据鲁棒方差控制(Robust Variance Control,RVC)中不等式约束条件,分析了闭环系统在抑制随机扰动和提高阶跃扰动响应动态性能之间的博弈关系。构造了融合稳态状态方差和控制能量输出约束的优化问题,利用线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)获得了鲁棒方差控制器参数。在此基础上,对配置的区域极点圆心坐标值和正标量两个参数进行遗传优化,得到性能指标最优的控制策略。以两区域电力系统模型为例,表明该方法能够有效抑制随机扰动并保持良好的控制性能和鲁棒性能。     

基于特定振动反馈的柔性系统振动抑制方法

提出一种基于特定振动反馈的柔性系统振动抑制方法。该方法在传统的电机三环控制结构的基础上使用滤波器将系统末端位移的主要振动提取出来,并反馈到系统的输入端以对振动自身进行抑制,结构和参数设计简单。首先以三质量块系统为例,分析了该方法的闭环传递函数和设计步骤,并讨论了该方法的本质;然后将此方法扩展到模型为更多质量块甚至为不均匀质量块的柔性系统的振动抑制问题;最后设计了抑制负载终端扰动的补偿方法,并通过仿真证明了上述方法的有效性。     

Load frequency control of a realistic power system with multi-source power generation

In this paper, load frequency control (LFC) of a realistic power system with multi-source power generation is presented. The single area power system includes dynamics of thermal with reheat turbine, hydro and gas power plants. Appropriate generation rate constraints (GRCs) are considered for the thermal and hydro plants. In practice, access to all the state variables of a system is not possible and also their measurement is costly and difficult. Usually only a reduced number of state variables or linear combinations thereof, are available. To resolve this difficulty, optimal output feedback controller which uses only the output state variables is proposed. The performances of the proposed controller are compared with the full state feedback controller. The action of this proposed controller provides satisfactory balance between frequency overshoot and transient oscillations with zero steady state error in the multi-source power system environment. The effect of regulation parameter (R) on the frequency deviation response is examined. The sensitivity analysis reveals that the proposed controller is quite robust and optimum controller gains once set for nominal condition need not to be changed for ±25% variations in the system parameters and operating load condition from their nominal values. To show the effectiveness of the proposed controller on the actual power system, the LFC of hydro power plants operational in KHOZESTAN (a province in southwest of Iran) has also been presented.     

直线伺服系统的鲁棒保性能控制研究

对具有不确定性的直线电机伺服系统进行鲁棒控制。把一矢量控制的永磁直线电机构成一个三环系统，在速度环和电流环内采用IP速度控制器和状态反馈控制器，以实现电机的高精度快速进给，并抑制外部扰动对系统的影响。为了保证对于所有允许的参数不确定性，系统都具有所期望的性能，采用保性能控制方法设计其最优状态反馈保性能控制器。对电机在两种最恶劣情况下作了仿真实验。结果表明，和传统的方法相比，用该方法设计的直线伺服系统具有性能鲁棒性，当参数变化时，系统具有较好的抗扰性和跟踪性能。     

数字伺服控制技术在正弦逆变控制中的应用

为提高正弦逆变电源的波形质量和系统的动静态响应性能,在正弦逆变控制中引入了数字伺服系统的控制原理.算法将逆变电源视为参考正弦波的伺服系统,内环利用系统状态反馈和极点配置来消除负载扰动,改善系统的动态性能;外环利用积分器以消除系统输出的静态误差,提高系统的静态性能.利用Matlab仿真软件对算法进行了在线仿真研究,并利用DSP微控制器构建的实验平台对算法进行了实验验证.结果表明,在采用该算法设计的控制器控制下,正弦逆变器的逆变输出稳定,波形畸变小,抗负载干扰能力强.     

基于单周期控制的二自由度控制器在交流调压中的应用

研究一种用于电力系统交流调压和稳压的二自由度控制器。控制器由单周期控制和传统PWM反馈控制组合而成,能有效抑制输入扰动和负载扰动对输出电压的影响,实现输出电压的快速自动稳定和无级平滑调节。本文分析了控制器的系统构成,从理论上证明其具有二自由度,采用双通道复位积分方式以减小控制误差,最后通过详细的仿真测试了控制器的性能。     

三相逆变电源不平衡负载研究

负载情况对逆变器的设计和性能都有很大的影响。文中在对称分量法的基础上分析了不平衡负载的情况,并在电压型三相逆变电源数学模型的基础上推导了不平衡分量在dq坐标系下的表达式,提出了基波扰动瞬时值反馈控制器与谐波重复控制器结合的控制方案,分析了控制实现的可能性。仿真和实验结果都证明了该方案对不平衡负载有较强的抑制作用。