输出函数在多输入多输出非线性控制系统设计中的重要作用

针对多输入多输出系统研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置,并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了通过将输出函数选取为多状态量的线性组合形式来实现对系统闭环极点进行配置的方法。在多输入多输出系统中,针对凝汽式汽轮发电机给出应用实例。举例中讨论了通过将输出函数选取为发电机端电压Uf、转子角速度ω、转子角加速度ω、输出有功Pe等状态量的线性组合来设计出具有多性能指标的非线性控制律,以改善系统的动、静态性能。仿真结果表明所提出的控制律不仅能明显地提高发电机的动态稳定性,而且能准确地将发电机的端电压Uf和输出有功Pe控制在其给定值上运行,不会因受扰而发生偏移。这表明所提出的控制律能很好地协调系统的动、静态性能。     

大型同步发电机非线性最优预测综合控制

针对静止励磁方式和电液调速系统的汽轮发电机组,基于多输入多输出非线性预测控制理论,设计出具有解析解控制律的汽轮发电机非线性预测综合控制器.该设计方法避免了非线性预测控制在线优化带来的巨大计算负担及由此产生的控制算法的稳定性问题.控制器的输入均为当地可测信号且与网络参数无关,设计参数只有滚动预测时间及控制阶.仿真结果表明...     

多时滞离散不确定系统的模糊输出反馈保性能控制

针对一类用T-S模糊模型描述的多时滞离散不确定系统,研究了其输出反馈保性能鲁棒控制问题.基于线性矩阵不等式方法,给出了系统模糊输出反馈保性能控制律存在的一个充分条件和性能上界,并证明了该条件等价于一组线性矩阵不等式的可行性问题.通过建立和求解一个凸优化问题,给出了系统设计次优保性能模糊输出反馈控制律的方法.最后通过算例验证了结果的有效性.     

多输入多输出微分代数系统的多目标反馈非线性控制方法

针对多输入多输出微分代数非线性系统,提出多目标反馈非线性控制设计方法(nonlinearcontroldesignmethod withmulti-objectivefeedbacks,NCMOF)。该方法将所关心的控制目标量转换到线性空间,使推导出的反馈控制律包含所有目标量的反馈信息,实现多目标反馈控制。根据Hartman-Grobman定理,将NCMOF应用于线性控制系统,推证出非线性控制设计方法的实质:通过改变非线性反馈控制律参数来调整系统的极点配置,以获得良好的系统控制性能。将NCMOF应用于含STATCOM的3机9节点电力系统,设计一类仅需要本地信息量的分散协调非线性控制律。仿真结果表明,所设计的控制规律既能提高系统的稳定性和改善系统各状态量的动态响应特性,也能准确控制发电机机端电压、有功功率和STATCOM接入点电压等目标量在其给定值上运行,有效协调系统的动、静态性能。     

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁的多目标非线性协调控制

针对以往静止同步补偿器（STATCOM）数学模型具有较多约束条件的问题,以STATCOM内部并联电容的直流电压Udc为切入点,采用STATCOM的脉冲控制角 和STATCOM超前系统电压角 为控制量,提出一种新型的STATCOM数学模型。借助非线性多目标控制设计理念,选取6个跟踪状态目标;基于目标全息反馈控制原理,将非线性系统的多目标控制问题转换到线性系统中,得到包含全部控制目标反馈信息的非线性控制律 ,完成了凸极式发电机励磁与STATCOM协调控制策略的设计,并通过单机无穷大系统对其进行暂态仿真。仿真结果表明：利用目标全息反馈非线性控制设计方法设计的协调控制律能较好地改善发电机的输出特性,有效地抑制系统电压的静态偏移,改善电力系统的暂态稳定性,提升系统协调控制的动、静态性能。     

基于多指标非线性控制方法的微网逆变器控制设计

为了提高微网逆变器的动静态性能,对于多输入多输出的逆变器非线性系统,引入多指标非线性控制方法进行微网逆变器控制设计。根据微网逆变器双环控制的要求,选取微源输出电压及其微分量的线性组合为输出函数,从理论上证明满足状态反馈部分精确线性化的能控性条件和对合条件,推导出多指标非线性控制律。该控制律能实现在统一的非线性控制设计框架下对微源输出电压及其微分量进行同时约束,消除微源输出电压的稳态误差,加快逆变器的响应速度,使系统的动静态性能得到很好的协调,实现逆变器的高性能控制。相比于传统的双环控制,该设计方法能够使控制量解耦;充分考虑了系统的非线性,保证了在大信号扰动下系统具有良好的性能;实现了统一的电压、电流环设计,能够满足不同控制策略需求。仿真实验验证了该控制方法的有效性与优越性。     

单输入单输出微分代数系统的多指标非线性控制方法

针对含隐函数的单输入单输出微分代数系统,提出多指标非线性控制设计方法,以确保各状态量均具有良好的动、静态性能。借助于哈特曼–格鲁勃曼(Hartman-Grobman)定理推证非线性微分代数系统对应的一次近似系统的特征根与输出函数中参数矩阵(c1,c2)之间的关系,从而揭示了该方法的实质。将该方法应用于非线性微分代数模型的发电机单机无穷大系统中,设计了一个多指标的非线性励磁控制律。仿真表明:该控制律既能增强系统的稳定性,又能提高发电机机端电压控制精度,使各个状态量快速地追踪其给定值。说明该方法能有效地解决微分代数系统的动、静态性能的协调问题。     

具有多性能指标的汽轮发电机非线性综合控制

提出了一种多指标非线性控制设计方法，该方法通过将输出函数选取为多状态量的线性组合来实现非线性系统的多性能指标控制，从而可在统一的非线性控制设计框架下同时对系统中多个状态量的性能指标提出要求，并可在系统的动态性能和静态性能间进行很好的协调。将所提出的多指标非线性控制设计方法应用于汽轮发电机组的励磁、调速综合控制中，成功地解决了汽轮发电机非线性综合控制中的动、静态性能的综合协调问题。将所设计的汽轮发电机多指标非线性综合控制律用于单机无穷大电力系统的同步发电机组中进行仿真实验，结果表明所提出的控制律不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压Uf和输出电磁功率Pe控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。这表明所提出的控制律能很好地协调系统的动、静态性能。     

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。     

多变量线性系统输出反馈控制计算机的辅助设计

输出反馈控制(或称输出反馈动态补偿器)是一种引人注目的控制方案。本文介绍了利用计算机进行多变量线性定常系统输出反馈控制辅助设计的方法及程序包。这个程序包由具有二次型性能指标的状态反馈控制设计程序、输出反馈控制参数起始值确定程序和最优输出反馈控制设计程序三个部分构成。程序用Fortran Ⅵ语言写成。一般控制系统的计辅设计程序软件包中都包括有具有二次型性能指标状态反馈控制的设计程序,此处不再赘述。对于开环不稳定的系统输出反馈控制参数起始值的选择十分困难。本文介绍了利用罚函数法对那些相应于不可直接测得的状态反馈加罚的方法。在输出反馈控制设计计算中应用了Flctcher—Reeves的最优化方法,在优化搜索过程中,对闭环系统的特征值进行校验,以防止因步长过大闭环系统进入参数不稳定区域,而使计算机溢出的问题。文章给出了利用这个程序包所设计的四阶不稳定系统的输出反馈控制器的实例,并且给出了根据计算结果所构成的微型机实时控制系统的响应曲线。实验结果是令人满意的。     

基于目标全息反馈的发电机非线性综合控制设计

针对多输入非线性控制系统提出了目标全息反馈非线性控制设计方法，该方法将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中，使控制目标均在性能指标中得到约束，因而推导的控制规律包含所有控制目标的反馈信息。运用这种设计方法，针对凝汽式发电机，提出了发电机励磁与汽门目标全息反馈非线性综合控制规律。仿真结果表明：在该控制规律的作用下，发电机具有良好的汽门与电压调节特性，不会因为调压或者调功而产生静态偏移，改善了发电机的输出特性。     

基于目标全息反馈的发电机非线性综合控制设计

针对多输入非线性控制系统提出了目标全息反馈非线性控制设计方法，该方法将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中，使控制目标均在性能指标中得到约束，因而推导的控制规律包含所有控制目标的反馈信息。运用这种设计方法，针对凝汽式发电机，提出了发电机励磁与汽门目标全息反馈非线性综合控制规律。仿真结果表明：在该控制规律的作用下，发电机具有良好的汽门与电压调节特性，不会因为调压或者调功而产生静态偏移，改善了发电机的输出特性。     

Application of a multivariable feedback linearization scheme for STATCOM control

This paper investigates application of a multivariable control technique to the multi-input multi-output (MIMO) nonlinear model of a static synchronous compensator (STATCOM). The proposed controller design is based on a feedback linearization scheme. Its prime goal is the coordinated control of ac and dc voltage for a STATCOM installed in a power distribution system. First, the nonlinear mathematical model of STATCOM along with the distribution system is derived. Then, by using input–output feedback linearization, a state feedback control law is obtained by pole placement. The efficacy of the control strategy is evaluated by digital computer simulations on the complete system for various types of loads and/or disturbances. The comparative study of these results with those obtained in a conventional cascade control architecture establishes the elegance of this new control scheme.     

永磁同步电动机传动系统的模型算法控制

综合模型算法控制（ＭＡＣ）在线实时预测、优化、反馈校正的优点,提出一种用于永磁同步电动机（ＰＭＳＭ）传动系统的ＭＡＣ方案。采用ＰＭＳＭ的二阶ＡＲＭＡ模型为预测控制的参数模型,并在此基础上进行优化、校正、算法简单,能很好地满足动态较快的电动机实生要求。对系统的稳定性和鲁棒性进行了分析、论证,表明无论模型如何失配,系统均稳定、无输出静差,鲁棒性强。仿真和实验结果进一步证明永磁同步电动机模型算法控制（Ｐ     

Parameter‐dependent Riccati equation–based output feedback adaptive control

A parameter‐dependent Riccati equation approach is proposed to design and analyze the stability properties of an output feedback adaptive control law design. The adaptive controller is intended to augment an existing fixed‐gain observer‐based output feedback control law. Although the formulation is in the setting of model reference adaptive control, the realization of the adaptive controller does not require implementing the reference model. In this regard, the increased complexity of implementing the adaptive controller, above that of a fixed‐gain control law, is less than that of other methods. The error signals are shown to be uniformly ultimately bounded, and an estimate for the ultimate bound is provided. The issue of sensor noise is addressed by introducing an error filter. The control design process and the theoretical results are illustrated using a model for wing rock dynamics.     

Design of stabilizers by pole assignment with output feedback

Large interconnected power systems are provided with power system stabilizers to damp out the low frequency rotor oscillations introduced by fast and high gain excitation systems. Stabilizing signals from rotor speed, frequency and accelaration are commonly used. Classical control techniques have been widely used in the design of power system stabilizers although modern control theory has been applied recently.Three methods for stabilizer design using pole assignment technique with output feedback are presented. The first method uses modal control techniques with a least-square minimization method. The second and third involve static optimization. An algorithm for pole assignment by Sirisena and Choi is used in the second method, while a new algorithm for placing the closed loop poles inside a sector is used in the third method. Numerical examples are given to illustrate the methods.     

风机爬坡功率的有限度控制策略

大规模、高集中度风电接入系统,增大了风电爬坡风险。文中分析了风电爬坡特性,以及风机本身的功率控制对爬坡特性的影响。在现有风机平滑控制的基础上,提出一种风机爬坡功率的有限度控制策略。该策略引入预测控制理论,通过预测、在线优化、反馈控制3个模块的配合,优化风机参考功率,使风机有效跟踪参考功率。预测模块采用动态神经网络超短期预测模型得到风功率预测曲线,在线优化模块根据建立的爬坡率和弃风量最小优化模型,通过二次规划算法快速获得优化出力曲线,反馈控制模块产生变速变桨距协调控制规律。仿真结果表明,该控制策略实现了平滑风机出力、增大风机发电量及改善转速特性的目标。     

新型中频逆变器并联控制策略的研究

为减少环流、静态误差的影响,在传统电压电流双闭环反馈控制基础上,提出一种新的逆变器并联控制策略.加入重复控制策略对误差信号进行控制,减少系统静态误差,使用一级电压前馈电路加快系统响应速度,简化了控制器设计.阐述了控制策略的工作原理和参数确定方法,通过Madab仿真和两台30 kVA单相全桥逆变器样机实验表明,该方案在全...     

减小单相交流系统静态不确定度的研究

对单相桥式电压型变频器的线路设计及结构作了较为详细的介绍,给出 了主要实验波形。并对相交流控制系统普遍存在的静态误差较大以及负载变动时引起输出电压波动的原因进行了分析,采用“内部模糊原理”来设计调节器以减小静态不确定度,采用正负反馈相结合的办法来抑制负载变动时控制对象极点的变化。