基于目标状态方程的非线性预测励磁控制器的设计

提出了一种新的非线性系统控制设计方法：定义系统的状态变量与其参考轨迹之间的偏差为目标状态方程,并以此状态方程为基础,运用预测控制理论,针对单机无穷大系统进行非线性预测控制设计,得到了一种以机端电压、有功功率和角速度为反馈变量的非线性预测励磁控制规律.该控制规律包含了跟踪误差的未来信息,以便提高跟踪速度和改善控制效果.仿真结果表明：该方法不仅能有效地解决发电机机端电压静态偏移问题,而且能很好地镇定发电机的机械振荡,比以功角偏差为输出函数和以机端电压偏差为输出函数的非线性微分几何控制法更有效、更易于实现.     

基于PECE的预测励磁控制器设计

正在非线性预测控制理论的基础上,提出了一种新的同步发电机励磁控制方法。以发电机机端电压的偏差为输出函数建立预测模型,以阿当姆斯(Adams)四阶预测-校正格式(PECE)展开输出函数,进行在线滚动优化和反馈校正,得到针对单机无穷大系统的预测励磁控制规律。空载和负载阶跃仿真实验表明此励磁预测控制器达到了预期设计要求,提高了系统的稳定性,为励磁控制策略提供了一种新方法。并且该方法与传统泰勒级数法相比,能更有效镇定发电机的机电振荡,具有较好的系统动态品质。     

基于预测函数与线性多变量反馈控制的同步发电机励磁控制

基于预测函数设计了励磁控制器对发电机端电压进行控制。同时设计一种以发电机功角偏差、角速度偏差以及有功功率偏差的线性组合作为控制目标的线性多变量励磁控制器。将2种励磁控制器进行结合,以实现预测函数和线性多变量并行励磁控制,在有效提高电力系统稳定性的前提下还能解决发电机端电压的稳定问题。最后通过MATLAB／Simulink仿真证明了改进后的励磁控制器的有效性。     

同步发电机励磁快速模型预测控制研究

介绍了一种新的控制器设计方法——在线优化快速预测控制方法,并将这种方法应用到同步发电机励磁控制中,以有功功率、角速度、机端电压和励磁电压的偏差量组合作为全局变量,以预测步数内系统状态轨迹和控制量的偏差最小为优化控制指标,并考虑以系统微分方程、状态和输入为约束条件。算法中对滚动优化模型进行简化,运用区块排除法、温启动等有效地降低了模型预测控制在线计算复杂度,可加快在线运算速度。对单机无穷大系统的仿真结果表明,该励磁控制方法优于一般励磁控制方法,控制效果好。此外,控制器的控制效果可由预测步数控制,灵活方便。     

同步发电机的非线性PID励磁控制

文章将一种非线性ＰＩＤ控制方法引入发电机的励磁控制。该方法通过引入非线性跟踪微分器和ＰＩＤ控制信号的非线性组合,改善了常规ＰＩＤ受一点线性化所产生的缺陷,又保留了常规ＰＩＤ结构简单,鲁棒性强的特点。在计及发电机角速度误差信号和机端电压误差信号的目标函数基础上,ＰＩＤ参数用ＩＴＡＥ法对以变量Δω设计的控制器进行优化,改善了机端电压的品质。该励磁控制方式鲁棒性强,控制品质好,有利于提高系统的暂态稳定性     

同步发电机励磁非线性预测控制

介绍了一种新的非线性控制器设计方法,使用预测控制理论对非线性系统工将这种方法应用于单机－无穷大系统励磁控制,得到了一了以有功功率,角速率和机端电压作为变量的非线性系统的控制规律,仿真结果表明：该方法既能改善功能稳定性,又能改善发电机端电压的动态特比目前认为较好的微分几何等方法更有效,更实用。     

一种基于MAC的非线性预测励磁控制器的设计

提出了一种新的非线性系统控制设计方法。通过运用预测控制理论中的模型算法控制(MAC)的设计原理,同时引入机端电压偏差积分项,针对单机无穷大系统进行非线性预测控制设计,得到了一种基于模型算法控制的非线性预测励磁控制器。仿真结果表明:这种设计方法不仅能够有效解决由于原动机阶跃输入扰动带来的发电机机端电压偏差问题,而且改善了功角稳定性和发电机机端电压的动态特性。     

同步发电机的双重学习励磁控制

针对以往文献中的迭代学习励磁控制器都是基于单一目标而设计的,存在不能同时完成多个任务的缺陷,提出了双重学习励磁控制方案,以解决同步发电机励磁控制系统的多目标控制问题。该方案将迭代学习的机端电压补偿和角速度补偿结合起来,并分别与两种基于单一目标而设计的迭代学习励磁控制器作了对比研究,仿真结果表明,所设计励磁控制器不仅能很好地解决发电机机端电压的控制精度问题,而且有效地改善了系统的功角稳定性。     

改善机端电压的非线性励磁控制

为了提高发电机励磁控制器的控制效果,提出了一种将基于机端电压偏差的比例积分控制和基于微分几何理论的非线性励磁控制相结合的改善机端电压的非线性励磁控制器设计方法。为验证方法的有效性,用MATLAB进行仿真试验。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、功角的稳定,而且能改善机端电压的精度和稳定度。     

灰色预测励磁控制同步发电机动态过程仿真

为了更准确地研究灰色预测励磁控制对发电机行为的影响,基于非线性派克模型构建了考虑PSS作用的同步发电机灰色预测励磁控制系统模型,并以单机无穷大系统为对象对其控制效果进行了仿真。与采用线性化模型相比,采用非线性派克模型可保证灰色预测控制输入数据的非负性,简化预测算法。考虑调速系统和PSS的作用后,能更加准确和全面的了解灰色预测励磁控制系统的控制效果。仿真结果表明,在大小扰动下,无论是否具有PSS,同步发电机励磁系统中引入灰色预测控制后均可明显地改善系统的稳定性。     

一种高性能的非线性励磁控制

考虑到在基于微分几何的非线性控制中，输出函数的选取会直接影响到变换后的线性空间的构成，从而影响到控制器的最终控制效果这一事实，该文提出了通过将输出函数选取为多状态变量组合形式的简便方法来解决非线性控制系统的动、静态性能的综合协调问题，从而有效地提高控制系统的整体综合性能；将此方法用于发电机的非线性励磁控制系统中，成功地找到了一种具有较高控制性能的非线性励磁控制律。仿真结果显示，该控制律既能很好地提高发电机端电压控制精度，又能有效地提高发电机组的运行稳定性，并表明所提出的控制器能有效地协调系统中各状态量的动、静态性能，具有较好的工业运用价值。     

输出函数在单输入单输出非线性控制系统设计中的重要作用

深入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。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该输出函数来实现对系统闭环极点进行配置的方法。文中主要针对单输入单输出系统进行讨论，并以发电机励磁控制系统为例，给出应用实例。仿真结果表明按文中提出的观点选择输出函数，所设计的控制律能很好地协调发电机励磁控制系统各状态量的动、静态性能，不仅提高了发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压Uf控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生静态偏移。     

非线性励磁控制中输出函数对系统性能的影响

发现在进行非线性系统的非线性控制设计时，状态方程中输出函数的选取对线性化以后系统状态方程的形式有很大的影响，进而影响到所设计的控制器性能。在此研究结果的基础上，改进了电力系统非线性控制器的设计方法，可以在统一的非线性控制设计框架下同时对多个状态量的性能指标提出要求，兼顾受控系统多个状态量的响应特性，使系统的动态性能和静态性能能够很好地协调，实现高性能的非线性控制。将改进的设计方法应用于发电机组的励磁控制，采用逆系统非线性控制原理设计了一种具有综合性能指标的非线性励磁控制规律。将所设计的多指标非线性励磁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，其结果表明所提出的控制器不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而立能准确地将发电机的端电压控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。     

TCSC与水轮发电机励磁和水门的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制设计方法，对TCSC与水轮发电机的励磁和水门进行了协调控制设计。设计过程表明：多指标非线性设计方法能较好地解决多输入多输出高阶非线性控制系统的设计问题，并且对于具有非最小相位环节的水轮发电机非线性控制系统也能有效地解决其设计问题。文中所设计的多指标非线性协调控制律能有效地协调系统各状态量的动、静态性能，既提高了系统的稳定运行能力，改善了系统各状态量的动态响应特性，又能很好地保证机端电压、有功输出和TCSC阻抗这些反应系统输出特性状态量的控制精度。仿真结果表明：TCSC与发电机进行协调控制，有利于提高系统的稳定运行能力，因此，在一次系统电气特性允许的情况下，应考虑将TCSC的安装地点尽量选择在靠近发电厂一侧，以便实施TCSC与发电机的协调控制。     

微分代数模型可控制动电阻与励磁系统多指标非线性控制

针对微分代数模型的水轮发电机组可控制动电阻(Thyristor Controlled Braking Resistor,TCBR)与励磁系统进行多指标非线性扰动解耦控制律设计。微分代数模型多指标非线性设计方法(Differential Algebraic System Multi-Index Nonlinear Control,DASMINC)将输出函数选取为系统关键变量线性组合的形式,通过扰动解耦设计,借助哈特曼-格鲁勃曼(Hartman-Grobman)定理,适当选取输出函数参数矩阵配置微分代数模型闭环系统平衡点处特征根位置,使系统获得优良控制性能。仿真结果表明该方法控制的TCBR与发电机励磁系统能大幅提高水电站输电系统暂态稳定性,抗扰能力强,且能很好协调各状态量的动、静态性能。