仿真转台系统非脆弱鲁棒控制器设计

针对被控对象和控制器同时摄动时的鲁棒控制问题，基于H∞混合灵敏度理论，提出了仿真转台控制系统的非脆弱鲁棒控制器设计方法，研究了采样周期波动引起的控制器不确定性，给出了不确定加权函数的获取方法。将控制器不确定性转化为广义对象的不确定性，通过修改广义对象不确定性权函数和性能权函数，将非脆弱鲁棒控制设计问题转化为H∞混合灵敏度设计问题，采用单纯形方法，对H∞性能指标约束寻优得到非脆弱鲁棒控制器参数。仿真结果表明，当系统负载增加10％和采样周期波动0．2ms时，系统仍满足频响要求且控制量不饱和，证实了非脆弱鲁棒设计方法是有效的。     

磁耦合谐振无线电能传输系统的输出鲁棒控制

磁耦合谐振无线电能传输系统的负载和谐振参数会因为受到外界环境的影响而发生变化,系统工作频率发生随机漂移,导致模型参数存在不确定性。针对参数不确定下的输出鲁棒控制问题,基于H∞控制理论,应用matlab鲁棒控制工具箱设计H∞控制器,并利用结构奇异值法分析了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。结果表明,在H∞控制器的作用下,实现了闭环摄动系统的输出鲁棒控制。并为这种高阶非线性不确定闭环摄动系统提供一种通用的控制器设计方法。     

差分进化改进微电网负荷频率混合H2/H∞ 鲁棒控制

针对外部扰动及系统参数摄动引起微电网负荷频率波动问题,设计了混合H_2/H_∞鲁棒控制器对系统负荷频率进行控制。建立了包含电池的柴油发电机组二次频率控制模型,引入低通滤波器,使电池对系统高频扰动信号具有较好的抑制能力。以误差平方的积分最小作为系统的目标函数,在综合H_2范数表征的系统性能和H_∞范数表征的鲁棒性能下,设计具有多目标约束条件的混合H_2/H_∞鲁棒控制器。采用差分进化算法对控制器加权函数参数进行寻优,使控制器在满足约束条件下达到最优。仿真实验结果表明所提出方法在满足系统鲁棒性能的基础上,同时具备较好的控制输出,保证微电网频率在外部功率扰动和系统参数摄动情况下具有较好的动态性能。     

永磁同步电动机基于状态反馈的H^∞鲁棒控制

将永磁同步电动机模型进行一定的解耦后将H∞鲁棒控制理论应用于永磁同步电动机的控制,设计了H∞状态反馈控制器。该控制器能较好地减弱电机模型参数摄动和负载扰动所带来的系统的不确定性因素。     

基于SSA的微电网负荷频率鲁棒H2/H∞控制研究

针对微电网中由可再生能源出力波动和负荷变化引起的频率振荡问题,提出了一种混合H2/H∞鲁棒策略的负荷频率控制器。首先建立了具有功率扰动信号的风光柴微电网负荷频率控制模型。然后基于鲁棒H∞理论设计了鲁棒H2/H∞控制器。在控制器的设计中,使用了樽海鞘群算法(SSA)对有关加权矩阵参数和范数权重进行寻优求解,使控制器的调整性能达到最好。最后仿真结果表明,相比于传统的鲁棒H∞控制和PID控制,提出的H2/H∞鲁棒控制器在微电网的外界功率干扰以及系统的参数扰动工况下均有较好的控制效果。     

基于确定网络演算的孤岛微电网网络化频率控制策略

孤岛状态下的微电网频率稳定性易受到负荷与新能源不确定波动的影响,对具备连续功率调节能力的传统同步发电机组的调控能力提出更高的要求.此外,由于机组与微电网控制中心间的信息交互需要通过开放的通信网络,不确定延时问题同样会对频率稳定性造成不利影响.为此,提出一种网络化频率控制策略.基于确定网络演算理论,推导了传输延时上边界与关键网络参数间的解析关系.通过构造Lyapunov函数推导了保证微电网频率渐近稳定的控制器约束条件.仿真结果表明,所提方法对随机波动的新能源和负荷需求以及有界随机传输延时具有良好的鲁棒性.     

含时滞的不确定性交直流微电网直流母线电压H∞控制

针对含通信网络延时的不确定性交直流微电网的直流母线电压稳定问题,提出了一种将状态空间法和阻抗分析法相融合的方法,构建具有时滞的范数有界不确定交直流微电网模型。基于系统鲁棒二次稳定的求解,获得了满足H∞控制性能的时滞无关型状态反馈控制器的条件。然后应用S-procedure定理,提出一种降低时滞依赖型Lyapunov方法的泛函构造难度且无须再次求导的方法,引用Wirtinger积分不等式和自由矩阵的积分不等式,得到时滞依赖型的H∞控制器。仿真分析验证了所提控制方法能在一定的通信延时约束下抑制不确定参数对直流母线电压的影响。     

永磁同步电机混合LQ—H∞控制研究

为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载扰动等不确定因素对系统性能的影响,该文提出了一种将线性二次型（LQ）最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略。H∞控制作为抗扰调节器,保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响;LQ最优控制作为跟随调节器可以保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,设计的LQ—H∞混合控制器对参数摄动和负载扰动具有较强的鲁棒性,而且系统具有较强的跟踪性能。     

一种嵌入改进海鸥算法的水光储鲁棒控制研究

光伏发电具有间歇性、波动性和预测难的特性，因此需要与其他能源进行互补。常用的方法是利用水电机组的快速响应和储能电池灵活高效的补偿来构建水光储微电网系统。然而，这一系统具有强烈的非线性特性，其稳定性的一个关键问题是频率控制。针对这一问题，设计了基于多目标H2理论的混合H2/H∞鲁棒控制器，主要目标是在暂态下抑制频率振荡。在控制器中嵌入海鸥算法，对海鸥算法进行混沌初始化和参数改进得到一种改进海鸥算法(improved seagull optimization algorithm, ISOA)。利用ISOA对H2/H∞鲁棒控制的加权矩阵系数和范数权重进行参数优化，最终获得最优混合ISOA-H2/H∞鲁棒控制器。仿真结果表明，所设计的ISOA-H2/H∞鲁棒控制器在功率扰动和系统参数摄动下能保证水光储系统的频率稳定，并具有满意的动态特性。     

磁悬浮永磁直线电动机控制系统非脆弱鲁棒控制的研究

由于磁悬浮永磁直线电动机控制系统存在参数变化、扰动的不确定性以及控制器参数的摄动,因此对该电动机控制系统提出非脆弱鲁棒控制,以实现数控机床磁悬浮永磁直线电动机驱动系统的精密控制。建立包含磁悬浮永磁直线电动机参数摄动和外界干扰的状态空间模型;基于Riccati不等式,推导出满足非脆弱鲁棒性能指标的H∞控制器的解析表达式;在Matlab环境下对控制系统进行仿真研究,仿真结果表明磁悬浮永磁直线电动机控制系统对参数和扰动的不确定性以及对控制器参数摄动具有鲁棒性,实验结果验证了该控制方法的有效性。     

基于μ综合鲁棒控制的微电网频率控制研究

多种分布式发电、储能和负荷构成的微电网应用越来越广。鉴于微电网中的微电源大多具有一定程度的随机性,传统大电网的调频控制方法很难直接适用于微电网的频率控制。考虑孤岛模式运行下的微电网,采用微电网对等控制中的下垂控制思想,考虑系统的结构型不确定性干扰,构建了微电网动态频率响应的状态空间模型。基于μ综合鲁棒控制理论,提出了适用于微电网的鲁棒频率控制方法,以提高微电网的动态频率特性。最后对微电网的频率响应进行时域仿真,与传统PI控制的控制效果进行对比,并研究了加权函数的选取对系统控制性能的影响,结果表明所提出的μ综合鲁棒控制方法能有效提升微电网频率控制的性能。     

基于H ∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制

微网中高比例风力、光伏发电的输出功率具有随机性、波动性,同时负荷功率具有随机时变性,这些特性易引起微网中频率波动。微网运行方式的改变,将导致网络等值参数和运行参数的变化。针对交直流混合微网中频率波动及控制对象参数摄动的问题,提出了一种基于H_∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制方法,控制交流区域频率并使之保持稳定。通过将实际控制问题转换为混合灵敏度问题,构建S/R/T函数,设计了频率鲁棒控制器,增强了频率对参数摄动的鲁棒性。通过将鲁棒控制问题转换为用Riccati方程表示,利用线性矩阵不等式方法求解该方程得到H_∞频率控制器。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证了所设计频率控制方法的正确性和可行性。     

风柴独立微电网频率H_2/H_∞优化控制研究

受风能和负荷不断变化的影响,风柴互补的独立孤岛型微电网会出现频率的大幅度波动。为保证微电网的正常运行,设计了一种H_2/H_∞控制器对柴油发电机进行有功功率调节,平衡由于风能和负荷的变化而引起的功率偏差,实现微电网的频率控制。H_2/H_∞控制器综合了两种性能指标的优点,其中,采用H_2性能指标使系统获得较好的动态性能,采用H_∞性能指标提高系统抑制随机干扰的能力,使系统对风电及负荷扰动等随机干扰既有较强的鲁棒性,又保证具有较好的动态性能。仿真结果表明,加入了H_2/H_∞控制后,微电网的频率变化能够控制在要求的范围内,避免了因负荷、风电相互作用而引起的频率波动,保障了微电网的安全、稳定运行。     

直线电动机伺服系统的鲁棒H∞控制

对具有时变不确定性的直线电动机伺服系统提出鲁棒H∞控制.将时变参数不确定系统的鲁棒H∞控制问题,转化成一个等价的、不包含任何参数不确定性的线性时不变系统的标准H∞控制问题;对标准H∞控制问题,可通过求解代数Riccati矩阵方程的对称正定解求得控制器,也就是不确定系统的鲁棒H∞控制器.仿真结果表明,用该方法设计的直线伺服系统,既能保证系统对外部扰动具有良好的抑制作用,又能保证对参数不确定性的鲁棒性.     

孤岛微电网中柴油机发电系统的鲁棒调速控制

微电网中,频率和电压运行工况的波动、负荷的改变、外界环境的影响会使柴油发电机组模型参数产生摄动。为了镇定模型的不确定性,满足严格的输出响应时域指标要求,针对一类常见的互质不确定性,在单自由度结构的基础上引入第二自由度,并且把传统的回路整形思想和一种有效的反馈回路鲁棒镇定方法相结合。仿真结果表明,所设计出来的两自由度H_∞回路整形控制器,可使微电网中柴油机发电系统的调速系统同时具备良好的抗干扰性和鲁棒性能,保证柴油机发电系统频率的稳定性。     

轻型直流输电系统鲁棒非脆弱H∞控制器设计

建立了轻型直流输电系统dq0坐标系下的电压源型换流器被控对象的状态空间方程,考虑到模型参数的不确定性和不确定系统的控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况。利用线形矩阵不等式（LMI）方法对鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器的设计进行了研究,然后分别对输电系统整流侧和逆变侧设计了鲁棒非脆弱H∞控制器。最后建立了MATLAB仿真模型,将所设计的控制器与H∞控制器进行仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的非脆弱性和鲁棒性。     

基于H_∞混合灵敏度的微电网频率控制

微电网有功功率的不平衡将导致微电网频率波动,为平抑微电网频率的波动,提出了控制微型燃气轮机的功率来使微电网功率平衡的方案。分析了微电网功率平衡原理,在建立了微电网模型后,基于H∞混合灵敏度原理设计了鲁棒控制器,使微型燃气轮机输出功率跟随负荷变化,进而平抑频率波动。算例仿真结果验证了所提方法的有效性。     

孤岛微网DC/AC逆变器电压H∞鲁棒控制

DC/AC逆变器控制策略的优劣直接影响到孤岛微网系统电压质量水平,针对其在电压环采用PI控制时的抗干扰和参数摄动性能不佳问题,提出了一种电压H_∞鲁棒控制方法。该方法采用集中式二次电压调节,恢复了由传统下垂控制造成的电压频率跌落。通过将负荷电流视为外部扰动输入量,建立了孤岛微网简化数学状态空间模型;基于混合灵敏度优化问题选择加权函数W_1、W_2、W_3,设计了电压H_∞鲁棒控制器,以提高DC/AC逆变器的抗扰动能力,同时优化其在系统参数摄动时的鲁棒性能。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了该控制策略的可行性,并表明了电压H_∞鲁棒控制器能够保证DC/AC逆变器具备较强的抗干扰和鲁棒稳定性能。     

基于二次调频的VSG自适应反推鲁棒控制研究

针对微电网中逆变器模型的非线性特征、参数摄动、及大负荷扰动造成的频率波动问题,提出一种基于二次调频的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)自适应反推鲁棒控制方法。在建立包含参数摄动以及输出侧负荷扰动VSG数学模型的基础上,通过李雅普诺夫函数设计出VSG的反推自适应控制律,并证明了系统的稳定性;将VSG自适应反推鲁棒控制与二次调频技术相结合,当频率偏差超出设定范围,则启动二次调频,使频率快速恢复至较小范围;自适应反推鲁棒控制算法则能快速自适应补偿系统的不确定性,在小偏差范围内具有较好动静态性能。使系统兼具大偏差快速恢复,小偏差动态响应好的特点。MATLAB/Simulink环境下的仿真结果验证了方法的有效性。     

永磁同步电机伺服系统混合鲁棒方差控制

为了克服传统H∞鲁棒控制在控制系统设计中未考虑系统的动态特性和稳态精度的缺陷,探讨了H∞鲁棒控制在永磁同步电机伺服系统中的应用,建立了永磁同步电机伺服系统在参数摄动且存在干扰情况下的不确定线性模型,设计了一种混合鲁棒方差控制器。采用状态反馈鲁棒方差控制器作为主控制器,将系统的闭环极点配置于特定圆盘区域,保证系统良好的动态性能;通过干扰状态观测器实时估计系统负载转矩并补偿电流来提高稳态精度。仿真和实验结果表明:该混合控制策略在参数摄动和负载扰动的情况下具有快速的动态性能,相对于仅采用状态反馈鲁棒方差控制器,稳态精度由4%提高到0.5%,鲁棒性强,结构与算法实现简单。