静止移相器和发电机励磁系统的自抗扰协调控制

通过构造扩张状态观测器对多输入多输出受控对象内环进行动态输出反馈线性化，并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静止移相器和发电机励磁系统的协调控制策略。利用Lyapunov能量函数法和H∞理论。分析了控制器的稳定性。为了比较不同的控制效果，文中同时给出了基于直接反馈线性化(DFL)的协调控制策略。数字仿真表明：该控制器与精确反馈线性化控制方法相比较，其结构更简单，且对模型的内外扰具有更佳的适应性和鲁棒性。     

汽轮发电机励磁与汽门协调无源性控制

论文利用协调无源性方法，对汽轮同步发电机系统进行励磁控制和汽门调节，达到功角和输出电压的稳定性．文中采用四阶双输入模型，由backstepping方法得到汽门控制输入，再用协调无源性设计励磁控制部分，使得整个系统达到反馈无源，保证了系统的渐近稳定性。由于在控制器的设计中，未用到任何线性化方法，因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。通过仿真，证实了设计思想的正确性与控制方法的有效性。     

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。     

多变量逆系统在协调控制中的应用

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机组励磁、汽门系统和可控串联补偿(TCSC)系统的可逆性,并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成3个独立的串行输入/串行输出(SISO)线性化积分型子系统,然后基于非线性系统理论设计了综合控制器.仿真结果表明,该控制策略实现了励磁控制、汽门调节和TCSC的动态解耦,应用该方法可显著提高电力系统的暂态稳定性.     

静止无功补偿、励磁和汽门协调滑模控制器的研究

提出一种静止无功补偿、励磁和汽门协调控制器.首先,在精确线性化理论的基础上,对包含静止无功补偿、励磁和汽门控制的多输入系统非线性数学模型进行精确线性化;然后,对于精确线性化后的伪线性系统,采用基于李雅谱诺夫法的滑模变结构控制,得到一个最终的非线性滑模控制器.与传统的线性控制器以及非线性最优控制器进行比较研究,仿真结果表...     

单级旋转倒立摆的自抗扰控制

单级旋转倒立摆是一个单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统.应用自抗扰控制方法对其进行研究,利用状态观测器对系统的总扰动进行实时估计和补偿,实现了对摆的竖直偏角的良好控制.并且与LQR方法进行了对比,在改变研究对象的参数而不改变控制参数的情况下进行了仿真,结果表明自抗扰控制方法具有较强的鲁棒性.     

同步发电机励磁控制方法的发展与展望

励磁控制方法的发展经历了线性单变量控制、线性多变量控制、非线性多变量控制及智能控制几个发展阶段,其中线性多变量控制可分为强力式、PID+PSS、线性最优等励磁控制方法;非线性多变量控制可分为鲁棒、变结构、自适应、内模、预测、灰色、自抗扰、Lyapunov、反步、无源、Hamilton、反馈线性化等励磁控制;智能控制可分为模糊、神经网络、支持向量机、专家、学习、遗传、模糊神经等励磁控制。全面地概括了励磁控制方法的发展历史与现状,并按控制理论发展规律对这些方法进行分类,分析这些方法的原理及优缺点,说明励磁控制与其他控制之间的协调方式,指出存在的主要问题及今后的发展方向。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点 ,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关 ,同时控制器本身结构简单 ,仅需发电机局部信息 ,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器本身结构简单,仅需发电机局部信息,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

基于逆系统方法的汽轮发电机综合控制器

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机励磁与汽门系统的可逆性,并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成两个独立的SISO线性化积分型子系统,然后基于线性系统理论设计了综合控制器。研究结果表明,该控制策略实现了励磁控制与汽门调节的动态解耦,应用该方法要显著提高电力系统的暂态稳定性。     

电力系统的多机分散变结构励磁控制

本文提出一种非线性变结构励磁控制器,它结合了非线性微分几何方法及变结构控制理论的优点。     

基于Hamilton能量理论的发电机汽门与励磁非线性稳定控制器的设计

基于Hamilton能量理论，该文提出了一种新的非线性稳定控制器的设计方法。文中详细阐述了该方法的理论依据并给出了控制器的具体设计步骤。应用此方法设计了发电机汽门与励磁稳定控制器，仿真结果验证了理论分析的正确性与控制律的有效性。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法，因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性；考虑到Hamilton能量函数实际上是动态系统的Lyapunov函数，因此，该文也给出了一种从量角度设计电力系统非线性稳定控制器的新方法。     

SVC与发电机励磁的非线性变结构协调控制

针对电力系统的强非线性和不确定性特点及精确反馈线性化的不足,引入自抗扰控制技术设计了能同时改善电力系统功角稳定和电压动态特性的静止无功补偿(SVC)与发电机励磁的变结构协调控制器。扩张状态观测器的动态补偿作用不仅使励磁控制与SVC控制实现解耦,而且使二者均能实现当地信号控制。仿真结果表明提出的非线性鲁棒变结构协调控制器能有效地改善系统的动态稳定性。所设计的控制器对系统运行点和网络结构的变化具有良好的适应性和鲁棒性。     

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。     

基于无源性的同步发电机励磁控制

介绍了根据无源性控制原理设计变结构控制器的一般步骤和方法,得到一种直接针对非线性模型设计发电机励磁控制器的方法。由于在控制器的设计中,未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真证实了其能有效地改善电力系统的稳定性,且控制规律对系统工作点的变化具有强鲁棒性。     

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。     

基于模糊控制补偿的支持向量机逆模型控制

支持向量机(SVM)具有很强的非线性逼近能力与泛化能力,文章研究了基于SVM的非线性系统逆模型辨识,并设计了基于模糊控制补偿的SVM逆控制系统.由SVM辨识的逆模型作为前馈控制器,形成直接逆模型控制器.同时,设计模糊控制器构成反馈补偿控制,克服逆模型的建模误差,提高系统鲁棒稳定性.仿真研究表明,SVM具有优良的逆模型辨识能力,基于模糊控制补偿的支持向量机逆控制系统的动态性能好、跟踪精度高、鲁棒稳定性强.     

基于扩张状态观测器的SVC非线性变结构控制

针对电力系统的强非线性和不确定性,将自抗扰控制技术引入变结构控制器的设计,设计了能同时改善电力系统功角稳定和装设点电压动态特性的静止无功补偿(SVC)控制器,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真结果表明所提出的非线性变结构SVC控制器能有效地改善系统的动态稳定性。     

基于Hamilton能量函数含SVC的电力系统非线性控制

考虑电力系统的非线性特性,基于H am ilton能量函数理论,设计了一种新的非线性稳定控制器。阐述了广义哈密顿系统理论及H am ilton能量函数理论,然后针对包含静止无功补偿器的单机无穷大系统建立非线性数学模型,并应用哈密顿系统理论对其进行实现,再从能量的观点出发,利用能量函数法设计系统稳定控制器。单机无穷大系统数字仿真结果验证了该控制律的有效性。     

基于零动态和变结构控制的发电机汽门和励磁非线性综合控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,利用励磁控制和汽门控制的特点,以功角和电压稳定为目标提出一种发电机汽门和励磁综合控制思想。励磁控制以稳定电压为目标,结合基于零动态和变结构控制的概念和原理进行设计,有效地维持了电压水平。汽门控制以功角稳定为目标,通过计算零动态系统的暂态能量函数,利用Lyapunov稳定理论,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性汽门控制律,将零动态系统限制在所设计的稳定流形上。变结构控制的特性使控制律具有一定的鲁棒性。汽门控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。试验结果表明所设计的控制器不仅对小干扰和大干扰暂态过程具有很好的稳定作用,而且在动态过程中能很好地稳定电压,动态过程具有更好的供电品质。