多输入控制系统中目标全息反馈法的极点配置原理

在多输入多输出控制系统中,详细论述目标全息反馈非线性控制法(nonlinear control with objective holographic feedbacks, NCOHF)的极点配置原理。在双曲平衡点的邻域内,由于非线性系统与其一次近似系统具有拓扑等价性,因此通过对一次近似系统的讨论,推证出：在多输入系统中,目标全息反馈法可通过极点配置来确保各目标量的准确跟踪和非线性系统的稳定性。以凝汽式发电机组为例,进行极点配置设计,提出目标全息反馈非线性综合控制(nonlinear integrated control with objective holographic feedbacks, NICOHF)规律。仿真结果表明该方法使发电机具有良好的动、静态性能。     

基于目标全息反馈法的发电机非线性励磁控制设计

针对单输入非线性控制系统，提出了一种目标全息反馈的非线性控制设计方法(NCOHF)，以解决非线性控制系统的多目标控制问题。该方法可将非线性控制系统的多目标控制问题转化到线性空间中，并均在性能指标中得到约束，从而控制规律包含全部控制目标的反馈信息，形成目标全息反馈的思想。将这种设计思想运用于发电机非线性励磁控制设计中，分别设计得出2种均以机端电压、有功功率和角速度为控制目标的目标全息反馈非线性励磁控制规律(NECOHF)。仿真结果表明：这2种控制规律不仅能有效地镇定发电机的机械振荡，改善系统的稳定性，而且能很好地解决发电机输出特性的控制精度问题。     

大型汽轮发电机组目标全息反馈非线性综合控制设计

应用目标全息反馈法(NCOHF)来处理大型汽轮发电机组的非线性综合控制问题.根据NCOHF的原理,非线性控制设计过程并没有涉及高压缸,中压缸、低压缸和中间再热器的动态方程,因而设计十分简单.同时指出,高压缸、中压缸、低压缸和中间再热器的动态方程组成了稳定的零动态子系统,因此无需被非线性设计过程考虑.在设计中,通过反馈系数的选择,提出的控制规律能有效配置系统在平衡点附近的极点.仿真结果进一步证实了提出方案的有效性.     

基于目标全息反馈的统一潮流控制器非线性控制设计

为提高统一潮流控制器(UPFC)控制系统动、静态响应品质,针对UPFC非线性控制系统,给出了一种基于目标全息反馈的控制设计方法。运用目标全息反馈控制设计方法,首先,选取原UPFC控制系统中的控制目标为目标状态量,建立目标状态量动态方程,将原系统控制目标变换到线性空间;然后,对线性空间求取线性最优反馈控制规律,从而使控制目标在性能指标中得到充分约束,使所推导的控制规律包含全部控制目标的反馈信息;最后,将所求取的线性反馈控制规律反解到原非线性系统,以此完成UPFC目标全息反馈控制设计。仿真结果表明,运用目标全息反馈所设计的UPFC控制系统能够很好地跟踪各控制目标,有效解决接入点电压静态偏移的问题,控制系统动、静态品质优越,有效改善了电力系统的暂态稳定性。     

应用目标全息反馈和ESO的励磁控制器设计

为了改善发电机励磁控制器的性能,应用目标全息反馈将仿射非线性系统方程中的非线性因素转换到含有控制输入的状态方程中,并得到对应的Brunovsky标准型.由于转换后的系统中非线性因素都包含在虚拟控制输入的方程中,可以通过构造二阶的ESO来观测系统中未知扰动并将其反馈线性化,进而得到线性模型.然后使用极点配置法来求得系统的线性部分的反馈增益系数.为验证文中方法的有效性,在MATLAB上进行仿真试验,仿真结果证明了该方法的可行性.     

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。     

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。     

基于目标全息反馈的统一潮流控制器非线性控制设计

为提高统一潮流控制器（UPFC）控制系统动、静态响应品质,针对UPFC非线性控制系统,给出了一种基于目标全息反馈的控制设计方法。运用目标全息反馈控制设计方法,首先,选取原UPFC控制系统中的控制目标为目标状态量,建立目标状态量动态方程,将原系统控制目标变换到线性空间;然后,对线性空间求取线性最优反馈控制规律,从而使控制目标在性能指标中得到充分约束,使所推导的控制规律包含全部控制目标的反馈信息;最后,将所求取的线性反馈控制规律反解到原非线性系统,以此完成UPFC目标全息反馈控制设计。仿真结果表明,运用目标全息反馈所设计的UPFC控制系统能够很好地跟踪各控制目标,有效解决接入点电压静态偏移的问题,控制系统动、静态品质优越,有效改善了电力系统的暂态稳定性。     

同步发电机励磁与STATCOM非线性协调控制

提出同步发电机励磁与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)非线性协调控制方案。在研究同步发电机励磁与静止同步补偿器协调控制问题的基础上,以系统重要物理量建立多目标控制方程,并运用目标全息反馈法进行非线性协调控制设计。所提出的非线性控制方案充分考虑了同步发电机端电压、有功功率和角速度以及STATCOM接入点电压,并确保它们在非线性反馈中得到惩罚与控制,从而具有良好的动、静态性能。最后,建立系统仿真模型,进一步验证所提出方法的有效性。     

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁协调控制研究

针对含有静止同步无功补偿器的发电机励磁系统,采用目标全息反馈法（Nonlinear Control designmethod with Objective Holographic Feedbacks,NCOHF）推导该系统的协调控制规律,使各控制目标均在给定性能指标中得以约束,以获得良好的系统性能.分别选定机端电压偏差、STATCOM的有功电流偏差以及无功电流偏差为控制目标,设计NCOHF协调控制器,并采用极点配置法整定控制器中的k参数.仿真结果表明：在该控制器作用下,发电机具有良好的输出特性,既能有效消除机端电压偏差,又能精准追踪电磁功率给定值;同时合理分配STATCOM的无功功率,提高电力系统的稳定性.因此,该协调控制器能很好地兼顾各控制目标的动、静态性能,并具有良好的应用价值.     

带电压反馈的ESO发电机励磁系统滑模变结构

针对发电机励磁系统的非线性及易受内、外扰动等特点,应用坐标变换、ESO及滑模变结构控制理论,设计了一种新颖的提高系统动、静态特性的ESO滑模励磁控制器,并在此基础上引入了电压反馈,使其更好地稳定了机端电压,即对系统的状态方程进行坐标变换,然后通过构造扩张状态观察器(ESO)对发电机励磁系统进行动态补偿,实现线性化;采用极点配置法设计滑模切换函数,从理论上保证发电机转子方程具有期望的极点;采用指数趋近率和准滑动模态方法求取滑模控制率.仿真结果表明,该控制器在动态、静态特性上明显地提高了系统的稳定性、快速性和准确性,而且鲁棒性较好.     

发电机励磁及SVC非线性最优协调控制

发电机励磁和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对远距离输电的稳定性有很大影响。为了提高系统在大扰动情况下的暂态稳定性,提出一种发电机励磁系统与SVC协调非线性最优控制方法。通过建立发电机励磁与SVC系统的综合模型,将微分几何反馈线性化理论与线性最优控制理论相结合,设计了发电机励磁与SVC系统的非线性最优协调控制规律。控制信号实现了本地化,避免了远距离的信号传输。仿真结果证明,该控制方法能同时改善系统的功角稳定性和电压稳定性。     

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。