时变扰动下PID控制回路性能评估的研究

时变扰动在工业环节中广泛存在,时不变的最小方差控制既无法很好地评估针对鲁棒性设计的控制系统,同时也不是PID控制器下性能上限的标准。结合在时变扰动下,提出了针对PID控制回路的性能评估算法。算法考虑了时变系统中的一部分严重扰动的响应性能为约束,最优化一般PID控制过程扰动可达最小方差,将优化下的时不变PID控制器作为时变扰动下控制回路的性能基准上限。通过仿真对比了SISO系统中较为常用的算法,验证了提出算法的可实现性和有效性。     

火电厂主蒸汽温度控制系统性能评价

以PID控制系统输出响应可实现的最小方差作为基准,定义了一个性能指标,分析了火电厂主蒸汽温度控制系统的性能评价问题,并利用某电厂实际的正常运行数据对研究的结论进行了验证。结果表明,所提出的评价方法客观地反映了控制系统的实际运行状态。     

基于时域指标的火电机组负荷控制系统性能模糊综合评价

传统基于最小方差准则的火电机组负荷控制系统性能评价方法计算量较大,主要评价系统的随机性,而对系统确定性评价较少。对此,本文提出了一种新的基于时域指标的火电机组负荷控制系统性能模糊综合评价方法,利用隶属度函数对总体时域指标划分了性能评价等级,实现对机组负荷控制系统性能的定性评判,并采用火电机组负荷控制系统仿真模型数据验证了该评价方法的有效性和可行性,结果表明该方法计算量小,易于实现,评价结果准确。     

火电机组控制回路随机性能评估方法

主要研究适于实际电厂需求的控制器品质评价,用最经典的最小方差指标来评判控制回路的随机性能.采用 FCOR算法计算最小方差基准,实际运行数据,由于某种原因,输出为不平稳数据,于是采用差分算法,直至数据 输出平稳.再用改进的 FCOR算法计算脉冲响应系数后进行还原,将拟合出的时间序列模型的残差序列估计为噪声, 计算其方差,与实际方差进行比较,即可计算随机性指标,指标越接近１则控制性能越好,反之亦然.     

一种基于ARMA模型的单回路控制性能评价方法

针对工业过程常规PID控制回路中由于广义被控对象发生变化导致的系统性能退化的现状,针对单入单出控制系统研究了基于脉冲响应曲线的性能评价方法。该方法利用系统单位脉冲响应函数与自回归滑动平均模型Green函数等价的特点,通过对系统常规运行数据进行时间序列分析即可得到系统单位脉冲响应曲线;利用脉冲响应曲线的性能分析系统克服随机干扰的能力,判断当前控制器下系统响应迟缓/振荡。最后将该方法分别应用于仿真过程和工业实际过程验证其可行性和有效性。     

主汽压系统的综合控制性能评价

在分析了主汽压控制系统评价特点后,选择Harris指标作为稳态段性能评价指标,并给出了基于拉盖尔模型的递归最小二乘估计最小方差算法中时标的选择方法;进而研究了动态段性能评价,提出了求解系统跟踪时刻的计算方法,并以此为分界点将数据分为两部分,分别用于计算系统的确定性性能指标和随机性性能指标。并提出了此情况下控制回路综合性能评价的一般步骤。通过仿真对比分析,验证了本算法的有效性。最后应用于某600 MW火电机组的主汽压控制系统进行了控制性能综合评价。     

基于模型参考自适应的单神经元PID控制器设计

将神经网络和模型参考自适应控制系统相结合,研究基于模型参考自适应理论永磁同步电动机(PMSM)BP神经网络速度辨识的单神经元比例积分微分(PID)速度控制器。该系统基于模型参考自适应理论利用BP神经网络辨识器得到的参数信息,使用单神经元PID控制器取代传统PID控制在线调整权值。根据李亚谱诺夫稳定性理论验证了该控制器的稳定性,仿真与实验研究证明该方法改善了PMSM速度控制系统的动态响应与自适应控制能力。     

基于最小方差基准的励磁系统性能评估

对同步发电机励磁系统性能评价一般通过阶跃响应方法,但该方法无法在线进行,为此提出了最小方差控制基准的性能评估方法。对系统设计最小方差控制器并作为系统控制性能上限,与系统实际性能进行比较而得到性能指标,并对该方法进行系统滤波和相关性分析FCOR(Filtering and Correlation Analysis)算法的改进,避免了Diophantine方程的展开运算。分析表明该评估方法只需利用同步发电机输出端电压数据,结合系统时滞d就可以得到励磁系统的性能指标。仿真结果表明该方法简化了计算过程,能够及时准确地在线评估励磁系统的控制性能。     

单神经元自适应PID控制在大功率整流电源中的应用

将具有自学习功能的单神经元模型与常规的PID控制算法相结合,设计了单神经元自适应PID控制器,并应用于大功率整流电源控制系统。仿真结果表明,采用单神经元PID控制器的大功率整流电源控制系统,能够适应被控对象在较大范围内的变化,具有较强的自适应能力和鲁棒性,其控制品质优于常规的PID控制器。     

基于单神经元PID的双馈风力发电机并网控制

针对常规双馈风力发电机(DFIG)空载并网控制系统采用传统比例-积分(PI)控制器,系统响应慢,鲁棒性差的不足,将单神经元PID控制器与矢量控制相结合,提出基于定子磁链定向的空载并网控制策略。单神经元PID控制器可通过改变自身权重进行自学习、自组织,具备良好的鲁棒性和自适应性。在1.5 MW DFIG实验平台进行了实验,结果表明所述空载并网控制系统可实现柔性并网,具有良好的动态和稳态性能。     

Stability of self‐tuning control based on Lyapunov function

The overall stability of a self‐tuning controller for discrete‐time systems is proved by using the Lyapunov function in this paper, for minimum and a class of non‐minimum phase systems. The self‐tuning controller utilizes a recursive estimate algorithm for the controller parameters based on the generalized minimum variance criterion. Previously, the stability had been proved in the case of minimum phase systems. A new type of self‐tuning controller for the discrete‐time system with delay in control input is also studied which is named the generalized minimum variance criterion‐β equivalent control, and its stability is proved. The simulation is done to evaluate the performance of the proposed self‐tuning controller. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

采用最小累积风险度法的含风电场电力系统发电机组检修计划

以等风险度原则为基础,以各检修时段风险度方差最小为目标函数,建立了含风电场的电力系统发电机组检修计划模型,提出了基于最小累积风险度的启发式求解方法。采用半不变量描述负荷、发电机组出力等随机变量,将等效持续负荷曲线的卷积和反卷积运算转化为半不变量的加减。采用离散化的方法将风电机组等效成多状态机组,进而求取风电机组停运容量的半不变量。考虑风电场出力的不确定性,采用半不变量法结合革兰–沙利叶(Gram-Charlier)级数展开法求解系统的风险度。通过寻找检修区间内累积风险度最小的区间确定待检修机组的检修位置。IEEE-RTS系统的机组检修计划结果验证了该最小累积风险度法的有效性。     

A self-tuning automatic voltage regulator

A self-tuning automatic voltage regulator (AVR) for a synchronous generator is presented. The regulator proposed improves the system stability; it is simple and can handle stochastic load changes. The algorithm for the proposed AVR combines a least-squares estimator with a minimum variance control strategy computed from an estimated model. It is shown that if the parameter estimates converge, the control law obtained is in fact the minimum variance control law that would be computed if the parameters of the system were known. The algorithm proposed has been tested by simulation and also by implementation on a minicomputer. Results show that, in general, the system performance is improved with a self-tuning regulator.     

Study on outlier robustness of minimum variance control performance assessment

Minimum variance (MinVar) method for control performance assessment constitutes one of the most common approaches to the control quality estimation. There are dozens of versions, enriched with numerous reported industrial implementations. MinVar methodology uses the idea of minimum variance, which has been introduced by Kalman. Therefore, it should be remembered that MinVar concept relies on the same assumptions as an idea of the minimum variance control. Among other assumptions, it is essential that the modeled disturbance is an independent random sequence. This article addresses scenarios, when loop noise exhibits non-Gaussian properties and is characterized by outliers having fat-tailed distribution. Sensitivity analysis of minimum variance method against such disturbances is evaluated using commonly used PID SISO control benchmarks. It is shown that MinVar method may be significantly biased in such non-Gaussian situations, which are very frequent in the industrial reality. Reasons of the biased performance are traced and respective solutions are proposed.     

超声波电机广义最小方差迭代学习转速控制

为减小时变扰动对迭代学习控制性能的影响，将迭代学习控制与广义最小方差自校正控制相结合，给出一种包含预测与闭环控制机制的迭代学习控制策略。通过设计2D目标函数和相应的迭代控制律，利用广义最小方差自校正方法来设计更新律，得到广义最小方差迭代学习控制律，使其同时具有沿迭代轴的学习收敛性和沿时间轴的控制稳定性。仿真和实验表明，所提控制策略有效，控制效果良好，对负载突变等非重复性扰动的适应能力增强。     

变柔化因子多维广义最小方差自校正控制器在液位控制系统中的应用

本文讨论了变柔化因子多变量最小方差自校正控制器在一个具有四输入、三输出的两级液位控制系统中的实际应用，并引入柔化措施，采用变柔化因子的方法，增强了算法的鲁棒性，改善了系统的起动性能。     

电力系统外网动态等值方法研究

面向大型互联电网暂态稳定计算,提高外网动态等值的准确性,建立了一种基于轨迹灵敏度方法在常规EPRIE’等值边界注入修正功率的混合等值模型.分析过程中根据已知同调发电机群划分的外网进行EPRI E＇等值,以等值模型边界节点电压与原型系统实测值误差最小为控制目标,采用电压轨迹灵敏度方法求取边界功率补偿量,得到在EPRI E＇等值边界实时注入修正功率,实现等值与实测间的误差最小化.PSCAD/EMTDC仿真下,基于新英格兰测试系统建立了混合外网等值模型,并在内网节点设置三相短路故障,仿真结果表明,使用改进的EPRI E’混合等值模型,内网发电机功角与电压波动响应曲线精确度都有明显提高.     

基于改进弗雷歇算法的虚拟直流电机等效惯量计算

伴随高密度分布式电源接入,电网惯量水平持续下降,尤其是在新能源独立供电条件下,其惯量远远低于最低惯量需求。通过对端口换流器施加虚拟直流电机控制策略,可以利用控制参数灵活调整系统惯量,减少电网惯量差额,增强电网的稳定性。但该控制方法虚拟出的等效惯量大小暂不明确,虚拟惯量对等效惯量的影响也有待进一步探究。据此,文中首先在虚拟直流电机模型的基础上,利用小信号模型分析虚拟惯量与等效惯量对系统动态特性的影响,指出两者的惯量等效关系。其次,基于虚拟惯量与等效惯量的对应关系,提出一种利用弗雷歇算法度量电压曲线相似度的等效惯量计算方法,明确虚拟直流电机控制的等效惯量大小。然后,引入相关性约束与曲线特征约束,提出一种改进弗雷歇算法,保证等效惯量计算的正确性。最后,采用最优拟合方式实现惯量等效关系的函数化,给出虚拟惯量与等效惯量间的数量关系。仿真结果验证了文中所提等效惯量计算方法的有效性。