基于扰动观测器的电力系统鲁棒滑模控制器设计

针对多机电力系统中的励磁系统,设计一种基于扰动观测器的滑模控制(Perturbation Observer based Sliding-mode Control, POSMC)以提高系统稳定性。首先,将系统的非线性、参数不确定性、未建模动态和外部时变扰动聚合为一个扰动,同时由一个滑模状态扰动观测器(Sliding-mode State and Perturbation Observer, SMSPO)对该扰动进行实时快速估计。随后,通过滑模控制器对该扰动估计进行在线完全补偿以实现全局一致的控制能力。POSMC具备结构简单、可靠性高、不依赖系统精确模型以及仅需测量发电机功角一个状态量等优点。最后,基于机械功率阶跃变化、三相短路以及发电机参数不确定性三个算例验证了POSMC的有效性和鲁棒性,其能在各种工况下实现最佳的动态性能,有利于电力系统发生故障后恢复稳定运行。     

基于未知输入观测器的车载炮电液位置伺服系统故障检测

针对车载炮电液位置伺服系统在运行时存在大惯量、负载非线性、参数不确定性和干扰等特点,提出一种基于非线性未知输入观测器的故障检测方案。在对系统建模后进行观测器设计,借助李雅普诺夫稳定性理论证明观测器稳定性并给出了存在条件,观测器产生用于故障检测的残差信号。在故障检测台上在线检测观测器的观测能力以及对故障的检测能力,设计了基于统计的动态阈值故障决策机制,消除了固定阈值在过渡阶段系统出现的误报警现象。实验结果表明：所提出的故障检测方案有效,可用于电液位置伺服系统在线故障的检测。     

变体飞行器有限时间切换H∞跟踪控制

针对变体飞行器变形过程中的跟踪控制问题,基于切换线性变参数控制理论建立了变体飞行器模型。为了抑制变形过程中控制器切换和不确定性的影响,保证闭环系统有限时间有界同时满足指定的H_∞性能指标,基于模态依赖平均驻留时间方法和多Lyapunov函数方法,提出一种切换有限时间H_∞跟踪控制器的设计方法,并分析了系统的有限时间鲁棒稳定性,通过求解线性矩阵不等式得到控制器存在的充分条件。仿真结果表明,所提方法能够使飞行器系统准确跟踪指令,且对于控制器切换和不确定性具有鲁棒性,降低了控制器设计的保守性。     

一种新型抗干扰自适应控制的设计与仿真

提出了一种新型的抗干扰模型参考自适应控制的算法,该算法基于关联矩阵、理想匹配模型与LDU分解的抗干扰技术,可用于对各种干扰进行抑制,响应快速,能够确保系统的稳态响应指标和提高系统的瞬态响应性能。选用时变阶跃输入和不匹配干扰,对新型抗干扰自适应控制器与鲁棒伺服LQR控制器进行了对比仿真验证。结果表明,设计的抗干扰控制器对于不匹配扰动具有较强的鲁棒性。     

Mismatched disturbance attenuation control for static var compensator with uncertain parameters

The use of a static var compensator (SVC) as a component of flexible alternating current transmission system (FACTS) devices to control power systems has been investigated for decades. Its aim is to regulate the system voltage and improve the stability and loadability of power systems. A typical assumption in such a system is that the parameters of the controlled system are known accurately, which is rarely satisfied in practice. This paper explores the development of a simple but effective controller for a single-machine infinite-bus power system with SVC subjected to both matched and mismatched disturbances where the controller derivation is based on the assumption that all parameters used in the system modeling are unknown, but bounded in size. The research in this paper illustrates how an indirect robust control can be incorporated with a modified disturbance observer-based feedforward term to attenuate the influence of parameter variations and disturbances from the outputs of the system. Simulation results are presented to confirm the effectiveness of the proposed scheme.     

发电厂内强迫共振型低频振荡源的定位方法

强迫共振型低频振荡严重危害了电网的安全稳定运行,快速查找并切除扰动源对消除振荡恢复系统稳定意义重大。利用低频扰动电压的衰减特性,提出一种发电厂内强迫共振型低频振荡源定位的新方法。首先利用三次Hermite插值函数提取各个测点的低频振荡扰动变量;然后通过比较各个测点扰动电压的幅值大小定位低频振荡源机组;最后通过理论分析、六机无穷大系统的仿真分析以及某发电厂的实际相量测量单元测量数据的分析,对该方法的正确性进行了验证。     

基于扰动观测和补偿的PMSM伺服系统位置跟踪控制

针对存在参数摄动和外部扰动力矩的PMSM伺服系统位置跟踪控制问题,提出一种基于扰动观测和补偿的滑模控制方法。采用扰动观测器估计系统参数摄动以及负载力矩,并在此基础上对等效扰动进行补偿,减小了模型不确定性对系统控制性能影响,系统的位置跟踪误差由0.85 rad减小到0.35 rad;在保证系统稳定性的前提下,去除了常规滑模控制中的不连续控制项,有效地减小了抖振。实验结果表明,与工程上常用的PID算法相比,基于扰动观测和补偿的滑模控制算法不仅能够显著提高PMSM伺服系统的位置跟踪精度,而且能有效地削弱抖振。     

一类不确定非线性系统的有限时间输出调节方法

针对一类外系统是中性稳定的不确定非线性系统的输出调节问题,提出一种有限时间收敛的输出调节器的设计方法。该方法结合内模原理和有限时间稳定性理论,先根据输出调节问题可解的必要条件,将原受控系统和外系统的输出调节问题转化为增广系统的镇定问题;再利用动态面技术设计一种鲁棒有限时间稳定的镇定器,从而保证闭环系统的信号是全局最终有界的,并且使调节误差在有限的时间内收敛至任意给定的范围内。仿真结果说明了所设计调节器的有效性和可行性。     

激光复合光幕靶测速系统设计

针对天幕靶存在不能全天候测试的缺点,文中以点状阵列激光为发射光源,两列二极管作为接收器件,设计了一套激光复合光幕靶测速系统。与普通的光幕靶测速系统相比,该系统可以实现对同一位置弹丸速度的两次测量。且利用CPLD实现对蚊虫、飞鸟,冲击波等干扰信号的剔除。经实弹测试,结果表明:该系统精度高、抗干扰能力强,且与天幕靶相比,不依赖自然光,受外界自然环境影响较小。满足靶场测试要求。     

基于虚拟力法的盾构隧道施工扰动地层附加应力分析

目前针对盾构隧道掘进引起周围地层附加应力的研究较少,且既有成果一般均假定施工场地为均质土体。基于层状地基基本解,结合虚拟力法,建立了考虑分层效应的盾构隧道施工扰动地层附加应力的分析方法,重点研究了盾构施工正面附加推力、盾构与土体间掘进摩擦力引起的地层附加应力。结合上海典型分层地基工程实例,分析了盾构施工引起的附加应力分布规律,且与均质土体工况下的计算结果进行了对比研究,考察了地基分层效应对扰动地层应力场的影响。计算结果表明：盾构与土体间掘进摩擦力与正面附加推力引起的土体附加应力分布规律较为相似,靠近开挖面时附加应力衰减较快且影响范围一般较小,而远离开挖面时应力衰减明显变慢,在实际工程中要重视掘进摩擦力和正面附加推力造成的施工风险;此外,考虑分层效应与常规不考虑分层效应时的附加应力场有较大差别,在设计中应重视地基非均质性带来的影响。成果可为合理制定层状地基中盾构隧道施工对临近管道以及建筑物的保护措施提供一定的理论依据。