三相电压型PWM整流器状态反馈精确线性化解耦控制研究

该文基于微分几何理论，在建立三相电压型PWM整流器仿射非线性模型基础上，提出其状态反馈精确线性化非线性控制策略，实现了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制。研究表明，状态反馈精确线性化非线性控制能较理想地实现三相电压型PWM整流器控制解耦，完成其功率因数校正及整流器输出特性控制的功能。文中给出了完整的理论分析及实验研究结果。  

基于模糊规则的热工过程非线性模型的研究

建立精确的热工过程整体模型是对热工过程进行全局优化控制的基础，而热工过程往往具有非线性和不确定性，传统的描述热工过程动态数学模型的方法（如传递函数等）难以建立非线性模型，从而难于精确表达热工过程及实施整体优化控制，该文提出了一类实用的基于模糊规则的热工过程非线性建模方法，具体为：首先通过聚类和竞争学习算法，对热工过程的输入数据空间进行分区，然后在每个局部的数据子空间上，利用递推的最小二乘辨识算法（RLS）建立一个基于模糊规则的局部线性动态模型，这样，一个典型的非线性热工过程可以通过一组基于模糊规则的线性模型来表示。计算结果表明：基于模糊规则的非线性模糊模型，不仅能精确地描述过程的非线性，而且算法简单，实用。  

500MW机组锅炉模型及实验分析

为了更好的的分析各种控制系统的性能和评价不同控制算法的效果，文中介绍了一种通用的锅炉非线性动态模型。通过对500MW汽轮发电机组上的两个扰动实验的讨论分析，解决了实际锅炉蓄热系数、磨煤机动态和水冷壁动态的求取问题。该文根据燃料量扰动试验中的主蒸汽流量Dr和锅炉的蓄热系数Cb^-与汽包压力Pd的微分的乘积构造出热量信号Dq，替代锅炉总有效吸热量，以求取磨煤机动态和水冷壁动态模型的传递函数，有效地解决了很难通过传感器准确测量的锅炉总有效吸热量问题。将500MW汽轮发电机组的实际参数和实验计算结果代入模型中，建立起实际500MW汽轮发电机组的仿真模型。与实际机组的扰动试验数据进行仿真对比，所构造的锅炉模型与实际的压力输出吻合得很好，验证了模型的有效性和正确性。  

电励磁双凸极发电机的非线性模型

电励磁双凸极发电机是一种新型的交流无刷电机，结构简单，可靠性高，在汽车和飞机发电领域有着广阔应用前景。但其磁链和电感均为激磁电流、相电流、转子位置的非线性函数无法采用常规的方法建立精确的数学模型。该文采用二维电磁场有限元法对一台12/8极电励磁双凸极发电机进行了精确分析计算，得到了电机的静态特性；利用模糊神经网络的非线性逼近能力，尝试建立了双凸极电励磁发电机的模糊神经网络非线性模型，获得了很高的模型精度，并将仿真分析结果与实验结果进行了对比，验证了所建模型的精确性、有效性及方法的可行性，为飞机直流发电系统的设计、分析建立了基础。  

基于逆系统方法的HVDC系统一般非线性控制

对于高压直流输电系统中整流器定直流电流、逆变器定关断越前角的控制问题，采用系统的三阶非仿射非线性控制模型，根据多变量控制的逆系统方法，设计了基于非线性反馈线性化和线性二次型最优的组合控制器，并给出了闭环系统稳定的充要条件。仿真结果证明了结论的正确性和文中所提方法的有效性。  

水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响

电力系统仿真研究中常采用简化的理想水轮机模型,水轮机详细模型对于电力系统暂态稳定分析结果的影响尚有待研究.文中介绍了水轮机的三种线性模型和三种非线性模型,包括基于全特性曲线的水轮机模型、水轮机内特性模型、水轮机简化解析非线性模型、基于模型综合特性曲线的水轮机线性化模型、基于水轮机内特性解析的线性化模型、理想水轮机模型.针对不同水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响和适用范围进行了仿真比较分析.仿真结果表明不同的水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响不大;电力系统的暂态过程对水力系统来说不一定是大扰动;不同的水轮机详细模型得出的电力系统中、长期暂态稳定仿真结果是不同的,因此在进行中、长期暂态稳定仿真分析时应采用水轮机详细模型.  

用支持矢量机建立电励磁双凸极发电机的非线性模型

作为一种新型的交流无刷电机,电励磁双凸极发电机输出经过桥式整流即可输出直流电,结构简单,可靠性高.但它是高度非线性、时变的对象,其磁链和电感均为励磁电流、相电流、转子位置的非线性函数,无法采用解析方法建立精确数学模型.支持矢量机(SVM)摒弃经验风险最小化(ERM)原则,而采用结构风险最小化(SRM)原则,可有效地应用于非线性建模.本文采用SVM建立了电励磁双凸极发电机磁链ψ(θ,if,ia,ib,ic)的非线性模型,所建模型拟合精度较高,其推广泛化能力也较强.所建模型为飞机高压直流发电系统的设计、动静态特性分析奠定了良好的基础.  

水轮机调速系统的非线性自适应控制

水门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有极其重要的作用,而且对抑制电力系统低频振荡、改善动态品质也有不可低估的作用。国内外水轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想水轮机模型。论文考虑了水轮发电机固有的非线性以及水轮机参数的不确定性,基于微分几何理论和自适应控制方法推导了水轮机调速的非线性自适应控制律(NAC)。数字仿真试验表明,所设计的调速器控制律具有较强的参数自适应能力,在改善系统动态特性和提高系统大干扰稳定性方面优于未考虑参数不确定的非线性控制律(CNGC)。  

基于水轮发电机综合非线性模型的调速器控制

为了提高大型水轮机组远距离输电的安全稳定性,在具有刚性水锤的一类水轮发电机的综合非线性模型的基础上,根据非线性微分几何控制理论,提出了新的调节输出设计法。该方法可以克服现有调速器非线性控制面临的零动态设计瓶颈,从而推导出调速器的一种新型非线性控制律——综合非线性调速器控制器(CNGC)。同时,论证了理想水轮机模型是该综合非线性模型在额定运行点线性化近似的结果。数字仿真实验表明,所提出的CNGC不但效果远好于常规控制律,而且优于现有的基于理想水轮机模型推导的非线性控制律(GNOPSS)。  

水轮机调节系统的非线性模型、PID控制及其Hopf分叉

通过理论分析提出了水机电系统的非线性模型，该模型具有物理意义清楚、便于理论分析和计算机计算处理的特点；在此基础上应用基于遗传算法的PID控制方法优化控制参数，仿真表明，对非线性模型获得的控制性能是令人满意的；以PID调节参数作为系统分叉参数，运用Hopf分叉存在性的直接代数判据对该非线性模型的Hopf分叉行为进行了分析和仿真，对于水电站中所观察到的持续振荡现象，文中结果可作为一种可能的理论解释。