输入受限的非线性系统模型预测控制

基于模糊T—S模型对输入受限的非线性离散系统,提出了模型预测控制,导出了预测控制性能指标上界,将稳定性约束、输入约束变换成容易求解的线性矩阵不等式(LMIs)形式。采用了状态反馈控制器和并行补偿分布控制器(PDC),基于李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法给出滚动时域优化的充分条件,证明了闭环系统的稳定性。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

新能源电网中微电源并网控制策略研究

为了保证分布式发电安全并网运行,提高微电网的稳定性能,研究了微电源逆变器接口的鲁棒控制问题。该研究基于三相并网逆变器系统,建立了三阶数学模型。考虑到系统的动态模型参数的不确定性,基于Lyapunov鲁棒稳定方法设计鲁棒控制器,并将该鲁棒稳定性问题转换为线性矩阵不等式问题,给出保证系统稳定的充分条件。采用线性矩阵不等式的凸优化技术,可求得最小鲁棒性能指标和鲁棒控制器的参数。仿真结果证明了该控制方案的有效性。     

时滞不确定奇异系统的鲁棒H∞控制

针对带时滞的奇异系统,研究基于状态反馈的鲁棒H∞问题,系统的状态矩阵、状态滞后矩阵和输入矩阵均含有范数有界不确定项。采用Lyapunov泛函方法,给出了带时滞的不确定奇异系统鲁棒渐近稳定且具有H∞范数界γ充分条件;利用含等式约束的线性矩阵不等式（LMI）方法,给出了此类系统控制存在状态反馈的充分条件,该条件等价于严格线性矩阵不等式可解性问题,利用严格LMI的可行解,得到控制器矩阵的参数化表示。该鲁棒控制器的渐进稳定性条件宽松,克服了时滞奇异系统稳定性问题条件中的等式约束,控制器求解算法可行、高效,并通过一个数值实例说明了该方法的有效性。     

分散励磁式船舶电力系统鲁棒控制器研究

给出了分散励磁式船舶电力系统柴油机发电机组的数学模型,明确了模型中各种干扰项的物理意义。将发电机组数学模型线性化后,增广为广义受控系统,应用H∞控制理论,设计了发电机的分散励磁鲁棒控制器,并应用线性矩阵不等式(LMI)方法,将H∞控制器的设计转化为一个线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题,对H∞控制器求解和优化。仿真结果表明,当电力系统受到干扰后,H∞鲁棒励磁控制器比传统的电力系统稳定(PSS)励磁控制器具有更强的抗干扰能力,并使电力系统在较短时间内恢复稳定。     

基于LMI的鲁棒负荷预见控制方法

提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒负荷预见控制方法。针对最优预见控制方法存在的鲁棒性较差的问题，论文首先引入保性能控制(GCC-Guaranteed Cost Control)的思想，并对其结论进行拓展，给出并证明了性能指标中加权矩阵为半正定时，最优保性能控制律的设计方法：进一步通过适当变换，把鲁棒负荷预见控制器的设计问题归结为求解一个LMI约束下的凸优化问题。仿真研究表明，该方法能够保证机组负荷控制系统不仅在满负荷下，而且在负荷变化时都具有稳定性和良好的控制品质。     

基于矩阵不等式的永磁同步电机鲁棒H∞控制

针对永磁同步电机(PMSM)的鲁棒H∞控制问题,构建了基于dq旋转坐标系的状态空间模型,通过静态解耦控制思想,将强耦合非线性的永磁同步电机模型转化为线性系统。设计了鲁棒H∞控制器,将控制器的求解问题转化为矩阵不等式可行解,利用线性矩阵不等式(LMI)工具箱求解得到永磁同步电机的调速过程的状态信息。仿真结果表明,与传统PI方式比较,采用鲁棒控制器的永磁同步电机系统响应速度快、控制性能优异、对负载变化不敏感,具有很好的鲁棒性,可满足设计要求。     

不确定离散时滞系统的鲁棒H∞控制

针对一类含有离散时滞的不确定参数线性系统,研究了鲁棒H8可靠控制器的设计问题.经过适当的状态变换,将原系统的鲁棒可靠镇定问题转化为另一个等价系统的鲁棒可靠镇定问题.根据Lyapunov稳定性理论,给出了系统存在稳定鲁棒可靠控制器应满足的一个矩阵不等式:同时给出了系统具有H8性能指标应满足的另一个矩阵不等式.将这一个矩阵不等式转化为一个线性矩阵不等式(LMIs)o鲁棒H8可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性都保持鲁棒可靠稳定,并且使系统具有指定H8范数的抗干扰抑制能力.     

船舶发电机分散励磁鲁棒控制器设计

为了提高船舶电力系统的抗干扰能力和稳定性,设计了分散励磁式船舶发电机系统的鲁棒控制器,建立了柴油机发电机组的数学模型,明确了模型中干扰项的物理意义。在将发电机组数学模型线性化并增广为广义受控系统后,应用H∞控制理论,设计了发电机的分散励磁鲁棒控制器,并应用线性矩阵不等式方法求解了控制器的解。通过仿真试验,比较了传统的电力系统稳定（PSS）控制器和分散励磁鲁棒控制器的控制效果,表明后者具有更好的抗干扰能力,提高了船舶电力系统的稳定性。     

柴油发电机-整流负载系统多变量变增益控制

柴油发电机-整流负载系统是一个多输入多输出的复杂非线性系统，柴油机速度和发电机励磁控制完全耦合。该文利用平均值建模的方法建立了该系统的非线性物理模型，该模型包括了柴油机、同步发电机的主要动态特性以及三相整流桥的非线性特性。该非线性模型进一步简化为带不确定性参数的线性变参数（LPV）形式，并基于稳定性定理提出了一种鲁棒变增益控制器的设计方法，其控制性能用H￥性能指标描述，控制器通过一组线性矩阵不等式（LMI）的数值求解得到。仿真结果表明，该控制器具有良好的跟踪和抗负载干扰性能。     

利用LMI技术设计多机系统TCSC鲁棒控制器

可控串联电容补偿器(TCSC)装设在高压线路上可改善系统的暂态稳定性,提高线路的传输容量。指出传统的H∞控制理论在电力系统中的应用需要计算Gamma迭代的优化问题,而线性矩阵不等式(LMI)技术为多个目标控制器的设计提供了新途径,设计指标与约束条件等可表达成LMI形式,可用有效的凸优化算法得到精确解答。提出了借鉴有极点区域配置约束的混合H2/H∞问题的LMI解法,设计了应用于多机系统的TCSC的鲁棒控制器。应用安德森3机9节点系统模型测试了所提方法的鲁棒性,在测试了小规模突发事件仿真、小规模突发事件的鲁棒TCSC控制器性能的结果后表明,TCSC控制器利用LMI方法可实现鲁棒稳定和快速反应。     

单元机组负荷非线性预测控制及其仿真研究

大型单元机组负荷控制系统存在着强耦合、非线性等特性,常规线性控制策略难取得满意的控制效果。为此,该文提出了一种新的基于模糊模型和免疫优化的非线性预测控制方法,将离线辨识到的全局模糊模型作为预测模型,然后利用实数编码的免疫优化算法在线实现非线性预测控制的滚动优化,给出每个采样时刻的最优控制量。该方法还可通过修正的遗传算子方便地解决控制量受限问题。通过对一个500MW单元机组负荷控制系统的仿真试验,验证了该非线性预测控制方法的有效性。     

Fast moving horizon state estimation for discrete-time systems with linear constraints

Fast moving horizon state estimation for nonlinear discrete-time systems affected by disturbances is addressed by means of imperfect optimization at each time instant based on few iterations of the gradient, conjugate gradient, and Newton algorithms. Linear constraints on the state vector are taken into account through a projection on the subspace associated with such constraints. The stability of the estimation error for the resulting scheme is proved under suitable conditions. The effectiveness of the proposed approach is showcased via simulation results in comparison with moving horizon estimation based on complete optimization and extended Kalman filtering.     

风储联合发电系统参与频率响应的模型预测控制策略

储能电池的柔性控制作用使其在参与电网调频方面具有优势,将风电和储能相结合,构成风储联合发电系统参与电网调频,具有协同增效的优势。为此,基于模型预测控制方法,提出风储联合调频策略。该策略在考虑风电场和储能各自约束条件的前提下,通过求解滚动时域最优控制问题协调了两者之间的出力分配,并使用滚动时域估计方法来实时估计电网的有功功率不平衡量,从而可根据更准确的系统状态信息来计算最优控制量。最后对提出的策略进行了仿真分析,结果表明该策略能够提高电网的调频性能。     

机炉协调系统的模糊增益调度预测控制

多变量锅炉-汽机协调系统的动态特性随着工况而变化，文中提出了一种新型的模糊增益调度预测控制策略来控制这个非线性过程。基于模糊集合理论建立了机炉协调系统的非线性离散全局模糊模型，并设计了一种基于全局模糊模型的新型扩展状态空间预测控制器。它能方便地处理控制作用的受限优化问题，同时它卓越的滚动优化能力又确保了机炉协调系统在全工况范围内的最优控制品质。仿真试验表明：文中所提出的全局非线性预测控制器在控制作用幅值、速率均受限的情况下仍具有满意的全工况负荷跟踪性能。     

Functional Predictive Control for Voltage Stability Improvements of Autonomous Hybrid Wind–Diesel Power System

This study investigates the application of the model predictive control technique for voltage stability of an isolated hybrid wind–diesel power system based on reactive power control. The proposed generation system mainly consists of a synchronous generator for a diesel-generator system and an induction generator for a wind energy conversion system. A static VAR compensator is used to stabilize load voltage through compensating reactive power. Two control paths are used to stabilize load bus voltage based on model predictive control. The first control path is used to adjust the total reactive power of the system by controlling the static VAR compensator firing angle. The second is proposed to control the excitation voltage of the synchronous generator. Model predictive control is used to determine t optimal control actions, including system constraints. To mitigate calculation effort and reduce numerical problems, especially in a large prediction horizon, an exponentially weighted functional model predictive control (F-model predictive control) is applied. The proposed controller was tested through step change in load reactive power plus step increase in input wind power. The performance of the proposed system with the proposed controller was compared with classical model predictive control; moreover, this scheme is tested against parameter variations.     

Robust multivariable predictive based load frequency control considering generation rate constraint

In this paper, a robust multivariable Model based Predictive Control (MPC) is proposed for the solution of load frequency control (LFC) in a multi-area power system. The proposed control scheme is designed to consider multivariable nature of LFC, system uncertainty and generation rate constraint, simultaneously. A constrained MPC is employed to calculate optimal control input including generation rate constraints. Economic allocation of generation is further ensured by modification of the predictive control objective function. To achieve robustness against system uncertainty and variation of parameters, a linear matrix inequality (LMI) based approach is employed. To validate the effectiveness of the proposed controller, time-based simulations on a three-area power system are performed and the results are then compared with PI controller. The results evaluation reveals that the proposed control strategy offers satisfactory performance in the presence of system constraint and provides robust performance for an extensive range of system uncertainty.     

一种非线性连续预测变结构控制方案

提出了一种非线性连续预测变结构控制方案,将非线性连续预测控制与滑模变结构控制结合起来。其控制器由针对对象标称非线性模型设计的连续预测控制器和针对对象不确定性设计的滑模变结构控制器组成。所提出的方案既具有变结构控制鲁棒性强的优点,又由于连续模型预测控制的引入使得变结构控制的“抖振”大大减小。应用于二自由度机械手轨迹跟踪控制,仿真结果表明了所提控制方案的有效性。     

考虑广域测量时滞的广义预测电网阻尼控制

针对大型电力系统模型的复杂性和时变性使得离线计算结果可靠度不高的问题,利用广域测量条件下数据实时同步高速采集的优点,将广义预测控制理论应用于电网阻尼控制系统,提出一种适用于广域测量条件的电力系统阻尼控制器设计方案,以实现系统的实时监测、滚动优化和反馈控制。该方案引入预估补偿器以克服远方反馈信号的时滞对控制性能的影响;通过在线辨识参数不断修正广义预测控制器模型和预估器参数进行优化控制,达到改善互联电网阻尼、抑制低频振荡的目的。基于EPRI 36节点系统和国内某实际电网的仿真试验结果证实了控制方法的有效性。