基于LMI的永磁同步电机鲁棒H∞自补偿滑模控制

针对传统矢量控制方案由滑模增益选择保守造成抗负载扰动与参数摄动等不确定因素的鲁棒性差的问题,设计了基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H_∞滑模速度控制器和电流控制器。在速度控制器设计中,将求解H_∞状态反馈控制器增益问题转化为求解具有约束条件的LMI问题,从而求出H_∞状态反馈控制器增益,构成滑模面。在此基础上,设计出基于范数有界的滑模控制律,使系统状态可以实现有限时间内到达所需滑模面。在电流控制器设计中,同理设计出滑模面与滑模控制律,对于滑模控制律中的复合项采用自适应方式进行估计,消除了滑模开关增益选择的保守性。仿真与实验验证了所提控制策略的有效性。     

不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞状态反馈控制

针对一类不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞控制问题,采用线性矩阵不等式的方法通过选择适当的lyapunov函数,得到了自治系统的鲁棒渐进稳定的充分条件。推导出了闭环系统鲁棒渐近稳定的充分条件,并设计了无记忆性H∞状态反馈控制器,使得对于所有允许的不确定性,闭环系统鲁棒渐近稳定且具有给定的H∞性能指标。给出了控制器存在时滞相关的充分条件,且控制器参数能够通过求解线性矩阵不等式得到,对于一个高阶的数值仿真系统,通过对线性矩阵不等式的求解可以得到最优H∞性能指标,及相应不等式的解。仿真证明了该设计方案的有效性。     

不确定中立时滞系统的鲁棒H∞控制

研究了一类具有范数有界不确定性中立时滞系统的鲁棒H∞控制问题。利用线性矩阵不等式(LMI)方法，给出了在状态反馈作用下，不确定中立时滞系统鲁棒可镇定且具H∞范数界的充分条件。并且基于此条件给出了无记忆状态反馈鲁棒H∞控制器设计方法。鲁棒H∞控制器保证闭环系统鲁棒稳定且满足给定的H∞范数约束条件，并可通过求解相应的线性矩阵不等式(LMI)得到。最后，数值算例说明了方法的可行性。     

基于多求和不等式输出反馈Lyapunov判据的时变时滞电力系统二次调频控制

电力系统使用通信网络进行动态调频时引起的时滞问题会对系统稳定性造成很大威胁。针对负荷频率控制中的网络化时滞问题,建立考虑时变时滞特性的负荷频率控制离散化状态空间模型。采用多求和不等式,构造一种具有低保守性的Lyapunov稳定判据来求解区间时变时滞负荷频率控制(load frequency control,LFC)系统的稳定裕度。在此基础上,推导时滞相关输出反馈增益的线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)准则来设计二次调频控制器参数。仿真结果表明,该文所提出的稳定判据能够求解更大的时滞稳定裕度,具有较低的保守性。所提出的控制器设计准则能够快速求解时变时滞下输出反馈增益,有效抑制小扰动下系统的频率振荡,使系统具有时滞稳定性。     

基于新积分不等式的时滞负荷频率控制系统稳定性分析

该文研究了具有时变时滞和负荷扰动的负荷频率控制系统的稳定性问题。首先，构造新的增广向量和具有多重积分项的Lyapunov-Krasovskii泛函，建立不同变量间的耦合关系；其次，为了与所构造的泛函紧密配合，提出基于时滞相关矩阵和自由矩阵的积分不等式及基于时滞相关矩阵的反凸组合不等式，对泛函导数进行更精确的估计，从而得到具有较小保守性的负荷频率控制系统的稳定性判据；最后，通过对典型二阶时滞系统和单区域时滞负荷频率控制系统进行仿真分析，验证了所得的稳定性判据具有较小保守性，并分析了负荷扰动和控制器参数对系统时滞上界的影响。     

基于事件触发的电力系统H∞优化控制

针对大规模集中用电导致电力系统负荷端激增从而影响电力系统稳定性的问题,提出一种基于事件触发的H_∞优化控制方式。本文采用扇区法对单机无穷大电力系统进行线性化处理,之后通过模糊逻辑建立电力系统的T-S模糊模型。通过事件触发理论和模糊逻辑利用并行分布补偿(parallel distribution compensation,PDC)的方法设计系统控制器。H∞优化控制相比于传统的控制方法提高了系统的稳定性及抗干扰能力,因此本文根据李雅普诺夫稳定性理论和H∞优化控制理论,基于线性矩阵不等式(linear Matrix Inequality,LMI),给出了保证单机无穷大电力系统闭环渐进稳定的充分条件,并采用MATLAB仿真软件对系统进行仿真,从而证明稳定条件的存在。     

计及时滞影响的静止无功补偿器的H∞控制

研究了计及时滞影响的静止无功补偿器(SVC)的H∞控制,采用解线性矩阵不等式(LMI)方法,利用MATLAB/LMI工具箱设计了SVC时滞系统的H∞控制器。仿真及分析表明,所设计的控制器具有很好的对时滞的不敏感性,可以抑制外部干扰,提高电力系统的稳定性。     

计及时滞影响的电力系统稳定器的H∞控制

研究了计及时滞影响的电力系统稳定器(PSS)的H∞控制。基于H∞鲁棒控制理论和线性矩阵不等式处理方法,利用Matlab/LMI工具箱,以联接到远方系统的发电机为例,进行了时滞系统PSS的H∞控制器设计。应用Pade逼近法近似时间延迟,采用Matlab/Simulink技术进行数字仿真。仿真及分析表明,所设计的PSS具有很好的对时滞的不敏感性,可以抑制振荡,提高电力系统的稳定性。     

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。     

计及时滞影响的电力系统稳定器的H∞控制

研究了计及时滞影响的电力系统稳定器(PSS)的H∞控制.基于H∞鲁棒控制理论和线性矩阵不等式处理方法,利用Matlab/LMI工具箱,以联接到远方系统的发电机为例,进行了时滞系统PSS的H∞控制器设计.应用Pade逼近法近似时间延迟,采用Matlab/Simulink技术进行数字仿真.仿真及分析表明,所设计的PSS具有很好的对时滞的不敏感性,可以抑制振荡,提高电力系统的稳定性.     

变时滞影响下广域电力系统的H∞控制

针对大规模互联电力系统中时滞和干扰现象对系统运行造成的影响,研究了变时滞影响下广域电力系统H_∞控制问题。首先,构造新的增广向量和包含更多时滞信息的Lyapunov-Krasovskii泛函。然后,利用Wirtinger积分不等式、基于辅助函数的二重积分不等式和凸组合等方法对求导后的泛函进行估计,得到了具有较小保守性的稳定性结论。在此基础上,设计了无记忆的H_∞状态反馈控制器。并提出一种分步线性化的方法,将H_∞控制器存在性条件转化为严格线性矩阵不等式的形式。最后通过仿真验证了该方法可以扩大系统的稳定运行区域,控制器具有良好的控制效果。     

时滞相关滑模L2-L∞控制非线性不确定系统

针对一类非线性不确定时滞系统,依据变结构控制理论,设计了时滞相关滑模控制器使系统状态到达并保持在预先设计的比例-积分型滑模面上。在此基础上设计了无记忆L2-L∞状态反馈控制器,应用线性矩阵不等式方法,给出了系统滑动模态鲁棒渐近稳定且具有L2-L∞扰动衰减水平γ的时滞相关充分条件。应用锥补线性化方法将非凸可行性求解问题转化为受线性矩阵不等式约束的序列最小化问题。结合数值实例,通过时滞相关滑模控制器使系统状态稳定在给定的滑模面,应用Matlab中的LMI（Linear Matrix Inequation）工具箱求解得到了状态反馈控制器,并应用该状态反馈控制器使系统滑动模态鲁棒渐近稳定,且具有L2-L∞扰动衰减水平γ,证实了该方案的可行性。     

柔性直流附加鲁棒阻尼控制器设计

针对包含柔性直流(VSC-HVDC)的交直流互联系统区间低频振荡现象,提出把基于线性矩阵不等式的多目标控制方法应用到柔性直流附加控制中。具体包括运用最小二乘旋转不变方法(TLS-ESPRIT)辨识出系统降阶模型,综合考虑控制器的鲁棒性和控制代价,设定多目标函数,设计出H₂/H_∞多目标鲁棒附加阻尼控制器,并设计传统极点配置控制器进行比较。在PSCAD/EMTDC中搭建包含柔性直流的四机两域电磁暂态模型,特征值分析和时域仿真结果表明:在系统内部参数发生较大变化情况下,多目标鲁棒阻尼控制器具有更好的阻尼特性,并兼顾了控制器的控制代价。     

基于H∞非线性控制器的电动汽车无线充电系统的副边控制设计与参数优化

针对电动汽车动力电池组的变电压间歇充电的快速充电模式,提出一种基于H_∞非线性控制器的SP型磁耦合谐振式无线电能传输（MCR-WPT）系统副边控制方法。该方法首先基于SP型MCR-WPT系统的数学模型分析其拓扑输出电压特性,确定副边控制策略,并针对副边DCDC变换器设计H_∞非线性控制器;然后利用多目标多约束算法（NSGA-Ⅱ）对实现变电压间歇充电的控制器参数进行自动寻优,有效提高了闭环系统的上升时间、稳态误差及对参数扰动的鲁棒性;之后,对Buck变换器进行抗干扰仿真和系统变电压间歇充电特性仿真,仿真结果证明系统能够实现变电压间歇充电,并具有强鲁棒性和良好的动态响应;最后,设计系统的输出特性实验,实验结果证明该文提出的H_∞非线性控制器及其参数优化的有效性。     

时滞T-S模糊广义系统鲁棒H∞控制

针对控制系统中的时滞会导致系统的不稳定和较差的系统性能,研究了时滞T—S模糊广义系统的鲁棒稳定性问题、鲁棒镇定性问题以及基于状态反馈的鲁棒H∞控制问题,给出了时滞T—S模糊广义系统的正则、无脉冲和渐近稳定的定义;依据Lyapunov理论,证明了使闭环系统渐近稳定并且具有适当的H∞性能指标的充分条件,用线性矩阵不等式方法,表示了这些充分条件,从而可以通过解矩阵不等式容易地获得状态反馈增益矩阵。算例说明所提方法有效和可行。     

考虑时滞影响的可控串联电容补偿器的H∞控制

对存在于广域测量系统时滞影响的可控串联电容补偿器的H∞控制进行了研究,说明利用线性矩阵不等式进行H∞控制器设计的方法。仿真及分析表明,所设计的控制器具有很好的、对时滞的不敏感性,可以抑制外部干扰,保持电力系统的动态稳定。     

计及时滞影响的广域附加阻尼控制

针对广域测量信号的时滞对系统动态性能的不利影响,提出了一种电力系统广域附加区间阻尼控制器设计的直接迭代方法。由已知的线性矩阵不等式定理,推得一种作为时滞系统渐近稳定性判据的基于状态反馈的矩阵不等式定理。利用变量替换法,将定理中的非线性矩阵不等式转变为线性矩阵不等式,进而将阻尼控制器设计转化为隶属于线性矩阵不等式的锥补问题并进行迭代求解。该方法可直接获得状态反馈控制矩阵,并具有良好的收敛性。测试系统的仿真结果表明,广域附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,能够较好地抑制区间振荡。     

基于H ∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制

微网中高比例风力、光伏发电的输出功率具有随机性、波动性,同时负荷功率具有随机时变性,这些特性易引起微网中频率波动。微网运行方式的改变,将导致网络等值参数和运行参数的变化。针对交直流混合微网中频率波动及控制对象参数摄动的问题,提出了一种基于H_∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制方法,控制交流区域频率并使之保持稳定。通过将实际控制问题转换为混合灵敏度问题,构建S/R/T函数,设计了频率鲁棒控制器,增强了频率对参数摄动的鲁棒性。通过将鲁棒控制问题转换为用Riccati方程表示,利用线性矩阵不等式方法求解该方程得到H_∞频率控制器。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证了所设计频率控制方法的正确性和可行性。     

传感器失效不确定时滞系统指数稳定H∞可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定线性系统,研究了在传感器发生故障情况下系统指数稳定鲁棒H∞可靠控制器设计问题。通过状态变换,将原系统的鲁棒可靠指数稳定问题转化为另一个等价系统的鲁棒可靠稳定问题,根据Lyapunov稳定性理论,推导出系统存在指数稳定可靠控制器应满足的矩阵不等式和系统具有H∞性能指标应满足的矩阵不等式,并将其转化为两个线性矩阵不等式,给出了状态反馈控制器的设计方法。该方法设计的指数稳定鲁棒H∞可靠控制器,使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及一个预先指定传感器子集中任意传感器失效都能够保持鲁棒指数稳定,并使系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力。仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性。     

考虑时滞影响的汽轮发电机汽门开度的广域H∞控制

研究了汽轮发电机汽门开度的广域H∞控制,讨论利用线性矩阵不等式进行H∞控制器设计的方法及步骤,除考虑时滞影响外,还计及了外部扰动和建模误差等不确定因素。以联接到远方系统的汽轮发电机为例,进行了存在广域测量系统时滞影响的发电机汽门的H∞控制器设计。所设计的控制器具有很好的对时滞的不敏感性,并可以抑制外部干扰,保持电力系统的动态稳定。