基于自抗扰控制的火电厂主汽温控制系统及其参数整定

自抗扰控制器（ADRC）是通过改进经典比例积分微分（PID）控制的缺陷而形成的新型控制器,性能优良并且算法简单。针对火电厂过热汽温控制系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,为了提高控制系统的动态性能和鲁棒性,文中给出了主汽温的自抗扰控制方案,该控制方案不需要精确模型参数而实现干扰补偿。在电厂热工过程控制实时仿真平台STAR-90上,使用集散控制系统自身控制模块实现了自抗扰控制系统的构建,这对于工程实际应用具有重要意义。以某超临界600 MW直流锅炉发电机组仿真机的主汽温为对象,进行ADRC控制下的变工况、10%扰动和快速减负荷（RB）实时仿真试验。结果表明,用ADRC技术建立的过热汽温控制系统与PID控制系统相比,该系统对被控对象特性的不确定性和外部扰动具有较强的适应性和鲁棒性,具有优良的控制性能。     

高压直流输电系统的自抗扰控制方法

对象模型的不确定性和状态量微分信号难以提取一直是阻碍基于确定性模型的HVDC非线性控制方法投入实际应用的因素。文中将非线性自抗扰方法应用于HVDC系统的控制，利用非线性变换将HVDC详细模型进行反馈线性化，提出了基于非线性自抗扰控制的整流侧定电流和逆变侧定熄弧角控制方法。数字仿真表明，该控制方法适用于较大的模型不确定性和内外扰动，具有很强的鲁棒性。     

水轮发电机组励磁系统的自抗扰控制

为了进一步提高电力系统的稳定性，应用自抗扰控制（ADRC）理论对水轮发电机组励磁系统进行设计，将模型的外部扰动和不确定参数的变化作为系统的扩张状态进行实时观测并加以补偿，将输出量与给定信号的误差进行非线性组合，形成外环控制率。通过对三相短路故障状态的动态仿真，并与传统PID控制效果进行对比，结果表明ADRC系统响应快、超调小，对模型的不确定性及外部扰动具有更强的适应性和鲁棒性，进一步提高了系统的阻尼。     

非线性励磁控制中输出函数对系统性能的影响

发现在进行非线性系统的非线性控制设计时，状态方程中输出函数的选取对线性化以后系统状态方程的形式有很大的影响，进而影响到所设计的控制器性能。在此研究结果的基础上，改进了电力系统非线性控制器的设计方法，可以在统一的非线性控制设计框架下同时对多个状态量的性能指标提出要求，兼顾受控系统多个状态量的响应特性，使系统的动态性能和静态性能能够很好地协调，实现高性能的非线性控制。将改进的设计方法应用于发电机组的励磁控制，采用逆系统非线性控制原理设计了一种具有综合性能指标的非线性励磁控制规律。将所设计的多指标非线性励磁控制律用于单机无穷大电力系统的同步发电机组中进行仿真实验，其结果表明所提出的控制器不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。     

一种非线性自适应最优励磁控制器的设计

提出了一种非线性自适应最优励磁控制器。新的控制设计方法基于同步发电机的三阶双轴数学模型，其仅由代数运算实现的分散非线性反馈补偿律保证了系统在各种运行方式下具有足够的稳态调节精度。控制算法内置一个简单的在线自适应变增益策略以达到在各种工况下动态最优化控制的目的，通过求解闭环特征值优化问题来选取权矩阵的方法改善了系统受扰后的暂态响应性能。仿真计算结果表明，与传统的线性最优控制器相比，新的励磁控制器具有多方面优点。     

基于神经网络的自适应电力系统稳定器

为彻底解决常规自校正控制器中受控系统参数难以识别的问题，提出了一种可以根据受控系统运行工况自动调整控制参数的新型自适应控制。在这种自适应控制中，人工神经网络被用来对受控系统的运行状态进行辨识。根据系统辨识的结果，控制器可按照传统PID控制器的设计原则自动调整控制器参数，达到最佳的控制效果。根据所提出的原理，设计了一种变参数自适应PID型电力系统稳定器（NNPIDPSS）。将设计的NNPIDPSS用于单机-无穷大电力系统和具有多模振荡特性的多机电力系统，仿真结果表明了其有效性。     

模糊自适应PID控制器在水轮机调节系统中的应用

本文针对水轮机调节系统的参数非线性、时变性和模型不确定性设计了一种基于模糊推理的参数自适应PID控制器,并用Matlab对该控制器的稳定性和鲁棒性进行了仿真。仿真结果表明该控制器具有理想的动态和稳态性能,超调量、过渡过程时间等控制性能指标均优于传统PID控制器,能够满足水轮机调节系统对参数控制的要求。     

模糊自适应PID控制器在水轮机调节系统中的应用

本文针对水轮机调节系统的参数非线性、时变性和模型不确定性设计了一种基于模糊推理的参数自适应PID控制器,并用Matlab对该控制器的稳定性和鲁棒性进行了仿真。仿真结果表明该控制器具有理想的动态和稳态性能,超调量、过渡过程时间等控制性能指标均优于传统PID控制器,能够满足水轮机调节系统对参数控制的要求。     

风力发电机变桨系统非线性自适应鲁棒控制

针对风力发电机组在外界不定因素干扰下稳定性差的问题,通过自适应鲁棒控制方法,对风机功率输出稳定追踪问题进行了研究和验证。建立了具有不确定项的非线性数学模型,采用自适应鲁棒自调节的方法设计自适应律和控制器。实验证明风机系统在参数变化或受到外界干扰影响时,所设计的自适应控制器能使系统快速地追踪到期望曲线且比PID控制的精度高。     

UPFC控制的交互影响分析———可控参数域计算方法

在回顾和论述一般电力系统控制交互影响，特别是统一潮流控制器（UPFC）控制的交互影响这一问题研究的基础上，以装有UPFC的新英格兰10机39节点系统为研究对象，系统研究了UPFC的控制交互影响与控制器控制运行点之间的关系。为了在讨论UPFC的控制交互影响与控制器控制运行点之间关系的过程中，排除参数整定值这一因素的影响，提出通过分析计算UPFC的可控参数域随其控制运行点的变化，揭示了两者之间的相互联系。     

非线性状态PI励磁控制器

利用扩张状态观测器将原来的非线性系统变换成线性系统，然后用状态PI控制器的设计思想设计了非线性状态PI控制器；并将其用于发电机励磁控制，以解决电力系统的强非线性和不确定性问题，避免了反馈线性化非线性励磁控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得控制规律与系统运行点和网络结构完全无关，同时控制器结构简单。仿真计算表明，非线性状态PI励磁控制器对系统运行点和网络结构变化具有良好的适应能力，可以有效地改善系统的稳定性。     

高压直流输电系统换流站鲁棒自适应输出反馈控制

针对高压直流输电系统，设计了一种鲁棒自适应输出反馈控制器。首先，将高压直流输电系统换流站动态模型转换成用输入-输出表示的非线性系统。然后，利用自适应非线性阻尼项来抑制系统的非线性动态不确定性和未知有界扰动，应用Lyapunov稳定性理论构造出控制器和自适应参数的表达式。Lyapunov稳定性分析结果表明，文中所提出的控制器保证了闭环系统的稳定性。最后，将设计的控制器应用到一个3机直流输电系统中，仿真结果表明，与传统的PI控制器相比较，文中控制器可大大提高系统的稳定性和鲁棒性。     

大型水轮发电机组水门开度控制零动态设计方法

针对一类非线性非最小相位系统，利用微分几何控制理论，首先通过引入动态反馈对其扩维以获得稳定的零动态，然后采用标准的线性系统方法设计非线性控制器;进一步利用哈密顿 — 雅可比 — 贝尔曼方程和中心流形理论分别证明所设计控制律的最优性以及闭环系统的稳定性。结合水轮机调速系统模型，求得大型水轮发电机组水门开度非线性最优控制律。对川渝—华中电网的仿真结果表明，与常规控制器相比，所设计的调速系统控制律能够显著提高电力系统的暂态稳定性。     

汽轮发电机组轴系扭振的鲁棒非线性控制

提出将同步发电机及其励磁系统看做扭振励磁控制的执行元件，采用直接反馈线性化方法补偿其非线性因素，避免小偏差线性化模型的参数摄动问题，从而提高扭振励磁控制系统的鲁棒性。综合H_∞扭振模态观测器、独立模态空间鲁棒控制器和非线性反馈补偿律，提出一种轴系扭振的鲁棒非线性控制策略，在大范围工况下具有一致的全局性能，并且3个组成部分可以分别独立设计；另外，可以方便地与常规非线性励磁控制律综合在一起，而不影响后者阻尼低频振荡的性能。以一台300 MW汽轮发电机组第1阶扭振模态的阻尼控制为例，通过仿真验证鲁棒非线性控制器的性能优于常规线性控制器。     

可控串联电容补偿的模糊神经网络控制

在可控串联电容补偿控制中，针对电力系统模型及运行参数的不确定性，应用神经网络和模糊控制理论设计了非线性控制器。从线性最优控制器设计值中提取出经验规则，将模糊化后的变量引入神经网络结构，采用变尺度算法对网络参数优化，解模糊后得到反馈增益矩阵。仿真结果表明该控制器对系统静态稳定和暂态稳定均有良好效果。     

自整定模糊PID控制在电机控制系统中的应用

在参数自整定模糊PID控制器的基础上,利用模糊推理的方法实现了对PID参数的在线自动整定,并且将该控制器在电机调速系统中的应用进行了研究,实验结果表明,参数自适应模糊PID控制能使系统达到满意的控制效果,具有较好的应用价值。     

水轮机调速器的智能非线性PID控制

将PID控制、非线性控制、仿人智能控制相结合，提出了一种智能非线性PID控制器，并讨论了其结构和算法。它在大误差时采用强比例、弱积分，小误差时采用弱比例、强积分控制，具有参数自适应和结构自组织的特点。对水轮机控制系统的仿真，智能非线性PID控制器具有响应速度快、超调量小的特点，可有效地改善水轮机调速系统的动态性能和鲁棒性。由于所述控制器的参数调谐和控制策略切换是基于控制误差进行的，因此易于在工程实践中实施。     

±20 Mvar STATCOM采用当地输入信号的阻尼控制器设计

电力系统暂态稳定控制问题的难点是要解决一个具有强非线性、不确定性的大系统控制问题。在实际多机系统中暂态稳定问题多以多模振荡的形式出现，迭代自学习控制方法是一种有效的控制方法，该方法的关键是如何能实时在线地获得机电振荡主要频率的信息。文中用最小二乘法在线辨识用于补偿的戴维南等值阻抗，并利用Prony分析法计算当前系统主要机电振荡频率。基于辨识结果在线修正控制器的参数，使控制系统能在很短的时间内适应系统的变化。数字仿真结果证实了由于在线识别参数，系统的性能得到了改善。     

中储式钢球磨制粉系统的建模与控制策略

火电厂中间储仓式钢球磨煤机制粉系统具有多变量强耦合、大惯性、大迟延以及时变性等特性，长期以来难以投入自动控制，已成为电力行业自动控制研究的热点。分析了球磨机制粉控制系统的工作原理和任务、控制要求和控制难度，总结了近年来模糊控制、解耦控制、神经网络、自寻优控制、预测控制以及自抗扰控制等各种高级控制方法在球磨机制粉系统中的主要研究成果和应用情况，对各控制方法的优缺点、适用性、控制效果等进行了分析和评述，指出了制粉系统中控制策略和数学模型的发展趋势和研究热点内容，对进一步开展相关研究有一定的指导意义。     

参数自适应模糊PID控制器及其在水电机组调速器中的应用

由于水电机组调速系统控制对象———水轮机的运行工况在不断变化，描述水轮机动态特性的数学模型及引水系统的模型参数时刻发生变化，常规PID控制的应用受到限制。文中引入了模糊控制理论，使用参数自适应模糊PID控制器替代常规PID控制器，通过仿真结果显示，对水电机组过渡过程的控制具有明显的效果。