非线性控制理论在电力系统中应用综述

综述了非线性控制方法在电力系统中的应用。分别对基于微分几何理论的反馈线性化方法（包括输入对状态反馈线性化和输入输出反馈线性化方法）、直接反馈线性化方法、非线性变结构控制和基于Lyapunov综合方法等几种主要方法在电力系统非线性控制中的应用加以讨论。最后指出了仍然存在的技术难题,展望了有价值的研究方向。     

基于变学习速率神经网络的滑模智能PSS的设计

以电力系统的非线性模型为基础，依据滑模变结构控制理论和神经网络的知识，提出了一种多机电力系统神经网络滑模变结构PSS的设计方法。计算机仿真研究表明，神经网络滑模变结构PSS不仅可以有效地改善系统的动态特性，而且能够在较宽运行范围内为系统提供良好的阻尼，提高了电力系统的稳定性。     

多机电力系统的滑模智能PSS设计

以电力系统的非线性模型为基础 ,依据滑模变结构控制理论和神经网络的知识 ,提出了一种多机电力系统神经网络滑模变结构PSS的设计方法。计算机仿真研究表明 ,神经网络滑模变结构PSS不仅可以有效地改善系统的动态特性 ,而且能够在较宽运行范围内为系统提供良好的阻尼 ,提高电力系统的稳定性。     

电力系统功角稳定的非线性控制方法综述

随着大规模互联电网的高速发展,电力系统功角稳定问题日益突出,传统的线性控制器已经不能满足电力系统安全稳定的需求。为克服这一问题,科研工作者和工程技术人员积极地将各种非线性控制方法引入到功角稳定控制中,开展了广泛而有意义的研究。本文系统地总结了映射线性化法、Lyapunov直接法、鲁棒控制、自适应控制、变结构控制等非线性控制方法在电力系统功角稳定控制中的应用情况,讨论了各自的优势及存在的缺陷。最后,对有价值的研究方向进行了展望。     

变结构控制理论及在电力系统中的应用

介绍了变结构控制的基本概念,变结构系统中切换曲面的设计方法,变结构系统的品质和趋近律以及非线性系统的变结构控制理论。最后介绍了非线性变结构控制理论在电力系统中的应用。     

大型同步发电机变结构励磁控制

本文提出了一种非线性变结构励磁控制器,它结合了非线性微分几何方法及变结构控制理论的优点,针对单机－－无穷大系统进行静成及暂态稳定的仿真分析,并与非线性最优励磁控制方式比较,仿真结构表明,非线性变结构控制给邮较满意的动态响应特性和较好的鲁棒性。     

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。     

非线性变结构控制理论及在电力系统中的应用

系统地介绍了变结构控制的基本概念，包括各种形式的趋近律，切 换函数的设计方法，非线性系统的变结构控制理论。最后简要地介绍了非线性变结构控制 理论在电力系统中的应用方法。     

SVC与发电机励磁的非线性变结构协调控制

针对电力系统的强非线性和不确定性特点及精确反馈线性化的不足,引入自抗扰控制技术设计了能同时改善电力系统功角稳定和电压动态特性的静止无功补偿(SVC)与发电机励磁的变结构协调控制器。扩张状态观测器的动态补偿作用不仅使励磁控制与SVC控制实现解耦,而且使二者均能实现当地信号控制。仿真结果表明提出的非线性鲁棒变结构协调控制器能有效地改善系统的动态稳定性。所设计的控制器对系统运行点和网络结构的变化具有良好的适应性和鲁棒性。     

电力系统稳定性非线性控制方法综述

介绍电力系统稳定性非线性控制的方法及其特点,分别对基于微分几何理论的反馈线性化方法、直接反馈线性化方法、逆系统方法、Lyapunov直接法、非线性控制、Backstepping控制、变结构控制、自适应控制、混沌、分叉控制和智能控制等主要方法在电力系统非线性控制中的应用进行了阐述,指出了目前电力系统非线性控制存在的问题,并对以后的研究方向作了展望。     

基于非仿射非线性模型的静止无功补偿控制器设计

对于含静止无功补偿器的单机无穷大系统建立了非仿射非线性模型。然后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控制规律的控制器。最后通过仿真结果说明了所设计控制器的有效性。     

永磁直线同步电机滑模最优控制

为了解决永磁直线同步电机（PMLSM）运行过程中对系统参数摄动及负载扰动等不确定因素敏感的问题,提出利用滑模变结构控制和最优控制相结合,实现PMLSM高性能鲁棒控制。首先,利用线性二次型最优控制方法来确定系统的反馈增益和控制律;然后,利用滑模变结构控制理论改进最优控制律,保证最优控制过程的鲁棒性,从而设计出滑模最优控制器。仿真结果表明,滑模最优控制与传统PI控制相比具有更好的动态稳定性,对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

双向脉冲变频控制的直线电动机研究与设计

设计一种双向脉冲变频控制的直线电动机,该种直线电动机同国内外现有的直线电动机相比在驱动方式和结构上进行了创新,由双向脉冲变频电源控制,利用该原理成功设计了一种用于工业计量中的往复泵驱动器。该种直线电动机特点是结构简单,通过适当改变动力头的结构,可以设计开发出多种产品。     

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。     

Optimal Linear Control of Modular Multi-Level Converters with a Prescribed Degree of Stability

Abstract

In this paper, a new control approach using an optimal linear control with prescribed degree of stability for modular multi-level converters (MMC) is presented and analyzed. The proposed controller relies on a linear quadratic regulator with integral action which brings the ability of state variable reference tracking for modular multi-level converters. Since MMC is a complex system with several state variables, a unified control system design for this system is vital. The proposed controller of this study is designed to obtain wider stability margin thanks to the implementation of prescribed degree of stability concept to minimize the quadratic performance index of the control structure. By means of this method, the poles of the closed-loop system will be shifted to the desired places in the left half side of the S-plane. The main advantages of this control strategy compared to previous methods are that it will be possible to control the state of energy for each phase separately, while there will be superior tolerance to nonlinearities and the enhanced stability margin with less sensitivity to plant-parameter variations. The performance of the designed controller is verified through MATLAB^TM simulations (The MathWorks, Natick, MA, USA) with the nonlinear model of MMC.     

Discontinuous pole assignment control of uncertain systems using only input/output measurements

This paper deals with the combined use of continuous and discontinuous adaptation mechanisms in order to control uncertain linear time-invariant systems described by I/O relationships. the complexity of the combined schemes proposed in the literature up to now relies on both the complexity of the underlying linear structure, i.e. the structure of the controller designed under the assumption of perfect knowledge of the plant parameters in order to attain the prescribed control objective, and the complexity of the additional scheme which needs to be introduced in the uncertain case so as to guarantee the stability of the relevant error equation as well as the convergence of the adjusted parameters. In the present paper it is shown how, by choosing a pole assignment control objective, it is possible to conceive a new combined variable structure-adaptive control scheme which on the whole results in being simpler than those previously proposed in the literature.     

基于新控制律的永磁直线同步电动机滑模控制

针对永磁同步直线电动机(PMLSM)伺服系统的推力波动及滑模变结构控制(SMVSC)的"抖振"问题,结合神经网络的自学习和自适应不确定性系统动态特性的能力,设计了基于神经网络推力观测器的新型控制律滑模控制算法,实现了对推力扰动的补偿,且大大削弱了推力波动及系统的抖振现象,同时在切换控制部分加入改进积分环节来进一步消除系统的稳态误差和系统抖振。仿真结果表明,该方案能提高系统对参数摄动和外在扰动的鲁棒性。     

开关磁阻电机直接转矩滑模变结构控制

开关磁阻电机非线性、强耦合的特点,使传统的控制方法已很难达到满意效果。基于此,介绍了一种三段式分段线性切换线的滑模变结构控制法。该方法与常规的滑模变结构控制法不同,采用的三段式切换线使电机从一开始便运行在滑模线上,确保了系统滑动模态的能达型。该方法主要特点是控制简单,易于实现。仿真结果表明其能够对给定转速快速、稳定地跟踪,具有良好的适应性和鲁棒性。     

关于交直流并列输电系统的控制策略研究

提出了一种针对交直流并联输电系统的非线性变结构控制方法.它使用状态反馈精确线性化的方法,将该非线性系统线性化为一个完全可控的线性系统,再结合变结构控制理论,即利用滑动模态对系统的摄动和外部干扰的不变性,设计了非线性变结构控制器.仿真结果表明,非线性变结构控制可以有效地调节直流线路的传输功率,保证交直流系统的稳定性.     

考虑永磁磁链谐波影响的直线永磁无刷直流电机矢量控制方法

针对直线永磁无刷直流电机(linear permanent magnet brushless DC motor,LPMBDCM)电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制,该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程,得出了任意反电动势(back-electromotive force,BEMF)波形表面式永磁(surface- mounted permanent magnet,SPM)电机的矢量控制原理：定向控制电流矢量于永磁磁链导数矢量方向,通过控制电流矢量长度可获得最大效率线性推力(或转矩)控制。考虑永磁磁链谐波对永磁磁链导数矢量幅值及相位的影响,通过引入d￠q￠轴坐标系,提出一种id￠=0的非正弦波BEMF SPM电机矢量控制新方法,结合齿槽前馈补偿可以实现非正弦BEMF SPM电机的最小推力纹波最大效率控制。建立了基于有限元的LPMBDCM 精确相变量模型,对比脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流控制、id￠=0矢量控制的仿真效果,验证了该文方法的有效性。id￠=0矢量控制为非正弦波BEMF SPM电机提供了一种高性能控制新方法。