H∞电力系统稳定器的设计及其降阶

介绍了H∞鲁棒控制理论的基本原理，并将其应用于电力系统的稳定器PSS（Power System Stabilizer)的设计，克服了传统PSS鲁棒性差的缺点。由于直接设计出的控制器阶数较高，采用了一种基于Gram矩阵的均衡降阶方法，降阶后的控制器仍保持了良好的控制效果。为了进一步说明H∞PSS的优点，针对一个具体的单机无穷大系统进行PSS设计，并将H∞PSS与传统PSS进行比较，给出了几组仿真试验的结果，在正常运行条件下、在系统变为弱联系时，在输出功率变化时，发电机受到脉冲干扰的时域响应曲线，仿真结果表明H∞PSS能够在较大的运行范围内抑制振荡，显示了良好的鲁棒性。     

TCSC的H2/H∞控制器设计

基于直接反馈线性化和鲁棒H2／H∞控制理论研究了TCSC的控制设计，对具有TCSC的单机一无穷大系统，建立了含不确定因素的数学模型，采用LMI(线性矩阵不等式)方法，利用MATLAB／LMI工具箱得出H2／H∞控制律。分析表明这种控制方法兼有鲁棒性能和最优性能，提高了电力系统的稳定裕度及传输功率。     

H∞滑模鲁棒励磁控制器设计

电力系统的鲁棒励磁控制模型具有非线性和不确定性等特点。并且，其不确定不性满足匹配条件。该文结合反馈线性化、H∞干扰抑制和滑模变结构控制，利用反馈线性化技术，将鲁棒励磁控制模型转化为线性不确定模型；利用H∞干扰抑制技术，获得了具有抑制满足匹配条件干扰能力的动脉滑动模态；利用滑模变结构控制，获得了具有完全抑制满足匹配条件干扰的控制律。并设计了H∞滑模鲁棒励磁控制器。仿真结果表明：文中所设计的控制器能够有效地稳定电力系统。     

一种混合系统的H∞等价离散化

利用算子分解法，对采样系统H∞等价离散化中系统输入输出空间有限维化给出了新的证明，以一种新方法解决了一类混合系统在H∞控制意义下等价的离散问题。首先对文中所用的算子分解作了详细的阐述，然后用其证明所需的结论。相比之下，该方法更加直观，简单。     

矩阵二阶系统的H∞观测器设计--一种参数化方法

利用一种完全参数化的设计方法,直接在矩阵二阶系统的框架下研究不确定性矩阵二阶系统的H∞观测器设计问题,目标是使观测过程在保持鲁棒稳定并达到期望的动态特性的同时,还能使得外部干扰到误差状态的传递函数的H∞范数小于事先给定的上界数值。基于矩阵二阶系统的Sylvester方程的完全参数化解,通过一组设计参数建立了观测器的所有增益矩阵以及观测器系统矩阵的左特征向量的完全参数化形式。并在此基础上,将H∞范数的上界约束条件转化成一个等价的约束设计参数的条件。该方法能够提供所有的设计自由度,有很强的应用价值。最后通过一个弹簧质量系统表明此方法的有效性。     

利用降维状态观测器离散系统的鲁棒容错控制

研究了线性离散不确定系统的鲁棒容错控制问题。针对线性离散控制系统存在不确定性和传感器失效的情况，利用降维观测器估计系统的状态，并基于估计的状态构成鲁棒容错控制律。给出了闭环系统具有鲁棒容错特性的充分条件。数值算例表明了算法的有效性。     

三相PWM整流器H∞鲁棒控制器设计

三相PWM整流器普遍采用双闭环PI控制策略.在此针对电流环特点,设计了一种H∞鲁棒控制器.基于d,q轴旋转坐标系下PWM整流器的数学模型,选择适当的状态参数,建立了满足H∞鲁棒控制标准型的增广状态方程.依据H∞鲁棒控制的原理,定义评价信号,通过求解Riccati不等式,得到H∞鲁棒控制器.仿真和实验证明了所提方法的可行...     

矢量控制感应电动机H∞磁通观测器研究

转矩环和磁通环的解耦控制是矢量控制性能的保证,而解耦控制的精度取决于磁通观测器定向于电机实际磁通的精度.本文在分析电机参数不确定性的基础上,建立了考虑铁损的感应电动机全阶H∞磁通观测器.考虑磁通变化并采用增益规划控制设计线性时变系统的综合观测器,推导出不确定性与观测器误差的传递函数,通过配置观测器的极点区域提高H∞磁通观测器的动态性能,求解线性矩阵不等式得到H∞磁通观测器的反馈阵.建立实验系统,通过改变电机磁通幅值与电流模型对比了两种观测器的鲁棒性.     

H∞设计中奇异问题的处理

以Ｓ／ＫＳ问题为例分析了奇异问题的几种处理方法。指出权函数中有虚轴极点时可采用摄动的方法来处理，若对象中有虚轴极点则不能用这种摄动法。采用ＬＭＩ法虽然可直接处理奇异问题，但需另外设法控制靠近虚轴的极点。处理奇异问题的有效办法是扩展Ｈ∞控制，但是增加了求解问题的复杂度。     

非线性H∞励磁控制器的设计

对单机－无穷大系统进行非线性H∞励磁控制器的设计，应用直接反馈线性化方法，直接指定虚拟控制量，简化了计算，采用Δδ，Δω，ΔPe和ΔVt的积分量为状态变量，以同时改善电力系统的稳定性和调压精度：应用H∞控制理论和MATLAB的μ－综合工具箱完成权函数失成化，直接解决鲁棒控制设计；对控制律进行实用化处理，并利用Powersys工具箱进行了仿真分析，收到了较好的效果。     

浮船坞控制系统的标准H∞控制研究

以船舶上墩或下水的重要平台--浮船坞为研究对象,通过对浮船坞系统的特性分析,给出了建立浮船坞系统数学模型的流程图以及10万t浮船坞的控制系统模型.阐述了鲁棒控制中的标准H∞控制算法,并采用该算法中的基于Riccati不等式状态反馈标准H∞控制器设计方法,对浮船坞控制系统进行了理论探讨和仿真研究.仿真结果表明,标准H∞控制对浮船坞这样的多变量强耦合的系统有较好的控制效果.     

H∞离散化的MATLAB程序

提升技术现已成为采样控制系统分析和设计的主要工具。系统提升后成为一离散系统，其H∞范数与原采样系统的L2诱导范数是等价的，故称为H∞离散化。提升计算包括矩阵的指数和积分运算，一般是很复杂的。本文给出了利用MATLAB的提升算法，算法简单可靠；同时还给出了求取等价系统H∞范数γ值的二分法并配有算例。     

高压直流输电系统的H2/H∞附加控制器设计

基于直接反馈线性化和H2／H∞控制理论,研究交直流联合输电系统中高压直流输电（HVDC）系统的附加控制器设计,时含有交直流联络线路的两区域系统建立了鲁棒控制模型,采用线性矩阵不等式（LMI）方法,利用MATLAB软件的LMI工具箱得出H2／H∞控制律。仿真表明这种控制方法兼有鲁棒性能和最优性能,提高了交流输电系统的稳定性。     

船舶电站柴油机最小熵H∞调速控制器的设计

为了提高柴油机调速系统的动态精确度,抑制负荷的扰动,提出了一种基于最小熵H∞控制理论的鲁棒调速控制策略.该控制策略从熵的角度将H2最优控制和H∞最优控制结合起来,以闭环系统的熵函数为目标函数,据此设计的调速器具有良好的鲁棒性和快速的动态性能.仿真结果表明,在系统模型不确定的情况下,与H∞最优控制相比,最小熵H∞调速控制器可有效地改善系统的动态性能并抑制外部干扰对系统的影响,提高了船舶电力系统频率的稳定性.     

多机系统TCSC多目标H∞控制器设计

在电力系统中装设可控串联补偿（ＴＣＳＣ）可以改善系统的暂态稳定性,动态性能,以及提高远距离联络线的传输能力,为了更好地利用该装置,文中应用直接反馈线性化和Ｈ∞控制理论,设计了一种多机系统ＴＣＳＣ多目标Ｈ∞控制器,该控制器的变量均为局部可测量,从而具有工程实用性,两机系统的仿真结果表明,采用该控制器可以满足系统功能稳定性,频率稳定性,控制系统消耗能量最小等多项目标,同时,该控制器可以抑制干扰,很好地     

励磁系统的H2/H∞保性能控制器

基于H2/H∞保性能控制理论和直接反馈线性化研究了单机-无穷大电力系统的励磁控制器设计.建立了含不确定因素的数学模型,采用解线性矩阵不等式(LMI)方法,利用MATLAB/LMI工具箱得出发电机励磁的H2/H∞保性能控制律.分析表明这种控制方法兼有鲁棒性能和最优性能,使H∞控制具有较小的保守性,提高了电力系统的稳定性,并能满足电压精度的要求.     

统一潮流控制器的H∞鲁棒控制器设计

基于H∞控制理论，运用混合灵敏度方法设计了UPFC的H∞鲁棒控制器。仿真表明：UPFC的H∞控制具有比线性最优控制更好的动态品质，并使系统具有较强的鲁棒性和稳定性。     

分段线性化模型的降阶观测器及其应用

本文针对调速系统非线性模型计算量大,在单片机或STD总线上无法实现的缺陷,提出了分段线性化模型。作者在全面分析了现有状态观测器的基础上,提出了分段线性化模型状态观测器的设计方法;並把该方法应用到高速电经纬仪调速系统中,得到满意的结果;从而证实了该方法的有效性。     

并联型有源滤波器H∞控制设计

在并联型有源滤波器的控制过程中,前馈控制能够快速跟踪负荷波动,但需要精确的模型和参数。为了消除前馈控制指令与理想控制指令之间误差对补偿效果的不利影响,首先建立了并联型有源滤波器的数学模型。在此基础上,将误差看作是对控制系统的外部干扰,然后基于H∞控制理论,设计了并联型有源滤波器的鲁棒控制器。对于给定的干扰抑制比,通过求解Riccati方程即可得到相应的反馈参数;在Riccati方程有正定解的前提下,干扰抑制比越小,闭环系统的干扰抑制能力越强。该控制器补偿效果良好,同时还可保证闭环系统的稳定性。仿真分析表明,在所提控制器的作用下,无论是在稳定负荷还是在负荷突变的条件下,有源滤波器都有较好的补偿效果。     

H∞控制器的LMI算法分析

用线性矩阵不等式（LMI）法设计H∞控制器时目前存在数种方法／算法。本文分析了各种算法的求解思路和特点，给出了它们与MATLAB软件中相关函数的关系，指出应用线性化变换所得的hinfmix（）函数更适合于多目标问题。文中并用算例对比了几种函数的设计功能。