基于逆系统方法的非线性最优控制

基于逆系统方法和线性二次型调节器(LQR)最优控制理论,提出了非线性系统中控制器的一般设计方法,并验证了应用逆系统方法线性化后的线性系统的二次型最优状态调节控制的性能指标等价于原非线性系统的扩展二次型最优输出调节控制的性能指标,从而说明在线性系统下设计的最优控制器也是原非线性系统的最优控制器。同时,以电力系统为例,设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,该控制器的性能指标保证了发电机端电压的恒定和机组间的振荡最小。仿真结果表明,与常规控制器相比,非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更快地使系统的功角和电压趋于稳定。     

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。     

可控串补电容器非线性H∞鲁棒控制器的设计

为充分发挥可控串补电容装置的作用,提高电力系统暂态稳定性,基于状态反馈线性化方法和线性Ｈ∞控制理论介绍了一种非线性Ｈ∞鲁棒控制器的设计方法,这种设计方法对原非线性系统具有鲁棒最优性。同时依据该方法设计了电力系统ＴＣＳＣ的非线性Ｈ∞鲁棒控制器,并就其抗干扰性能和实用性进行了说明。     

SVC与发电机励磁的非线性状态PI协调控制

针对电力系统的强非线性和不确定性,运用非线性状态比例积分（PI）解控制直接对其非线性不确定对象设计了静止无功补偿器（SVC）与发电机励磁的协调控制器。该控制器避免了基于反馈线性化理论的非线性协调控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真计算表明,SVC与发电机励磁非线性状态PI协调控制器能有效地提高系统的暂态稳定性。     

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，而立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。     

用于静止无功补偿器的非线性状态PI控制器

针对电力系统的强非线性和不确定性,运用非线性状态PI控制直接对其不确定对象进行设计,能同时改善电力系统功角稳定和装设点电压动态特性的静止无功补偿器（SVC）,避免了基于反馈线性化理论的非线性SVC控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真计算表明非线性状态PI型静止无功补偿控制器能有效地改善系统的动态特性。     

基于ESO-backstepping的多机电力系统非线性鲁棒励磁解耦控制

通过构造扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对发电机励磁系统模型误差和不确定外扰进行动态补偿,并运用反步法对补偿后的模型设计非线性解耦控制律。由于该方法对系统模型的非线性部分有选择地利用ESO进行动态补偿,既避免了运用反步法设计时自适应参数的引入,又能充分利用系统的特性,减轻ESO的估计负担,有效地兼顾了控制器鲁棒性及控制精度这两方面的要求。仿真表明：该方法鲁棒性强,参数易于选取,与比例–积分–微分(proportion-integration- differentiation,PID)+电力系统稳定(power system stabilizer,PSS)控制器励磁控制器相比较,具有更为优秀的动态品质,方法简单有效。     

基于多目标进化算法的TCSC非线性控制器设计

提出了一种利用多目标进化算法设计可控串联补偿(TCSC)非线性稳定控制器的方案，设计目标是选取合适的控制器参数，达到提高电力系统暂态稳定性的效果。将非线性控制器反馈增益的选择归结为参数优化问题，并且在优化过程中同时考虑电力系统响应的多项性能指标。采用该方法优化的非线性控制器参数可以较有效地阻尼电力系统振荡。     

基于扰动估计观测器的非线性分散控制

为提高多机电力系统的稳定性,提出了一种新型的非线性分散控制器（NDC）。该控制器的设计是基于输入输出反馈线性化控制策略,并采用估计的状态和定义为一个虚拟状态的扰动来反映系统的非线性、不确定和各子系统的外部动态的综合作用。鲁棒滑动模态观测器被用来估计系统的状态和扰动。该控制器的设计不需要系统详细的知识,易于实现分散控制。3机系统的仿真结果表明了所提非线性分散控制器能有效地提高系统的稳定性。     

静止移相器的非线性L2增益干扰抑制控制

静止移相器既可以用于优化潮流,也可以提高系统的暂态稳定性。文中首先构造了含静止移相器的电力系统鲁棒模型,然后在耗散系统理论下,利用递推方法构造存储函数,从而推导出了一种非线性的L2增益意义下的干扰抑制控制器。这种控制器很好地反映了系统的非线性特征,并使系统对干扰到输出的L2增益有限。仿真结果表明在该控制器作用下,闭环系统能很好地抑制干扰,特别在大干扰条件下能很快恢复稳定。