STATCOM保性能控制器设计

利用H2/H∞保性能控制理论和直接反馈线性化,给出了具有参数摄动的静止无功发生器(STATCOM)的非线性控制模型。采用LMI方法得出H2/H∞保性能控制规律。利用Matlab软件得出其控制律。在两种扰动及参数摄动的条件下,进行仿真比较,这种控制方法同时具有鲁棒性和最优性能,降低了单纯H∞控制方法的保守性,提高了电力系统的稳定性,并能满足电压精度的要求。     

单相PWM整流器H∞改进型直接功率控制

以提升单相脉宽调制(PWM)整流器动态响应性能为目的.首先,在分析传统功率前馈解耦控制策略原理的基础上,提出基于比例积分的改进型直接功率(PI-MDP)控制策略.该控制策略取消了αβ/dq旋转坐标逆变换,可改善系统动态性能.其次,考虑到功率器件老化等因素将不可避免地导致整流器系统网侧电路参数摄动,从而影响整流器系统控制性能.为解决这一问题,提出了一种基于PI-MDP控制结构的H∞输出反馈改进型直接功率(H∞-MDP)控制策略来增强系统鲁棒性.利用性能加权函数分别约束功率控制系统跟踪性能以及控制能量,并构建出广义被控系统,进一步将功率控制器设计转化为H∞输出反馈控制问题.最后,对传统功率前馈解耦控制策略、基于PI-MDP控制策略以及所提策略开展实验对比研究,结果验证了所提H∞-MDP控制算法的有效性.     

单相PWM整流器H_∞混合灵敏度电流控制

以单相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器为研究对象,以提高动态响应速度、增强鲁棒性能为研究目标,提出基于dq电压前馈解耦模型下的H_∞混合灵敏度(H∞mixed sensitivity,H_∞-MS)直接电流控制(direct current control,DCC)算法。首先,给出整流器在dq坐标系下的数学模型,并基于电压前馈解耦思想得到dq轴电流解耦系统模型及闭环控制结构;然后,分析模型参数摄动情况,给出模型乘性不确定界,选择灵敏度加权函数规划系统的控制性能,选择补灵敏度加权函数保证系统的鲁棒性能,从而将控制器设计问题转化为H_∞标准控制问题;建立系统增广矩阵,求解黎卡提(Riccati)不等式的正定解,得到2个三阶控制器;最后,通过半实物仿真实验对基于比例积分(proportional integral,PI)直接电流控制算法和H_∞-MSDCC算法进行对比研究。研究结果表明,在网侧电感参数摄动时,所提H_∞-MS DCC算法可以有效地提高系统的鲁棒性。     

基于H∞控制理论的三相PWM整流器控制策略研究

针对三相PWM整流器电流环的特点提出了一种H∞控制策略.基于d-q轴旋转坐标系下的整流器数学模型,将电流环控制器设计问题转化为H∞控制标准型,选择状态参数,建立了增广状态方程.通过求解Riccati不等式的正定解,得出H∞控制器.使系统存在参数摄动以及外部扰动的情况下,系统依然可以实现稳定运行.通过仿真和实验进一步验证...     

永磁同步电机混合LQ—H∞控制研究

为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载扰动等不确定因素对系统性能的影响,该文提出了一种将线性二次型（LQ）最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略。H∞控制作为抗扰调节器,保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响;LQ最优控制作为跟随调节器可以保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,设计的LQ—H∞混合控制器对参数摄动和负载扰动具有较强的鲁棒性,而且系统具有较强的跟踪性能。     

轻型直流输电系统鲁棒非脆弱H∞控制器设计

建立了轻型直流输电系统dq0坐标系下的电压源型换流器被控对象的状态空间方程,考虑到模型参数的不确定性和不确定系统的控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况。利用线形矩阵不等式（LMI）方法对鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器的设计进行了研究,然后分别对输电系统整流侧和逆变侧设计了鲁棒非脆弱H∞控制器。最后建立了MATLAB仿真模型,将所设计的控制器与H∞控制器进行仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的非脆弱性和鲁棒性。     

DCM Boost变换器随机PWM非脆弱H_∞控制

引入两模态马尔科夫链随机PWM策略到DCM Boost变换器,推导建立了变换器的离散随机跳变模型,并基于随机跳变系统非脆弱H∞控制理论为Boost变换器设计了非脆弱H∞控制器,利用Simulink软件平台设计仿真电路进行验证。仿真分析表明,设计的控制器改善了Boost变换器的EMI品质,对控制器参数摄动表现出非脆弱性,使整个变换器系统具有较好的鲁棒性。     

基于摄动矩阵和凸多胞体的不确定性鲁棒H2／H∞控制方法

针对区间振荡,提出一种基于摄动矩阵和凸多胞体的不确定性鲁棒H2/H∞控制方法。首先将各运行点附近的不确定性用摄动矩阵描述,再将不同运行点作为凸多胞体的顶点,构建包含多种不确定性的鲁棒H2/H∞多胞体摄动模型。在此基础上,将该模型闭环系统中的不确定性矩阵进行分离,并将各约束条件转化为线性不等式约束条件进行求解,最终获得满足多目标最优条件的状态反馈矩阵。IEEE 4机11节点系统的仿真结果表明,该方法不受测量误差、参数误差以及运行点变化的影响,且能同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能,与未考虑不确定性的H2/H∞控制方法相比,该控制方法能更迅速地阻尼低频振荡,且对多种不同运行方式具有更强的鲁棒性。     

弱抖振强扭曲电压型PWM整流器控制

为降低物理参数摄动及负载扰动对稳定控制的影响,提高电压型PWM整流器的电源品质,降低输入电流谐波含量,通过在传统强扭曲控制(super?twisting,ST)算法中引入双曲正切函数,提出一种弱抖振强扭曲控制(weak chattering super?twisting,WST)方法.通过构建电压型PWM整流器非线性鲁棒控制仿真模型,在负载突变及物理参数大范围摄动条件下,对传统ST及WST算法进行了控制算法仿真对比分析,仿真结果表明,WST算法可以明显缩短电压稳定时间,并能有效降低物理参数摄动条件下的交流输入电流谐波含量,对于降低整流电压的纹波具有明显效果,对于提升电压型PWM整流器抗负载冲击及模型不确定性具有较好的鲁棒性.     

具有控制器参数摄动的并联型有源电力滤波器H_∞控制器设计

根据有源电力滤波器(APF)的补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了并联型APF的状态空间数学模型。基于该模型,考虑控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况,利用线性矩阵不等式方法对并联型APF的非脆弱H∞控制器设计问题进行研究。仿真示例表明,非脆弱H∞控制器在其参数发生摄动时仍能保证并联型APF的稳定性和补偿效果,而H∞控制器在其参数发生同等程度的摄动时恶化了系统的补偿效果。     

孤岛微电网频率μ-H∞鲁棒控制

针对孤岛交流微电网中风力、光伏发电的输出功率不确定性以及负荷的随机波动性引起的微电网频率波动问题,提出微电网频率μ-H∞鲁棒控制策略.所采用的μ-H∞鲁棒控制方法在传统H∞鲁棒控制方法解决外部扰动的基础上,考虑了系统结构不确定性对孤岛微电网系统频率稳定性的影响.建立具有时滞和不确定性的频率控制状态空间模型,基于鲁棒控制理论,将H∞控制器设计方法与μ综合D-K迭代法结合设计出μ-H∞频率鲁棒控制器,平抑因参数摄动、结构化不确定引起的频率波动,减小通信延时问题对微电网系统的影响.最后,通过Matlab/Simulink仿真软件和dSPACE半实物仿真平台,验证了所提控制方法在系统参数摄动、通信延时和结构不确定等情况下,均具有较好的动态性能和较强的鲁棒性.     

磁耦合谐振无线电能传输系统的输出鲁棒控制

磁耦合谐振无线电能传输系统的负载和谐振参数会因为受到外界环境的影响而发生变化,系统工作频率发生随机漂移,导致模型参数存在不确定性。针对参数不确定下的输出鲁棒控制问题,基于H∞控制理论,应用matlab鲁棒控制工具箱设计H∞控制器,并利用结构奇异值法分析了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。结果表明,在H∞控制器的作用下,实现了闭环摄动系统的输出鲁棒控制。并为这种高阶非线性不确定闭环摄动系统提供一种通用的控制器设计方法。     

永磁同步电动机基于状态反馈的H^∞鲁棒控制

将永磁同步电动机模型进行一定的解耦后将H∞鲁棒控制理论应用于永磁同步电动机的控制,设计了H∞状态反馈控制器。该控制器能较好地减弱电机模型参数摄动和负载扰动所带来的系统的不确定性因素。     

单相PWM整流器的输入电流H_∞重复控制方案

针对单相PWM整流器的输入电流控制提出了H∞重复控制方案。通过引进一个虚拟扰动Δ(z)取代重复控制器的延迟环节z-Nd,重复控制器被很好地集成到H∞反馈控制器设计结构中,并能显著降低反馈控制器的阶数。详细地给出了H∞重复控制方案的设计方法。所提出的控制方案将H∞优化反馈控制与重复控制有机结合,并兼具二者的优点:动态响应快,鲁棒性好和跟踪稳态误差小。采用H∞重复控制方案控制的单相PWM整流器,不仅具有输入电流谐波含量低,稳态跟踪精确度高,动态响应快,而且在负载扰动发生的情况下,具有很好的鲁棒性。实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

永磁同步电机速度控制器的设计

针对永磁同步电机（PMSM）伺服系统中存在着模型参数不确定性的问题,将永磁同步电机的控制问题转换为H∞混合的灵敏问题,根据鼠。理论设计出控制器。仿真结果表明该控制方法使永磁同步电机控制系统具有很好的鲁棒性,能有效的抑制参数摄动对系统的影响。     

磁悬浮永磁直线电动机控制系统非脆弱鲁棒控制的研究

由于磁悬浮永磁直线电动机控制系统存在参数变化、扰动的不确定性以及控制器参数的摄动,因此对该电动机控制系统提出非脆弱鲁棒控制,以实现数控机床磁悬浮永磁直线电动机驱动系统的精密控制。建立包含磁悬浮永磁直线电动机参数摄动和外界干扰的状态空间模型;基于Riccati不等式,推导出满足非脆弱鲁棒性能指标的H∞控制器的解析表达式;在Matlab环境下对控制系统进行仿真研究,仿真结果表明磁悬浮永磁直线电动机控制系统对参数和扰动的不确定性以及对控制器参数摄动具有鲁棒性,实验结果验证了该控制方法的有效性。     

基于预测控制与H∞控制的有源电力滤波器设计

为了能更准确地分析有源电力滤波器(APF)系统,建立了考虑时滞、参数摄动以及死区干扰等的APF时滞不确定性模型,并设计了系统的时滞H∞鲁棒控制器。然而在该控制策略下,要保证系统鲁棒稳定性,就会严重降低干扰抑制能力,使APF系统的补偿效果受到影响。针对这一问题,采用嵌入预测控制的方法将APF的时滞不确定性模型转换为不含时滞的不确定性模型,采用H∞控制方法对标称系统设计控制器,以保证系统的整体稳定性,利用参数摄动造成的状态变量扰动是周期性的特性,采用PI控制与重复控制构成的复合控制策略消除参数摄动带来的影响。最后采用Matlab仿真及物理实验对其可靠性进行了验证。     

直线永磁同步伺服电机位置控制器H∞鲁棒性能设计

对于直线永磁同步伺服电机,提出了一种高精度的H∞鲁棒位置控制器.其中,使用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定和鲁棒性能;针对被控对象的标称模型设计IP积分-比例位置控制器,以满足位置系统性能要求.设计的控制器既保证了系统的鲁棒性,又保证了系统的跟踪性能.仿真结果表明了提出方案的合理性和有效性.     

永磁同步电机伺服系统混合鲁棒方差控制

为了克服传统H∞鲁棒控制在控制系统设计中未考虑系统的动态特性和稳态精度的缺陷,探讨了H∞鲁棒控制在永磁同步电机伺服系统中的应用,建立了永磁同步电机伺服系统在参数摄动且存在干扰情况下的不确定线性模型,设计了一种混合鲁棒方差控制器。采用状态反馈鲁棒方差控制器作为主控制器,将系统的闭环极点配置于特定圆盘区域,保证系统良好的动态性能;通过干扰状态观测器实时估计系统负载转矩并补偿电流来提高稳态精度。仿真和实验结果表明:该混合控制策略在参数摄动和负载扰动的情况下具有快速的动态性能,相对于仅采用状态反馈鲁棒方差控制器,稳态精度由4%提高到0.5%,鲁棒性强,结构与算法实现简单。     

基于H∞理论的薄钢板磁浮控制研究

为了提高钢板无接触传输磁悬浮系统的鲁棒性和品质指标,本文引入H∞控制.首先分析了由气隙、悬浮体质量和电磁系统特性参数变化的误差模型,在此基础上,提出H∞控制器的设计方法.将H∞控制与传统PID控制进行了比较研究.