水轮机调节系统非线性H^∞控制规律的研究

该文建立了水轮机调速系统的刚性水击鲁棒模型。基于非线性微分几何控制理论和非线性H^∞控制理论,给出了针对具有刚性水锤效应的水轮发电机组的调速器非线性鲁棒控制规律,并对该控制规律进行了仿真研究。     

水轮发电机水门非线性控制规律的研究

基于非线性微分几何控制理论,给出了针对具有刚性水锤效应的水轮发电机组的非线性调速器控制规律。数字仿真实验表明,这种控制规律能够很好地解决刚性水击的控制问题,与弹性水击的比较表明,在弹性时间常数比较小时,这种控制规律也能够获得满意的控制效果。     

基于非线性模型的可逆式机组精确线性化控制研究

由于水泵水轮机呈现强非线性特性,以及起停频繁、工况变化剧烈等运行特点,导致以线性系统理论为基础的传统控制规律面临控制品质恶化的问题。在建立可逆式机组的仿射非线性系统模型的基础上,应用微分几何方法研究了可逆式机组在几种典型大波动工况运行时的非线性系统精确线性化控制规律,仿真试验表明该非线性控制规律可以取得优良的动态性能。研究成果将非线性控制理论应用于可逆式机组的控制,为提高我国可逆式机组的运行水平具有重要的理论与工程应用价值。     

基于直接反馈线性化的非线性励磁控制器

本文把直接反馈线性化理论应用于同步电机励磁控制器的设计中，得出用化的非线性励磁控制规律，并用解析的方法证明了直接反馈线性化方法和微几何法可以得出完全相同的非线性励磁控制规律。在此基础上，本文提出了一种改进的非线性励磁磁控制规律，这种改进的励磁控制规律减少了所要量测的信号，而且使得信号的量测更加方便。仿真结果和动模试验表明了这种改进的非线性励磁控制规律的正确性和优越性。     

基于水轮发电机综合非线性模型的调速器控制

为了提高大型水轮机组远距离输电的安全稳定性,在具有刚性水锤的一类水轮发电机的综合非线性模型的基础上,根据非线性微分几何控制理论,提出了新的调节输出设计法。该方法可以克服现有调速器非线性控制面临的零动态设计瓶颈,从而推导出调速器的一种新型非线性控制律——综合非线性调速器控制器(CNGC)。同时,论证了理想水轮机模型是该综合非线性模型在额定运行点线性化近似的结果。数字仿真实验表明,所提出的CNGC不但效果远好于常规控制律,而且优于现有的基于理想水轮机模型推导的非线性控制律(GNOPSS)。     

基于水轮发电机综合非线性模型的调速器控制

为了提高大型水轮机组远距离输电的安全稳定性，在具有刚性水锤的一类水轮发电机的综合非线性模型的基础上，根据非线性微分几何控制理论，提出了新的调节输出设计法。该方法可以克服现有调速器非线性控制面临的零动态设计瓶颈，从而推导出调速器的一种新型非线性控制律——综合非线性调速器控制器（CNGC）。同时，论证了理想水轮机模型是该综合非线性模型在额定运行点线性化近似的结果。数字仿真实验表明，所提出的CNGC不但效果远好于常规控制律，而且优于现有的基于理想水轮机模型推导的非线性控制律（GNOPSS）。     

基于Lyapunov稳定性理论的发电机非线性励磁控制研究

将Lyapunov稳定性理论用于电力系统的非线性励磁控制，推 导了实用的发电机非线性最优励磁控制规律。通过理论分析、计算机仿真和动模实 验，证实了该控制方式具有较强的鲁棒性，在系统参数或运行状态变化时都具 有良好的控制效果。而且，励磁控制规律的获得不必经过繁杂的数学推导，易 为工程技术人员所掌握，具有明显的实用价值。为电力系统的励磁控制研究开 辟了一条新的途径。     

三相电压型四桥臂逆变器的线性化控制模型

为建立三相电压型四桥臂逆变器的线性化控制模型,将微分几何理论应用到该系统中。利用开关函数和开关周期平均算子建立系统动态数学模型,合理选取状态变量、输入变量和输出变量,得到其仿射非线性系统模型。根据非线性微分几何理论,验证了该模型满足线性化的条件,通过非线性坐标变换将原来的非线性系统转化为既能控制又能观测的线性系统,并推导出原非线性系统的控制规律模型。通过实验验证了其有效性。     

轴流转桨水轮机多指标非线性调速器设计

为了改善轴流转桨水轮机调速器的控制性能,在考虑调速系统非线性因素的基础上,提出了一种多指标非线性控制策略。通过分析轴流转桨水轮机机械特性,给出了水轮机调速系统各环节数学模型,在此基础上建立了轴流转桨水轮机调速系统的非线性模型。并基于多指标非线性控制理论,针对轴流转桨水轮机的刚性水锤效应,设计了非线性控制器。仿真结果表明,文中所建立的调速系统模型,能有效反映轴流转桨水轮机非线性特征;所提出的控制策略与工程实际中应用的PID策略相比,能更好地改善系统的稳定性和运行特性,控制目标品质更为优秀,使得系统具有很高的可靠性和抗干扰能力。     

磁集成电压调整模块中磁路耦合的反馈精确线性化解耦控制

试图利用微分几何理论实现磁集成电压调整模块非线性解耦控制.首先分析集成磁心磁路的耦合关系和等效磁路,由此建立了磁集成电压调整模块两输入两输出仿射非线性模型,并基于微分几何理论推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性反馈规律表达式,得到变换器的状态反馈精确线性化模型.实验表明,磁集成电压调整模块非线性控制策略克服了磁集成中磁路耦合的影响,比现有非解耦PI控制有更好的动态品质和稳态特性,同时容易实现各相电流均流控制和磁路集成的控制解耦.