发电机的非线性自适应逆推综合控制

发电机励磁和汽门系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合、不确定复杂系统,其综合控制将会改善电力系统稳定性和动态品质,所以设计简单、有效的综合控制器既必要又困难.针对单机无穷大励磁与汽门系统,运用自适应逆推方法和系统的Lyapunov函数,获得了发电机的非线性综合控制器和参数替换律,文中给出了该控制器的具体设计步骤.由于在控制器设计中没有运用任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性;同时考虑了发电机阻尼系数的不确定性,使得控制器对系统参数的变化具有很强的鲁棒性.数字仿真结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,并可有效地提高电力系统的稳定性.     

基于Matlab的电力系统中发电机稳定性控制的研究

互联电网的传输能力和安全运行与电力系统稳定性密切相关,提高电力系统的稳定性一直是电网发展的重点.论文基于Matlab构建电网的仿真模型,模拟调速系统和励磁系统对发电机的控制作用.仿真结果表明,调速系统和励磁系统能对电力系统中的发电机进行有效的稳定控制,为实现抑制低频振荡,进一步提高电力系统的稳定性奠定了基础.     

反馈线性化最优滑模变结构励磁控制

将滑模变结构控制具有对摄动的完全自适应性与反馈线性化理论和最优控制理论结合起来,针对励磁系统,提出了一种基于反馈线性化最优的滑模变结构控制方法,给出了控制器的设计过程,避免了通常设计滑模变结构控制器时参数选取的盲目性,保证系统运行在较佳状态,且按指数趋近律设计的滑模变结构控制器不易产生抖动。仿真结果表明,这种方法能够充分发挥滑模变结构控制的鲁棒性优点,对电力系统具有较好的稳定作用。     

基于反馈线性化的TCSC滑模控制

针对含可控串联补偿(Thyristor Controlled Series Compensation,TCSC)的电力系统非线性强及易受外部扰动的特点,应用反馈线性化方法和滑模变结构控制理论,设计了提高系统稳定性的可控串联补偿滑模控制器。通过引入反馈控制变量,基于状态反馈线性化理论实现了对非线性模型的精确线性化。采用极点配置方法设计滑模切换函数,从理论上保证发电机转子方程具有期望的极点。为了减小抖振采用指数趋近律和准滑动模态方法求取滑模控制律,使得设计的可控串联补偿非线性控制律形式简洁,鲁棒性好。为了验证该控制策略的有效性,在Matlab/Simulink环境下建立了基于反馈线性化的可控串联补偿滑模控制系统仿真模型,进行了仿真研究。仿真结果表明,与传统的控制方式相比,设计的控制器能有效地阻尼系统振荡,增强系统的暂态稳定性。     

基于趋近律滑模的台车式倒立摆系统控制研究

本文设计了一种基于趋近律方法的滑模控制器。趋近律方法是滑模变结构控制的一种典型控制策略。这种控制方法不仅可以对系统在切换面附近或沿切换面的滑模运动段进行分析,而且可以有效地对系统趋近段的动态过程进行分析和设计,从而保证系统在整个状态空间内具有较好的运动品质。仿真结果表明,将两种典型的趋近律滑模控制方法应用到台车式倒立摆系统中,指数趋近律滑模变结构方法有更好的稳定性和抗干扰能力。     

基于PID预测函数的励磁控制研究

同步发电机励磁控制对提高电力系统稳定性起着重要的作用.当电力系统发生故障或受到扰动时,容易出现长时间的低频率振荡,严重影响系统的稳定运行.为了提高电力系统运行的稳定性,在讨论励磁控制现有控制方式和分析预测函数控制(PFC)算法和PID算法的基础上,将预测函数控制算法的性能指标构造成PID形式,推导出改进的PID型预测函数控制算法(PIDPFC),并应用于同步发电机励磁系统控制.通过仿真研究对比,在时域内分析了PIDPFC控制器的参数选择对系统控制性能的影响,取得了预期的结果,仿真结果表明了PIDPFC算法的优点.     

直线同步电动机磁悬浮系统的自适应模糊滑模控制

提出一种自适应模糊滑模控制方法用以提高可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor, CELSM)磁悬浮控制系统的性能.根据CELSM的特定结构和运行机理,建立CELSM磁悬浮系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程;设计积分滑模面和分段趋近律,系统状态轨迹可以根据距滑模面的距离自动切换趋近速度,以很小的斜率穿越滑模面,减小系统的抖振,推导出相应的滑模控制器;为了克服不确定性扰动对系统的影响,设计自适应律使自适应模糊系统对不确定性扰动进行实时估计,用该估计值进行前馈补偿控制,减小控制律中的切换增益和系统的抖振,进一步推导出自适应模糊滑模控制器;用Matlab对控制系统进行仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊滑模控制的CELSM磁悬浮系统的性能得到改善.     

基于滑模控制的单域电力系统负荷频率控制

针对一类包含非匹配参数不确定和负荷干扰的电力系统,提出一种负荷频率滑模控制器的设计方法.所设计的积分型切换面有效地改善了系统到达阶段的动态性能,提高了系统的鲁棒性;基于趋近律方法设计了滑模控制器,以保证系统运动轨线在有限时间内到达滑动模态;给出了单区域电力系统仿真模型,分别考虑了不同参数不确定条件下的仿真问题.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性和鲁棒性.     

基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制研究

永磁同步电机（PMSM）控制系统中，滑模控制（SMC）以其鲁棒性强的优势得到了广泛的应用。传统的滑模控制存在着超调量大、响应速度慢、抖振严重等问题。针对以上问题，该文选择永磁同步电机为被控对象，设计了一种改进指数趋近律的滑模变结构控制器，所提趋近律对传统趋近律前的切换项进行处理改进，使系统中的运动点分成两段，当距离滑模面较远时，会加速趋近滑模面，当距离滑模面较近时，会明显削弱抖振。仿真结果显示，与传统指数趋近律相比，改进后的指数趋近律，提高了系统的快速性、稳定性以及抗扰动性。     

基于模糊扰动观测器的PMSM积分滑模控制研究

为了克服传统永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)的滑模控制增益大容易产生抖振的问题,提出基于模糊观测器的PMSM积分滑模控制策略。采用新型趋近律设计积分滑模控制器取代传统的滑模控制器,提高系统的动态响应性能。结合模糊控制与自适应控制的特点,设计模糊扰动观测器,能够迅速有效地观测系统内部参数变化和外部扰动,并对积分滑模速度控制器进行前馈补偿,削弱系统抖振的同时提高了系统的鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了该控制系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法具有较强的鲁棒性,可以实现良好的跟踪效果并且无抖动。     

滑模变结构控制在双闭环调速系统中的应用

为提高双闭环调速系统的快速跟踪性能,提出了一种新的滑模变结构速度控制策略。为了有限抑制系统在滑模切换面上的抖振,提高系统鲁棒性,在建立无刷直流电动机模型的基础上,提出了一种新型指数趋近率的变结构控制策略,使切换函数快速进入滑模面,有效地减小了系统的抖动。仿真实验结果表明采用的改进指数趋近率的滑模变结构控制相比传统的PID控制,系统在快速性、稳定性、准确性得到显著提高,系统对参数扰动具有较强的鲁棒性。     

基于等速趋近律的滑模负荷频率控制设计

针对单域电力系统,提出了基于等速趋近律的滑模负荷频率控制器设计策略。首先通过矩阵初等变换将原系统转换成标准型,基于标准型设计切换面,利用极点配置选择适当的切换函数,保证系统具有稳定的滑动模态;其次基于等速趋近律设计滑模控制器,使得电力系统状态在有限时间内到达滑模面;最后利用Matlab进行仿真研究,将传统的基于不等式趋近律设计的滑模控制器和提出的基于等速趋近律设计的滑模控制器,分别对理想工作状态下和发电机出力受约束(GRC)情况下的电力系统进行仿真比较,可以看出设计的滑模负荷频率控制器具有较好的频率偏差抑制效果。     

可控励磁直线同步电动机的全局积分Terminal滑模控制

为提高可控励磁直线磁悬浮同步电动机进给系统的快速性与鲁棒性,提出全局积分Terminal滑模控制策略.构造新型的全局积分Terminal滑模面,对系统状态任意初值可在有限时间内收敛到零点,在趋近律中引入衰减因子,可减小系统抖振;在构造滑模面和趋近律的基础上设计全局积分Terminal滑模速度控制器;为进一步削弱滑模控制的抖振,减小切换增益,用径向基函数神经网络设计扰动观测器,并对扰动进行前馈补偿控制.仿真结果表明全局积分Terminal滑模控制策略能够明显改善系统的动态性能,缩短误差的收敛时间,提高系统抑制扰动的能力,削弱系统的抖振,增强系统的鲁棒性.     

同步发电机励磁控制器设计

针对基于开环迭代学习控制的同步发电机励磁控制器存在稳定性差、易受干扰影响、不能完全跟踪期望轨迹的问题,设计了一种基于开闭环PID迭代学习控制与电力系统稳定器结合的同步发电机励磁控制器;在开环迭代学习控制的基础上,引入闭环反馈控制,将上一次的输入和输出误差及当前的输出误差作为当前的控制输入,从而构成开闭环PID型迭代学习控制;同时,利用电力系统稳定器提供的附加正阻尼信号来改善同步发电机励磁控制系统的电压稳定性和功角稳定性。仿真结果表明,该励磁控制器具有较强的鲁棒性,提高了系统稳定性。     

滑模变结构控制趋近运动边界特性研究北大核心CSCD

为对滑模变结构控制趋近运动阶段状态变量的范数边界特性进行分析,以一类非线性模型作为研究对象,采用2种典型趋近律设计滑模控制调节器,基于广义Gronwall-Bellman引理对趋近运动阶段状态变量范数的边界特性进行分析,给出状态变量范数的约束关系式,该范数的边界可利用趋近律参数的选取进行调节,使得滑模到达时状态变量在滑模态稳定域内,滑模运动指数稳定。利用MATLAB/Simulink对所得调节器进行仿真。仿真结果表明,在趋近运动阶段,对于满足给定初始条件的状态变量,其范数严格单调递减,满足分析得到的约束关系,在趋近运动结束进入滑模运动阶段后,系统能指数稳定在平衡状态。     

基于新型趋近率的无刷直流电机滑模变结构控制

为提高无刷直流电机控制系统的快速跟踪性能,提出了一种新的滑模变结构速度控制策略.为了有限抑制系统在滑模切换面上的抖振,提高系统鲁棒性,在建立无刷直流电动机数学模型的基础上,提出了一种新型指数趋近率的变结构控制策略,使切换函数快速进入滑模面,有效地提高了系统的性能.仿真实验结果表明,相比传统的PI控制,该系统在快速性、稳定性、准确性方面有显著提高,对参数扰动具有较强的鲁棒性.     

基于PSB的新型励磁控制器的研究

介绍了将迭代学习控制理论应用于同步发电机励磁控制中,通过迭代学习改善控制性能,具有结构简单,鲁棒性强的特点,改善了机端电压的品质.采用Simulink/PSB在单机-无穷大系统中进行了静态和暂态稳定的仿真研究,结果表明,该励磁控制方式的有效性,有利于提高电力系统的稳定性.     

基于交流跟踪的同步发电机最优励磁控制技术研究

针对同步发电机采用传统PID控制不能很好地满足电力系统对抑制振荡、提高动态稳定极限等方面要求的问题,提出了一种基于交流跟踪的同步发电机最优励磁控制方法;给出了基于拉格朗日方法的同步发电机励磁系统偏差线性化模型,分析了最优励磁控制量的确定方法,建立了基于最优励磁控制方法的同步发电机系统仿真模型。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,最优励磁控制方法能够实时控制同步发电机励磁系统,确保了同步发电机的输出稳定性。     

永磁直线电机的滑模控制与非线性效应补偿

永磁直线电机(PMLM)伺服系统易受外部扰动、非线性效应等不确定性因素的影响,传统的PID控制方法难以获得满意的控制效果.针对上述问题,提出基于饱和指数趋近律的滑模控制与非线性效应补偿的控制策略,采用滑模控制来提高系统的鲁棒性和稳定性,加入速度、加速度前馈提高系统的响应时间,并针对PMLM的非线性效应对系统的定位精度影响较大,对力的波动、摩擦力进行补偿,提高系统的动态性能.采用上述控制策略在MATLAB仿真平台进行分析,研究结果表明,提出的控制策略可以改善PMLM伺服系统的动态性能,提高系统的稳定性、鲁棒性与定位精度.     

励磁系统参数辨识中智能建模与仿真研究

研究发电机励磁系统性能,是保证电力系统的稳定性的有效手段,发电机励磁系统模型参数采有时域或频域进行辩识,但是发电机励磁系统是一个非线性系,传统方法存在不能辨识其非线性环节的缺点,导致辩识的精度低.为了提高励磁系统辩识的精度,提出一种粒子群算法优化的励磁系统参数辨识的方法.以励磁系统的实际输入作为模型的输入,以模型的输出和实际励磁系统最小误差作为目标函数,通过改进粒子群算法对模型参数进行优化调整,获得满足误差要求的励磁系统参数.在Matlab环境下进行仿真,结果表明方法具有较快的收敛速度和较高的辨识精度,有效解决了发电机励磁系统正确建模,为提高电力系统运行稳定性提供参考.