多胞LPV模型的Buck变换器鲁棒增益调度控制

针对输入电压和输出负载发生变化会影响Buck变换器动态特性的问题,建立了Buck变换器多胞线性变参数(linear parameter-varying,LPV)模型,同时引入多胞优化技术,基于线性矩阵不等式(LMI)最优化的方法,利用状态反馈将闭环系统的极点配置到满足动态响应要求的特定区域,设计了一种基于多胞线性变参数模型的Buck变换器鲁棒变增益控制器。仿真结果表明,无论是在负载电阻突变或者输入电压突变的情况下,还是存在负载扰动电流的情况下,所设计的鲁棒变增益控制器都能够使Buck变换器保持稳定的电压输出和良好的动态特性。     

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电（HVDC）与发电机励磁协调的非线性控制策略。通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamilton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律。该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现。仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性。     

采用输出反馈方式的电力系统非线性励磁控制

现有的电力系统非线性励磁控制器多基于状态反馈设计,需要测量同步发电机的转子角和部分变量的微分,并且控制器以发电机相对转子角驱至参考值为控制目标,在系统的网络参数或运行方式变化时无法维持机端电压恒定。采用输出反馈的方式提出一种新的非线性励磁控制器设计方法。分别针对单机无穷大系统及多机系统,对系统的非线性数学模型提出了新的变换方法,将其转换为以机端电压偏差、角速度偏差和有功功率偏差为状态变量的不确定线性系统,进而应用一种基于线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）的鲁棒控制理论设计出控制器。该控制器不需要测量发电机转子角及任何变量的微分,不依赖于电力系统某个特定运行点,能适应系统网络参数与运行方式变化,较好地抑制扰动并实现机端电压调节功能。仿真结果验证了所得结论。     

同步发电机调速系统附加H∞鲁棒分散控制

发电机与系统之间的关联有功功率波动△Pe是危害发电机稳定性的主要扰动，同时△Pe代表着电力系统的非线性和耦合特性，在调速系统中用它作为控制器的一个输入变量，将避免非线性和耦合问题。该文利用H∞控制理论的干扰抑制方法，针对汽轮机和水轮机模型，提出了一种调速系统附加鲁棒分散控制（GAHDC）策略。单机无穷大系统的仿真结果验证了GAHDC可提高汽轮发电机和水轮发电机稳定性的效果，GAHDC实现了发电机的分散稳定控制。     

电励磁双凸极无刷直流发电机非线性PI调压技术的研究

针对12/8极电励磁式双凸极（EMDS）无刷直流发电机的非线性特性，提出了一种新的非线性PI调压控制方法，该算法中比例和积分参数随调压误差的变化而非线性变化。设计了以 DSP为核心的数字调压器，利用实验离线辨识的方法建立发电机系统的数学模型，在此基础上设计了算法参数，与传统PI算法做了实验对比，结果表明其抗干扰能力比常规PI调节器强。为了进一步提高系统的动态性能，在非线性PI算法中加入了负载电流前馈补偿控制。实验结果表明，在系统突加和突卸负载两种情况下，采用具有负载电流前馈补偿的非线性PI控制后，发电机电压不仅恢复时间明显缩短，而且电压波动幅值也大大减小，系统的动态性能得到了明显的提高，而且具有高的稳态精度。     

混沌系统的一种模糊变结构控制方案

研究了复杂非线性系统（如混沌非线性系统）的稳定控制问题。采用T－S模糊动态模型描述非线性系统，将将非线性系统模糊化为局部线性模型。用Lyapunov稳定性理论设计出确保模糊动态模型全局渐近稳定的变结构控制器，将模糊控制与成熟的线性系统变结构控制相结合，来解决非线性系统控制问题。应用到两类混沌系统的稳定控制中，验证了方案的有效性。     

多机AC-DC系统非线性协调暂稳控制

本文根据变结构理论和微分几何控制的思想,针对多机AC—CD电力系统暂稳控制问题提出处理某一类非线性互联系统的分散非线性变结构控制器的设计方法。根据系统的物理特点选取非线性滑行平面,以使系统进入滑动运动后表现出线性特性,这样可以方便地借用线性控制理论设计滑行平面参数,所设计的控制器是分散的,且参数容易选取。该方法的另一优点是滑行平面和控制器设计都是在子系统级进行的,非常适合于电力系统这样典型的大系统。从AD-DC暂稳控制的物理特性出发,我们从理论上证明了全局系统的稳定性。研究表明,该方法是处理电力系统暂稳控制的有效手段,控制器对系统参数摄动具有良好的鲁棒性。     

基于H∞非线性控制器的电动汽车无线充电系统的副边控制设计与参数优化

针对电动汽车动力电池组的变电压间歇充电的快速充电模式,提出一种基于H_∞非线性控制器的SP型磁耦合谐振式无线电能传输（MCR-WPT）系统副边控制方法。该方法首先基于SP型MCR-WPT系统的数学模型分析其拓扑输出电压特性,确定副边控制策略,并针对副边DCDC变换器设计H_∞非线性控制器;然后利用多目标多约束算法（NSGA-Ⅱ）对实现变电压间歇充电的控制器参数进行自动寻优,有效提高了闭环系统的上升时间、稳态误差及对参数扰动的鲁棒性;之后,对Buck变换器进行抗干扰仿真和系统变电压间歇充电特性仿真,仿真结果证明系统能够实现变电压间歇充电,并具有强鲁棒性和良好的动态响应;最后,设计系统的输出特性实验,实验结果证明该文提出的H_∞非线性控制器及其参数优化的有效性。     

一种简单实用的分散非线性励磁控制方法

基于广域测量系统（WAMS）提供的电力系统惯量中心（COI）数据,建立了COI参考坐标系下完全解耦的发电机模型,并根据Lyapunov理论和反步法思想,提出了一种简单实用的分散非线性励磁控制设计方法。该方法原理简单,仅有的3个控制器参数设置非常容易;此外,需要WAMS传送至发电机的控制信号只有3个,降低了信道拥堵的可能性。新英格兰测试电力系统（NETPS）中的仿真结果表明,这种非线性励磁控制器不仅对发电机参数、运行状态和负荷类型具有良好的鲁棒性,而且允许COI信号存在时滞,允许时滞的类型和范围基本能覆盖正常情况下的WAMS数据延时。     

无刷直流电动机位置伺服系统的变结构控制

考虑存在未知负载干扰等复杂应用环境的无刷直流电机位置伺服系统，动态特性复杂且非线性，传统线性控制器一般无法满足系统特性要求。在分析无刷直流电动机数学模型的基础上，建立了位置伺服系统的仿真模型，提出了一种变结构控制的方法。结果表明，变结构控制方法响应快、鲁棒性强、抗十扰能力好，较传统控制方法具有更好的动、静态特性。     

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。     

Robust control of an isolated hybrid wind-diesel power system using Linear Quadratic Gaussian approach

This paper presents the application of the Linear Quadratic Gaussian (LQG) controller for voltage and frequency regulation of an isolated hybrid wind-diesel scheme. The scheme essentially consists of a vertical axis wind turbine driving a self-excited induction generator connected via an asynchronous (AC-DC-AC) link to a synchronous generator driven by a diesel engine. The synchronous generator is equipped with a voltage regulator and a static exciter. The wind generator and the synchronous generator together cater for the local load and power requirement. However, the load bus voltage and frequency are governed by the synchronous generator. The control objective aims to regulate the load voltage and frequency. This is accomplished via controlling the field voltage and rotational speed of the synchronous generator. The complete nonlinear dynamic model of the system has been described and linearized around an operating point. The standard Kalman filter technique has been employed to estimate the full states of the system. The computational burden has been minimized to a great extent by computing the optimal state feedback gains and the Kalman state space model off-line. The proposed controller has the advantages of robustness, fast response and good performance. The hybrid wind diesel energy scheme with the proposed controller has been tested through a step change in both wind speed and load impedance. Simulation results show that accurate tracking performance of the proposed hybrid wind diesel energy system has been achieved.     

一种高性能的非线性励磁控制

考虑到在基于微分几何的非线性控制中，输出函数的选取会直接影响到变换后的线性空间的构成，从而影响到控制器的最终控制效果这一事实，该文提出了通过将输出函数选取为多状态变量组合形式的简便方法来解决非线性控制系统的动、静态性能的综合协调问题，从而有效地提高控制系统的整体综合性能；将此方法用于发电机的非线性励磁控制系统中，成功地找到了一种具有较高控制性能的非线性励磁控制律。仿真结果显示，该控制律既能很好地提高发电机端电压控制精度，又能有效地提高发电机组的运行稳定性，并表明所提出的控制器能有效地协调系统中各状态量的动、静态性能，具有较好的工业运用价值。     

柴油发电机调速系统迭代学习控制

针对柴油发电机调速系统大多采用传统PID控制,提出采用以PID作为学习律的迭代学习控制(ILC)策略,利用其具有不依赖于被控系统的精确数学建模,跟踪收敛快的特性,设计了柴油发电机调速系统控制器。在MATLAB/Simulink中建立了柴油发电机调速系统仿真模型,对3种基本工况进行了仿真研究,详细分析了ILC在柴油发电机调速控制过程中的跟踪特性,并将控制效果和传统PID控制进行了对比,从仿真结果发现,基于ILC建立的控制器不仅适用于柴油发电机调速系统,而且表现出更好的动态性能。为柴油发电机的控制提供了新途径。     

具有多性能指标的汽轮发电机非线性综合控制

提出了一种多指标非线性控制设计方法，该方法通过将输出函数选取为多状态量的线性组合来实现非线性系统的多性能指标控制，从而可在统一的非线性控制设计框架下同时对系统中多个状态量的性能指标提出要求，并可在系统的动态性能和静态性能间进行很好的协调。将所提出的多指标非线性控制设计方法应用于汽轮发电机组的励磁、调速综合控制中，成功地解决了汽轮发电机非线性综合控制中的动、静态性能的综合协调问题。将所设计的汽轮发电机多指标非线性综合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，结果表明所提出的控制律不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压Uf和输出电磁功率Pe控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。这表明所提出的控制律能很好地协调系统的动、静态性能。     

Neural network-based voltage regulator for an isolated asynchronous generator supplying three-phase four-wire loads

This paper deals with a neural network-based solid state voltage controller for an isolated asynchronous generator (IAG) driven by constant speed prime mover like diesel engine, bio-gas or gasoline engine and supplying three-phase four-wire loads. The proposed control scheme uses an indirect current control and a fast adaptive linear element (adaline) based neural network reference current extractor, which extracts the real positive sequence current component without any phase shift. The neutral current of the source is also compensated by using three single-phase bridge configuration of IGBT (insulated gate bipolar junction transistor) based voltage source converter (VSC) along-with single-phase transformer having self-supported dc bus. The proposed controller provides the functions as a voltage regulator, a harmonic eliminator, a neutral current compensator, and a load balancer. The proposed isolated electrical system with its controller is modeled and simulated in MATLAB along with Simulink and PSB (Power System Block set) toolboxes. The simulated results are presented to demonstrate the capability of an isolated asynchronous generating system driven by a constant speed prime mover for feeding three-phase four-wire loads.     

一种基于PSS和模糊PID控制的运行工况波动下柴油发电机调速系统研究

核电厂柴油发电机需要具备起动速度快、有功功率大、供电时间长、可靠性高、带载性能好等特点,而机组的调速系统作为机组的核心控制部件,对机组的稳定可靠运行起着至关重要的作用。为解决柴油发电机在外电网运行状况波动时传统调速控制方法引起的低频振荡等问题,提出了一种基于电力系统稳定器（PSS）和模糊PID控制的柴油发电机调速方法。基于MATLAB Simulink仿真软件搭建柴油发电机调速系统模型,将实际工程运行数据与基于PSS和PID的转速控制方法进行仿真对比。结果表明该方法具有较高的适应性和鲁棒性,不仅提高了柴油机转速的控制精度,还加强了端电压与功率的稳定。     

Load frequency control of an autonomous hybrid power system by quasi-oppositional harmony search algorithm

This paper deals with a novel quasi-oppositional harmony search algorithm (QOHSA) based design of load frequency controller for an autonomous hybrid power system model (HPSM) consisting of multiple power generating units and energy storage units. QOHSA is a novel improved version of music inspired harmony search algorithm for obtaining the best solution vectors and faster convergence rate. In this paper, the efficacy of the proposed QOHSA is adjudged for optimized load frequency control (LFC) of an autonomous HPSM. The studied HPSM consists of renewable/non-renewable energy based generating units such as wind turbine generator, solar photovoltaic, solar thermal power generator, diesel engine generator, fuel cell with aqua-electrolyzer while energy storage units consists of battery energy storage system, flywheel energy storage system and ultra-capacitor. Gains of the conventional controllers such as integral (I) controller, proportional–integral (PI) controller and proportional–integral–derivative (PID) controller (installed as frequency controller one at a time in the proposed HPSM) is optimized using QOHSA to mitigate any frequency deviation owing to sudden generation/load change. In order to corroborate the efficacy of QOHSA, performance of QOHSA to design optimal LFC is compared with that of other well-established technique such as teaching learning based optimization algorithm (TLBOA). The comparative performances of the HPSM under the action of QOHSA/TLBOA based optimized conventional controllers (I or PI or PID) are investigated and compared in the present work. It is found that the QOHSA tuned frequency controllers improves the overall dynamic response in terms of settling time, overshoot and undershoot in the profile of frequency deviation and power deviation of the studied HPSM.     

同步发电机的迭代学习励磁控制器的仿真研究

基于迭代学习控制理论提出了一种非线性迭代学习控制律,并将其应用于同步发电机的励磁控制,采用Matlab中的Simulink工具箱对单机-无穷大系统及两机系统进行了仿真研究,结果表明了该控制方法的有效性和通用性,且具有很强的维持机端电压的能力,与常规PD控制器和线性迭代学习控制律相比其收敛速度明显加快,有利于提高电力系统稳定性.     

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。