基于风速估计的风力机状态反馈滑模容错控制

针对风力机变桨距执行机构突变故障,提出了基于风速估计的自适应状态反馈滑模容错控制策略.首先,设计了基于自适应状态反馈滑模理论的鲁棒主动容错控制器,并结合全阶补偿器对控制律进行设计;然后,利用基于变速灰狼优化算法的组合径向基函数神经网络实现风速估计,可以改善风速测量精度并提高控制系统可靠性;最后,根据线性矩阵不等式和Lyapunov理论对控制器稳定性进行讨论,并与现有控制策略进行比较.仿真结果表明,在健康/故障的变桨距执行机构条件下,所提容错控制方法均能获得较好的控制效果.     

多变量模糊控制在大型风电机组高于额定风速控制中的应用

大型风力发电机组是典型的多变量非线性系统,在控制回路中主要体现存变桨控制回路和力矩控制回路之间的耦合作用.传统的控制方式由于针对的是单变量的控制,没能考虑到同路之间的耦合作用,因此在实际的生产过程中并未能获得最优的控制效果,本文提出基于多变量模糊控制技术的高于额定风速的控制方法,在高于额定风速的情况下同时调节变桨控制器和力矩控制器,保证风力发电机组转速基本恒定在额定转速附近同时发电机输出功率也恒定在额定功率附近.这种控制方式考虑了回路的协调控制,通过模糊控制实现变量之间的解耦,并且不需要精确的数学模型即可产生非线性控制率,具有良好的动态控制性能.仿真证明了本文提出方法的有效性.     

反馈线性的非线性系统的分步输出变结构控制

针对一类存在参数不确定性的反馈线性的非线性动态系统,通过构造两个滑模流形,即误差跟踪的线性函数和中间控制变量与其实际值之间的误差,给出了输出跟踪控制律．并设计一个变结构控制律使闭环系统的轨迹渐近趋于滑模区,对于所有滑模区上的轨迹,跟踪误差趋于零．     

具有尾缘襟翼风力机的恒功率反步法控制

尾缘襟翼风力机控制技术在大型风力机领域具有巨大的应用潜力.本文首先基于修正的叶素动量方法建立了具有可变尾缘襟翼的风力机气动模型.针对襟翼风力机的非线性模型,采用反步法设计了非线性控制器,保证系统的控制量和状态变量全局有界,并且风机的输出功率可以收敛到额定功率的一个小邻域内.此外,控制器设计过程中没有将实时风速信息纳入反馈系统,因而降低了工程实施的难度.最后针对12 m/s～15 m/s的阶跃风、基于四分量模型模拟的风载扰动、执行机构受到外部扰动以及总转动惯量具有10%不确定性的工况进行了仿真,仿真结果表明所设计的控制器能有效地稳定风力发电系统的输出功率,控制系统具有较强的鲁棒性.     

多输出非线性系统神经网络变结构控制的算法及其实现

在变结构控制系统中，切换函数的实际值与理想值之差反映了模型与实际系统的差别，引入神经网络的目的是在线辨识出这种差别。方法实现了对输入多输出非线性系统轨迹踊跃的控制，且对摄动具有很强的鲁棒性，大大减小了系统在切换面上的抖动。     

非线性系统的变结构控制及其实现问题

本文研究一般的多变量非线性系统的变结构控制及其实现问题,给出了滑动模态存在的必要条件和充分条件,证明了当采用具有等速趋近律的变结构控制策略时,用状态观测器来实现变结构控制,对线性(一类非线性)系统,可以保证系统的状态全局(局部)无限趋近于滑动子空间(子流形)。     

额定风速以上风力发电机组的恒功率H∞鲁棒控制

风力发电机组由于机械结构以及电气负荷承受能力的限制存在着转速限制和功率限制,额定风速以上时,需要通过控制桨距角来实现额定恒功率输出,同时保持转速在额定转速处.本文建立了风力发电机组的详细机理模型,将H∞控制理论应用到额定风速以上时风力发电机组的恒功率输出的控制器设计,建立了标准H∞恒功率控制问题.利用LMI方法求解,得到了桨距角的H∞控制器.仿真结果表明该H∞控制器能够成功实现额定风速以上时的恒功率输出控制,并且具有良好的鲁棒性.     

低风速风力机最大风能追踪的互补滑模控制

针对风力机系统在最大功率点跟踪(MPPT)阶段易受风速等不确定因素的影响,为了进一步提高风力机的风能捕获效率,本文在滑模控制的基础上提出了一种互补滑模控制方法.首先,建立了含有干扰项的风力机系统的线性化模型,采用广义滑模面与互补滑模面相结合的方法设计了互补滑模控制器,并在理论上证明了此控制方法能够有效保证风力机转速跟踪误差的收敛性,且能提高转速跟踪精度.其次,采用风力机专业仿真软件FAST对美国可再生能源实验室(NREL)的600 kW风力机进行了仿真实验,结果表明本文所提出的控制方法不但能提高风力机的风能捕获效率,而且能有效减小转速跟踪误差.最后,将本文所提方法与现有常见的几种控制方法相比较发现:风力机系统在互补滑模控制策略下,具有更高的风能捕获效率和更小的转速跟踪误差.     

风力机控制策略对功率和转速变化的影响分析

为了掌握风力发电机控制策略对运行过程中风力发电机转速和功率流动的影响,在简要介绍与功率和转速变化有关的风力发电机控制策略的基础上,分析了采用不同控制策略的风力发电机功率产生的特点.重点阐释了风力发电机变桨矩控制方法对风力发电机组的功率流动、叶轮转速变化的影响.得出了不同控制策略下风力发电机功率流动方向、叶轮转速大小和方向的变化,以及叶轮转速变化的依据和限制.     

非线性系统的变结构控制

本文研究了一般非线性系统的变结构控制.将系统变换为正则型,并引入趋近律这一新概念,保证动态过程品质,减弱抖振.对控制作用受限情况及系统受到摄动时的鲁棒性也进行了研究.仿真支持本文结果的有效性.     

一类非线性系统的变结构控制

给出了类似于单变量系统的多输入非线性系统的规范型，以及系统可化为这种形式的充分必要条件。针对化为规范型的非线性系统，讨论了对其实施变结构控制问题。     

非线性系统的模型到达变结构控制

本文对一般非线性控制系统,提出了一种模型到达控制的概念,作为模型跟踪控制的推广,为此,当模型与系统为同阶时,引入了动态补偿器,然后采用变结构控制(VSC)策略,来实现模型到达控制的目的,文中还研究了控制受限情况下的VSC,所提出的控制策略此时有很大的简化,最后讨论了滑动模态对摄动的自适应性,文中引用的趋近律为多输入情况提供简单的计算方法,也解决了VSC全过程的品质问题。     

具有不确定性的非线性系统的变结构控制

本文研究了具有不确定性非线性系统的鲁棒输出跟踪控制问题，考虑了对参数、建模不确定性及干扰的鲁棒性。这里的不确定性不需满足通常的匹配条件。通过构造一个Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数，我们得到一个变结构控制器，并且证明了输出跟踪误差的收敛性。最后，给出了计算机仿真，结果表明本文提出的方法是有效的。     

非线性广义系统的变结构控制设计

从线性定常广义系统出发，研究非线性广义系统的变结构控制设计问题。其主要思想为：选取一具有指定性能的线性定常广义系统作为参考模型，根据所控系统与参考模型的误差方程设计变结构控制，使系统的状态（输出）向参考模型的状态（输出）逼近，由参考模型的性能即得所研究的非线性广义系统所希望的性能。仿真例子验证了所建立方法的有效性。     

一类非线性系统时变滑模变结构控制

针对参数不确定性非线系统,分析了在未知扰动下的输出调节问题,提出了基于李亚普诺夫稳定性理论意义下的时变滑模变结构控制律,该控制律能保证系统误差的快速收敛性及对外部扰动和参数不确定性的不敏感性,最后给出的仿真实例实证实了理论分析结果的正确性。     

广义非线性系统的变结构控制理论

利用几何方法,从广义非线性系统本身出发,研究了广义非线性控制的变化结构控制理论,给出了系统存在变结构控制的充分实际没动模式的近似定理。从所得结论可知,滑动条件仅能保证实际滑动模的慢变状态赵近于理想滑动模的慢变状态,而不能保证实际滑动模的状态趋近于理想滑动模的快变状态,研究正常非线性系统的方法已不能简单地被利用到广义非线性系统。     

船舶操纵非线性系统的鲁棒变结构控制

本文采用伪线性化变换将船舶操纵非线性系统近似地化为线性可控正则型，并对线性化系统设计了一种连续的变结构以提高整个闭环系统的鲁棒性。该方案用于限制水域中船舶的航向航迹纠编控制中，取得了预期的结果。     

一类奇异非线性变结构控制系统的跟踪问题

首次利用变结构控制方法研究了一类奇异非线性系统的模型跟踪问题，在不同情况下，通过引入动态补偿器的概念，设计了奇异模型跟踪系统的切换函数，得到了在切换面上实现跟踪的条件，然后利用趋近律方法设计了变结构控制，以保证在切换面外的运动在有限时间到达切换面，通过滑动运动实现跟踪，最后讨论了参数模型为正常系统的线性定常奇异系统的跟踪问题。