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。     

基于多指标非线性控制方法的虚拟同步发电机控制

为了给三相电压源型逆变器系统加入惯性和阻尼,将虚拟同步发电机(VSG)技术引入到控制设计当中,以改善系统的性能,但因逆变器内环控制采用线性控制方法,导致控制律的设计不够精确。为此,引入多指标非线性控制方法来设计控制策略,选取逆变器输出电压和输出电流的线性组合作为输出函数,根据微分几何理论证明系统能够反馈线性化,并求出非线性控制律。仿真结果表明,系统并网运行时频率的最大波动从50.35Hz减小到50.04Hz,验证了所提的VSG多指标非线性控制策略的有效性。     

单输入单输出微分代数系统的多指标非线性控制方法

针对含隐函数的单输入单输出微分代数系统,提出多指标非线性控制设计方法,以确保各状态量均具有良好的动、静态性能。借助于哈特曼–格鲁勃曼(Hartman-Grobman)定理推证非线性微分代数系统对应的一次近似系统的特征根与输出函数中参数矩阵(c1,c2)之间的关系,从而揭示了该方法的实质。将该方法应用于非线性微分代数模型的发电机单机无穷大系统中,设计了一个多指标的非线性励磁控制律。仿真表明:该控制律既能增强系统的稳定性,又能提高发电机机端电压控制精度,使各个状态量快速地追踪其给定值。说明该方法能有效地解决微分代数系统的动、静态性能的协调问题。     

直流微网中基于SOC的改进下垂控制

并网直流微源的有效管理和控制是保证直流微网稳定运行的关键。下垂控制是直流微网中常用的管理和控制直流微源的一种方法,能够有效实现微源间功率分配。但传统的基于荷电状态(State of Charge, SOC)的下垂控制存在随着SOC减小直流母线电压跌落逐渐加剧的缺陷,针对该缺陷提出了一种基于SOC的改进下垂控制策略。首先给出了根据母线电压波动的下垂系数调整律,当母线电压跌落时会自动减小下垂系数。随后建立了以输出电容的电压和电流为状态量的系统控制模型,设计了电流内环电压外环的双环PI控制器。最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型,对比仿真了四种不同因素影响下系统的控制性能。仿真表明所提出的改进下垂控制很好地实现了母线电压稳定和各微源功率按其SOC合理分配,并具有较强的抗负载变化能力。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

微网光伏双模式逆变器双环控制策略研究

逆变器双环控制策略易受到干扰,导致控制效果较差,为此提出了微网光伏双模式逆变器双环控制策略。首先分析微网光伏双模式逆变器运行流程,采用电容电流内环、电压外环的双环控制策略,保证逆变器输出电压稳定性,通过电压外环控制器与电流内环控制器的传递函数获取电容电流内环、电压外环的双环控制逆变器传递函数和闭环传递函数,通过极点配置法设计双环控制器参数,最终获取双环控制系统期望特征,实现微网光伏双模式逆变器的双环控制。实验结果表明,所提方法可有效控制微网光伏双模式逆变器,微网光伏双模式逆变器输出电压误差小。     

输出函数在多输入多输出非线性控制系统设计中的重要作用

针对多输入多输出系统研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置,并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了通过将输出函数选取为多状态量的线性组合形式来实现对系统闭环极点进行配置的方法。在多输入多输出系统中,针对凝汽式汽轮发电机给出应用实例。举例中讨论了通过将输出函数选取为发电机端电压Uf、转子角速度ω、转子角加速度ω、输出有功Pe等状态量的线性组合来设计出具有多性能指标的非线性控制律,以改善系统的动、静态性能。仿真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和输出有功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。     

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。     

一种适用于低压微网的控制策略设计

考虑到微网在联网模式和孤岛模式2种典型运行方式下,系统对微源的要求不同,分别采用不同的控制方法实现了对微网的综合控制.针对在低压系统中线路阻抗呈阻性的特点,对下垂控制器进行了重新设计.设计了一种电压-电流双环控制,分析了电压环PI参数对逆变器输出阻抗的影响,并通过参数的选择使得逆变器输出阻抗也呈阻性.提出了一种同步并网控制器的设计,通过对微网2种运行模式切换和孤岛负荷变化时的仿真,验证了该控制策略可以满足微网快速、稳定、可靠的运行要求.     

多输入多输出微分代数系统的多目标反馈非线性控制方法

针对多输入多输出微分代数非线性系统,提出多目标反馈非线性控制设计方法(nonlinearcontroldesignmethod withmulti-objectivefeedbacks,NCMOF)。该方法将所关心的控制目标量转换到线性空间,使推导出的反馈控制律包含所有目标量的反馈信息,实现多目标反馈控制。根据Hartman-Grobman定理,将NCMOF应用于线性控制系统,推证出非线性控制设计方法的实质:通过改变非线性反馈控制律参数来调整系统的极点配置,以获得良好的系统控制性能。将NCMOF应用于含STATCOM的3机9节点电力系统,设计一类仅需要本地信息量的分散协调非线性控制律。仿真结果表明,所设计的控制规律既能提高系统的稳定性和改善系统各状态量的动态响应特性,也能准确控制发电机机端电压、有功功率和STATCOM接入点电压等目标量在其给定值上运行,有效协调系统的动、静态性能。     

直接变换的变送器线路的分析

主要介绍线性与非线性R、L、C参数及特性与线路原理图,可供工程技术人员参考,选择和设计.     

Characteristics of the optical resonator composed of the nonlinear directional coupler

This paper describes a simple method of analysis of an optical resonator composed of a nonlinear directional coupler. Assuming the coupler is made in semiconductor‐doped glass by the K⁺‐ion diffused technique, the transmission and reflection characteristics are calculated and demonstrated. The parameter dependence of the bistability appearing in the transmitted and reflected light is also presented. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(3): 1–10, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20036     

Nonlinear distortion analysis via perturbation method

An analytical method based on the classical perturbation method and the harmonic balance method is presented to analyze the distortion due to circuit nonlinearities. Starting from the time‐domain‐modified nodal analysis formulation for a nonlinear dynamic circuit, a calculation procedure of the periodic solution is developed, leading to general formulae for harmonics and nonlinear distortion figures. These formulae are then particularized for the widely used polynomial and exponential nonlinearities. Circuit simulations are performed showing the accuracy of the presented formulae. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

非线性油膜力和啮合力作用下 齿轮系统的振动特性研究

同时考虑非线性齿轮啮合力和非线性油膜力的影响,建立齿轮–转子–滑动轴承系统的动力学模型。研究2种强非线性因素的共同作用下,系统的非线性动态响应。研究结果表明：转速相对较低时,非线性啮合力对系统振动的影响较大;随着转速的升高,非线性油膜力对振动的影响逐渐增大,并出现“半频涡动”现象,而非线性啮合力的作用相对减小;在一定的转速范围内,“半频涡动”引起的频率成分的振幅甚至超过不平衡质量引起的1倍频的振幅。这是考虑非线性油膜力和非线性啮合力作用时得到的新的结论,这些结论是过去采用线性油膜力模型时难以得到的。     

非线性系统的线性化

由于非线性系统线性化时采用泰勒展开式可能会得出错误的结果,指出了系统的线性化应该是在方程式推导过程中同时进行.对磁悬浮系统,在拉格朗日方程建立过程中求取相应的偏导数从而得出系统的线性化方程.给出了用Simulink的非线性系统仿真方法,并用非线性系统在小偏差下的仿真结果与线性化系统的结果进行对比.结果表明,这样的求取过程物理概念清楚、简单,有助于正确列写系统的方程式.     

基于非线性度变换的NPID在SVC中的应用分析

分析静止无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)控制系统的组成和补偿原理,将非线性度变换NPID控制方法引入SVC控制系统.仿真试验表明该方法在SVC应用中可以明显提高系统的响应速度,加速系统稳定.     

一种新的三绕组自耦变压器的非线性建模

自耦变压器的精确建模在分析变压器运行于磁饱和区域的特性时至关重要。从单相三绕组自耦变压器的电磁关系入手,推导出折算到高压侧的三绕组自耦变压器的等效电路。给出模型中的线性绕组漏阻抗参数和非线性激磁阻抗参数的计算方法,并详细介绍了利用磁等值回路图得到激磁电抗非线性电感的方法。然后给出了利用JA磁滞模型编程实现非线性电感的方法。最后通过FORTRAN语言在PSCAD中搭建三绕组自耦变压器模型。仿真结果验证了所建模型能够准确地反映自耦变压器的非线性特性。     

薄壳的非线型稳定性

本文从任意曲线坐标系中任意形状壳体非线性理论的普适平衡方程出发，导出了任意形状壳体的非线性稳定性方程的统一形式，并对其中的物量进行了详细的讨论。     

A minimum five‐component five‐term single‐nonlinearity chaotic jerk circuit based on a twin‐jerk single‐op‐amp technique

A minimum 5‐component 5‐term single‐nonlinearity chaotic jerk circuit is presented as the first simplest chaotic jerk circuit in a category that a single op‐amp is employed. Such a simplest circuit displays 5 simultaneous advantages of (1) 5 minimum basic electronic components, (2) 5 minimum algebraic terms in a set of 3 coupled first‐order ordinary differential equations (ODEs), (3) a single minimum term of nonlinearity in the ODEs, (4) a simple passive component for nonlinearity, and (5) a single op‐amp. The proposed 5‐term single‐nonlinearity chaotic jerk circuit and a slightly modified version of an existing 6‐term 2‐nonlinearity chaotic jerk circuit form mirrored images of each other. Although both mirrored circuits yield 2 different sets of the ODEs, both sets however can be recast into a pair of twin jerk equations. Both mirrored circuits are therefore algebraically twin 5‐component chaotic jerk circuits, leading to a twin‐jerk single‐op‐amp approach to the proposed minimum chaotic jerk circuit. Two cross verifications of trajectories of both circuits are illustrated through numerical and experimental results. Dynamical properties are also presented.     

A novel adaptive control approach for nonlinearly parameterized systems

Nonlinearly parameterized systems are commonly encountered in control of practical systems. However, the conventional adaptive estimation and control strategies, based on the essential assumption of linear parameterization, are incapable of dealing with this class of systems. This incapability in turn becomes a bottleneck for prevalent applications of adaptive control. In literature, there have been some attempts to break through this bottleneck by investigating the characteristics of nonlinearities. However, it is still open for an implementable strategy that is powerful for nonlinearly parameterized systems as the certainty equivalence principle for linearly parameterized systems. This paper aims to contribute an attempt to this open problem by proposing a novel adaptive control approach. On the one hand, the controller is conceptually simple, and it does not explicitly rely on the expression of system nonlinearities. On the other hand, the controller is able to achieve system stability and parameter convergence. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.