单元机组协调系统的非线性控制研究

回顾和总结单元机组协调控制系统的研究现状，给出可用于协调系统非线性控制研究的3种典型模型，从理论和应用的角度分析已用于协调控制系统研究的几种非线性方法的特点和局限，包括反馈线性化方法、逆系统方法、反步设计方法及多模型方法等，并提出进行非线性协调系统设计需解决的一些关键问题。     

单元机组协调控制的解耦内模控制

协调控制系统的性能直接影响单元机组运行的安全性和经济性。为了克服能量供需之间关联耦合作用对协调系统控制品质的影响,本文将对象解耦内模控制应用于协调控制系统,设计出内模协调控制器。本文分析了解耦内模控制器的设计过程,并在模型失配的情况下进行了仿真研究,仿真结果表明,所设计的解耦内模控制器有较好的解耦效果,同时对模型失配有较好的适应性。     

火电单元机组负荷模糊内模控制及其仿真研究

内模控制是近十几年来发展起来的一种新型控制方法，实现内模控制的关键是模型求逆，该文提出一种基于系统T-S模糊模型的模糊内模控制方法。该方法首先利用快速辨识算法获取系统的T-S模糊模型。然后通过适当变形，把模糊模型求逆问题简单的转化为求解线性方程组，并将遗传算法应用于涉及的多个滤波器参数的寻优。该方法被用于火电单元机组负荷控制系统，仿真结果表明该方法是有效的。     

单元机组协调系统的模型预测控制

单元机组中的锅炉-汽轮机协调系统,具有滞后、耦合、时变以及模型不确定性等特点。针对该协调过程,设计了一种预测控制策略,它利用预测模型与滚动优化策略,减小了模型不确定性、时变以及滞后等因素的影响。最后通过300 MW单元机组协调控制系统的仿真实验,验证了所设计控制算法的性能。结果表明在机组工况发生变化或受到干扰时,被控系统具有快速的负荷适应性、良好的抗扰动能力和很强的鲁棒性,是一种具有实用价值的单元机组协调控制方法。     

火电单元机组的柔性控制

针对汽轮机组各种运行方式的特点（包括优点和缺点），从能量供需协调的角度出发，提出了机组柔性控制，该控制方法结构简单，调整方便，不带非线性环节，具有明显的减弱锅炉气压广义对象非线性的作用，对于不同的机线都可以通过调整一个参数－能量供需协调度α，得到满足主汽压波动小，机组负荷适应性强的控制系统，该控制系统适用于机组在大范围的不同工况下运行，仿真表明了这一结果。     

汽包锅炉单元机组协调系统的线性自抗扰控制

在线性自抗扰控制技术基础上,引入解耦补偿器,提出汽包锅炉单元机组协调系统的新控制方案。该方案首先对单元机组设计解耦补偿器,进行一定程度解耦;再将其他通道耦合作为扰动,分别设计炉侧和机侧线性自抗扰控制器,进一步消除耦合的影响。由于线性自抗扰控制技术采用扩张状态观测器,可以对扩张状态（系统未建模动态摄动和未知扰动1进行在线实时估计,因此其设计的扰动补偿可以不依赖于模型达到快速消去扰动的效果。将该方法应用于一500MW汽包锅炉单元机组协调系统进行仿真研究,结果表明该方案可以实现良好的动静态解耦,有较强的鲁棒性和抗干扰能力,并且算法简单、调试容易。     

单元机组负荷系统的多变量模型算法解耦控制

单元机组负荷系统是具有耦合的两输入两输出多变量系统,具有较大的惯性。模型算法控制是基于对象脉冲响应模型的一种预测控制,在惯性迟延对象的控制中有很好的应用。文章首先将系统分解为2个双输入单输出系统,并分别用模型算法控制设计控制器,通过联立求解二元一次矩阵方程组,达到解耦设计的目的。通过300 MW机组负荷系统的仿真,验证了该方法的有效性。     

凌津滩水电厂机组现地控制单元

1 概 述 湖南省凌津滩水电厂安装有9台单机容量为30 MW的灯泡贯流式机组,总装机容量270 MW,年发电量12．33亿kW·h。5号G和3号B组成单机单变的单元接线,其余8台发电机组和4台主变组成两机一变的扩大单元接线。采用220 kV单母线分段,5进2出的主接线方式,有两回220 kV的出线接入系统,一回凌-漳线,一回凌-桃线。 凌津滩水电厂采用全计算机集中监视和控制,是从法国CEGELEC公司通过国际招标引进,具有凌津滩水电厂270 MW的发、变、输电设备全自动化监视、控制与调度操作的功能,采用开放式、全分布式的系统结构,主控级采用双以…     

单元机组负荷非线性预测控制及其仿真研究

大型单元机组负荷控制系统存在着强耦合、非线性等特性,常规线性控制策略难取得满意的控制效果。为此,该文提出了一种新的基于模糊模型和免疫优化的非线性预测控制方法,将离线辨识到的全局模糊模型作为预测模型,然后利用实数编码的免疫优化算法在线实现非线性预测控制的滚动优化,给出每个采样时刻的最优控制量。该方法还可通过修正的遗传算子方便地解决控制量受限问题。通过对一个500MW单元机组负荷控制系统的仿真试验,验证了该非线性预测控制方法的有效性。     

基于内模原理的VSC-HVDC控制方法研究

在d-q同步旋转坐标系下,基于电压源换流器的直流输电系统稳态数学模型中有功电流和无功电流存在耦合,给控制带来困难。为了解决这一困难,笔者在建立了该坐标系下VSC-HVDC数学模型的基础上,介绍了一种基于内模原理的电流解耦策略,给出了理论分析和调节器参数整定算法,并利用MATLAB对控制策略进行了仿真。结果表明,该方法能很好的实现电流的解耦,它只有滤波器时间常数是需要整定的参数,方法比较简单,并且系统特性变化的情况下具有很强的鲁棒性和抗干扰能力。     

一种火电机组系统非线性控制方法的实用仿真研究

针对火电机组运行状况和负荷大范围变动的情况,该文将用微分几何法进行非线性解耦和PI调节律结合的思想引入到控制系统的设计中,并且分析了鲁棒性和实用性;另外,设计了指令处理器将外部的阶跃信号变为机组可接受的信号,且使执行机构的饱和性要求得以满足。仿真表明:当机组大范围调节时,汽包压力和输出功率能够较快地跟随指令变化,汽包水位波动也保持在规定的范围内。     

机炉协调系统的非线性输出跟踪控制

为了克服非线性环节以及能量供需之间关联耦合作用对协调系统控制品质的影响，提高单元制发电机组的快速负荷响应能力，本文基于非线性稳定逆原理，采用非线性输出跟踪控制结构，针对一个通用的非线性协调系统模型，设计出非线性输出跟踪控制器。该控制器由稳定逆系统及反馈控制器两部分组成，稳定逆系统相当于前馈部分，用于提高系统的响应速度；反馈控制器保证了系统的稳定。在不同负荷下的仿真试验表明，依据非线性输出跟踪控制策略设计出的控制系统具有良好的解耦效果和设定点跟踪能力。     

基于扩张状态观测器的电力系统非线性鲁棒协调控制

该文提出了一种基于扩张状态观测器的非线性鲁棒协调控制方法(Extended-State-Observer based Nonlinear Robust Coordinated Control，ENRCC）；将电力系统对象归纳为一类内环为非线性系统、外环为伪线性系统的多输入多输出对象。在此基础上，完整地阐述了ENRCC的控制原理；利用一簇低阶扩张状态观测器对内环非线性系统进行动态反馈线性化和解耦设计，利用线性鲁棒控制方法对已线性化的内环系统和外环伪线性系统进行预期动力学设计，最终可实现观测器 线性化 鲁棒协调控制三者的有机结合。实例仿真结果表明：该控制规律严谨简单，方法原理直观清晰，便于工程应用，具有很强的适应性和鲁棒性，能有效地解决一类不确定 非线性 分散性的电力系统多输入多输出(MIMO)对象的控制问题。     

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。     

计及动态负荷的电力系统静止无功补偿器(SVC)与发电机励磁控制

基于微分代数控制系统的反馈线性化方法，进一步研究了具有非线性负荷的电力系统中静止无功补偿器(Static var compensator，SVC)和发电机三阶模型的励磁控制，表明具有非线性负荷和SVC装置的NDAS(3)仍可以通过状态反馈精确线性化，从而得到具有代数方程的Bnmovsky标准型。提出了具有非线性负荷的电力系统SVC与发电机励磁控制的完全精确线性化设计。该控制方法可以同时满足发电机功角稳定和SVC节点处电压。仿真结果表明该方法具有很好的效果和优越性。     

机炉协调多变量受控系统线性增量形数学模型分析

文中以火力发电厂机炉协调多变量受控系统为研究背景，借鉴机理建模方法，给出单元机组被控对象的一种线性增量式集总参数数学模型，并应用状态空间法对其进行描述和分析，推导出输入和输出之间的传递函数矩阵，通过数学分析，导出其数学模型在结构方面的内在联系，从而对采用辨识方法建立单元机组被控对象的数学模型，提供一些重要的理论依据和设计概念。     

电力系统中微分代数模型的非线性控制

首次提出了用于控制微分代数系统的反馈线性化技术理论和方法,类似于经典的微分几何理论中的定义和定理,给出关于微分代数系统的M导数、M括号等一些新的定义,并给出了有关微分代数系统控制的一系列新结果,进一步拓广了非线性系统几何理论的应用范围。考虑到大多数电力系统模型都是采用微分代数模型,而且电力系统的负荷往往是电压和频率的非线性表达式,另外在实际工程中也常常遇到非线性微分代数方程的最优控制解,引入微分代数系统的M导数、M括号等定义可较好地解决这类控制问题。利用控制微分代数系统的反馈线性化技术,能很好地应用于具有非线性负荷的电力系统非线性励磁控制的设计,使微分几何方法在电力系统控制研究中得到更广泛的应用。     

基于不精确模型的同步电机非线性励磁控制

基于输电系统中同步电机的不精确励磁非线性模型，采用非线性控制 理论中的全局线性化方法和滑动模态控制方法，导出一个非线性切换控制律， 并用它设计出电力系统新型的非线性励磁控制器。针对单机无穷大系统进行数 字仿真实验，结果表明，该励磁控制器能良好地改善系统的动态响应特性，且 具有良好的鲁棒性。     

基于控制系统四元组形式的发电机非线性分散鲁棒控制

分析了仅包含状态变量、输出变量、控制变量的控制系统常规三元组形式应用到发电机分散鲁棒控制时遇到的困难，为克服这些困难提出了包含状态变量、输出变量、控制变量、量测变量的控制系统四元组形式的概念。量测变量的引入使得发电机综合控制模型本身变为各机解耦、与外部系统网络参数及动态无关，在此模型下设计出分散鲁棒控制器是自然的。此模型可以考虑系统包含各种动态元件如FACTS元件、HVDC系统等情况，在此四元组模型下，通过直接寻求控制量与控制目标之间关系的关联度方法将发电机控制的四元组模型完全线性化，通过励磁控制使发电机端电压具有良好的动态特性，通过汽门控制提高发电机功角暂态稳定性。数字仿真表明，所设计的基于控制系统四元组形式的发电机非线性分散鲁棒综合控制器是有效的。