基于逆系统内模算法的双馈风力发电系统解耦控制

应用多变量非线性控制的逆系统方法,将双馈风力发电机这一多变量、非线性、强耦合系统精确解耦成有功和无功两个一阶线性子系统。对形成的伪线性系统,引入一种改进型内模控制结构,提高了控制系统的鲁棒稳定性和高阶无静差跟踪性能。仿真结果表明,提出的基于逆系统内模控制策略成功实现了有功、无功的解耦控制和最大风能追踪控制,系统具有更高的控制精度和稳定性。     

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。     

机炉协调系统的模糊增益调度预测控制

多变量锅炉-汽机协调系统的动态特性随着工况而变化，文中提出了一种新型的模糊增益调度预测控制策略来控制这个非线性过程。基于模糊集合理论建立了机炉协调系统的非线性离散全局模糊模型，并设计了一种基于全局模糊模型的新型扩展状态空间预测控制器。它能方便地处理控制作用的受限优化问题，同时它卓越的滚动优化能力又确保了机炉协调系统在全工况范围内的最优控制品质。仿真试验表明：文中所提出的全局非线性预测控制器在控制作用幅值、速率均受限的情况下仍具有满意的全工况负荷跟踪性能。     

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。     

感应电动机交-交变频调速系统的双内模控制研究

基于先进的内模控制理论,提出了一种双内模控制结构,将内模控制拓展应用到多环控制的感应电动机交-交变频调速系统的外环;仿照调速系统调节器的工程设计方法,提出了基于内模控制原理的调速系统调节器设计原则,并进行了调节器设计.所设计的电流调节器为PI结构、磁链和转速调节器为PI或PID结构,但都只有一个可调参数,结构简单,参数调整方便.仿真实验表明,采用内模控制后,系统的输出动态性能优于工程设计方法设计的动态性能.     

基于内模控制的永磁同步电动机调速系统设计

针对永磁同步电动机伺服系统高性能的控制要求,提出一种基于内模控制技术的永磁同步电动机控制策略。设计的内模控制器具有结构简单、直观和容易调节等特点,通过使用内模控制技术设计电流环,改善电流环的性能;在电流环的基础上,再用内模控制技术设计速度控制器,抑制速度波动;利用构建仿真模型对该调速系统进行仿真研究。结果表明:用内模控制结构设计的调速系统有转速超调量低、转矩脉动小和响应速度快的优点,明显改善了系统的跟随性能和抗扰性能,证明了该控制策略的有效性。     

多变量时滞系统的解耦模糊内模控制

针对时滞多变量耦合系统,研究了带有多时滞的多变量稳定过程的解耦内模控制,根据开环系统的时滞给出了一种时滞系统多变量解耦方法,由于理想的多变量时滞系统内模控制器设计复杂,且根据内模控制理论设计的控制器一般是高阶的,因此采用模糊控制方法设计模糊内模控制器。其宗旨是首先根据过程对象的模型,设计多变量时滞解耦的预补偿器,对其进行对角优势化,利用补偿后的主对角元素作为内模控制的预估模型,设计了多通道模糊内模控制器。仿真结果表明,该方法具有很好的解耦能力,鲁棒性强;方法简单,易于实现。具有工程应用价值。     

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。     

基于非线性磁路饱和模型的永磁同步电机增益调度电流控制EI北大核心CSCD

随着永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine,PMSM)过载能力、功率密度和转矩密度的提高,磁路饱和程度加深且变化剧烈,其非线性限制电流环的动态性能并且降低控制器的鲁棒性。该文提出一种PMSM增益调度电流控制策略,基于以微分电感为参数的非线性磁路饱和模型,设计小信号模型的线性内模控制器,根据电流调度变量插值成非线性控制,非线性耦合的消除保持非线性控制小信号化与线性内模控制的一致性,获得不同形式非线性积分的增益调度电流控制器。采用内模控制维持小信号系统相同的闭环特性,使得该非线性控制也具有相同的线性闭环特性,达到反馈线性化的效果,提高大范围工况的性能。通过仿真和实验验证控制器的有效性。     

感应电动机交-交变频调速系统的双内模控制研究

基于先进的内模控制理论,针对感应电动机交-交变频调速系统提出了一种双内模控制结构,并进行了调速系统的控制器设计。所设计的电流控制器为PI结构,具有对定子电流交叉耦合电势的动态解耦作用;所设计的磁链和转速控制器为PID结构,只有一个可调参数,结构简单,参数调整方便。计算机仿真实验表明,采用内模控制后,系统的输出动态性能优于工程设计方法设计的动态性能。     

基于鲁棒内模控制的高性能变频调速系统

从内模控制的鲁棒机理入手,分析了内模控制的性能,其具有良好的抗扰性和鲁棒性。由于电机参数时变会影响矢量控制系统性能,提出具有高性能的新型异步电机变频调速内模控制系统结构,设计了内模控制电流调节器和速度调节器,解决了矢量控制系统参数鲁棒性差的问题,理论分析与实验证明了该方案的有效性。     

改进的大纯滞后过程的内模控制器研究

常规内模控制器具有克服时滞的优点,但是当被控对象与模型严重失配情况下,常规内模控制器的控制往往难以达到满意的效果.针对具有此种情况的大纯滞后工业过程,提出了一种将内模控制与双口控制相结合的改进的内模控制器设计方法.这种结构包含两个独立的控制器,适当设计两个控制器可取得比常规内模控制更好的控制效果[1].仿真研究表明该控制器在动态性能、静态性能、鲁棒性及抗干扰性等方面具有很好的控制品质.     

基于动态补偿的在线LS—SVM逆控制

针对非线性系统直接逆控制方法在应对系统参数变化和外界扰动时系统的动态性能变差甚至出现不稳定问题,提出一种基于动态补偿的在线LS—SVM逆控制。在引入LS—SVM建立逆模型的同时,将无模型自适应控制方法作为附加控制器,在控制误差大于不敏感函数时,利用增量学习算法,对LS—SVM逆控制实施在线学习,用于模型偏离被控对象时在线修正逆模型。仿真结果表明,提出的方法对系统参数摄动具有较好的鲁棒性,保持了较好的跟踪效果,具有较好的实时性和在线校正功能。     

一种新的重复控制方案在逆变电源中的应用

基于内模原理的重复控制技术在逆变电源的波形控制中应用相当广泛,它对死区、非线性负载引起的波形畸变有很好的抑制作用。提出一种新的重复控制方案,通过改进周期信号发生器中的Q(z),在重复控制器的给定处插入延时环节z-m以及采用母线电压解耦,在很大程度上提高了系统的稳态精度。仿真和实验证实,使用该控制方案的逆变电源在带波峰因子为3的非线性负载时,输出电压THD控制在0.6%,很大程度上提高了逆变电源的稳态性能。     

水轮机调速系统的非线性自适应控制

水门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有极其重要的作用,而且对抑制电力系统低频振荡、改善动态品质也有不可低估的作用。国内外水轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想水轮机模型。论文考虑了水轮发电机固有的非线性以及水轮机参数的不确定性,基于微分几何理论和自适应控制方法推导了水轮机调速的非线性自适应控制律(NAC)。数字仿真试验表明,所设计的调速器控制律具有较强的参数自适应能力,在改善系统动态特性和提高系统大干扰稳定性方面优于未考虑参数不确定的非线性控制律(CNGC)。     

静止无功发生器无功电流的滑模变结构控制

为提高静止无功发生器(ASVG)的控制效果,针对ASVG无功电流内环控制系统,提出了一种无功电流滑模变结构控制方法。根据ASVG的装置级非线性数学模型,建立了系统无功补偿电流的控制模型,采用反馈线性化方法将系统线性化。在此基础上,应用极点配置法设计出滑动模态超平面,并在考虑外界扰动条件下完成了变结构控制规律的设计。数字仿真结果表明,设计的无功电流滑模变结构控制器较传统的PID控制器在无功电流的追踪能力上具有更快的响应速度,对系统摄动和外加干扰具有较强的鲁棒性。     

An adaptive feedback linearized model predictive controller design for a nonlinear multi-input multi-output system

In this work, an adaptive feedback linearized model predictive control (AFLMPC) scheme is proposed to compensate system uncertainty for a class of nonlinear multi-input multi-output system. Initially, a feedback linearization technique is used to transform the nonlinear dynamics into an exact linear model, thereafter, a model predictive control scheme is designed to obtain the desired tracking performance. A suitable constraint mapping algorithm has been developed to map input constraints to the new virtual input of the proposed control scheme. The proposed control scheme utilizes multiple estimation model and the concept of second-level adaptation technique Pandey et al. (2014) to handle the parametric uncertainty in real-time. Hence, the adaptive term in the control scheme is used to counteract the effect of model uncertainties and parameter adaptation errors. The effectiveness of the proposed AFLMPC control algorithm has been verified successfully in simulation as well as the experimental setup of the TRMS model. The unavailable states of the nonlinear system have been estimated using an extended Kalman filter based state observer. The performance of the proposed control algorithm has been compared with other existing nonlinear control techniques in simulation and experimental validation.     

基于网络的电机远程控制系统内模控制器设计

针对基于网络的远程控制系统中存在的信号传输时间延迟问题,设计了基于内模原理的控制器,对因网络时延导致的系统性能下降进行补偿。并且,对加入内模控制器后的闭环系统性能进行了分析。内模控制器克服了其它控制器必须依赖电机精确模型的缺点,保证了系统具有良好的稳定性和鲁棒性。仿真示例验证了内模控制方法的有效性。