基于逆系统方法有功—无功解耦PWM控制的链式STATCOM动态控制策略研究

大容量链式静止同步补偿器(链式 STATCOM)具有独特的优点,但也存在无功动态响应时间常数大的劣势。该文结合国家电网公司攻关项目——上海西郊变±50Mvar 链式STATCOM 的研制,重点研究了正常工况下链式 STATCOM的快速闭环无功控制方法。建立了链式 STATCOM 的有功-无功暂态模型,通过引入多变量非线性控制逆系统方法,设计了基于逆系统方法和有功-无功解耦的非线性动态无功控制策略。在一台链式 STATCOM 物理样机上实现该动态控制策略,实验结果表明所提的无功闭环控制方法具有优良的动态性能,使链式STATCOM的闭环无功响应时间减小至10ms以内。

基于逆系统方法的非线性内模控制

针对一类非线性连续系统 ,利用小波网络逼近原系统的α阶积分逆系统 ,针对复合后的伪线性系统提出了基于逆系统方法的内模控制 ,证明了闭环系统的鲁棒稳定性 ,分析了系统性能 .仿真结果表明所提的方法控制性能好 ,精度高 。

发电机励磁与汽门系统解耦控制的神经网络逆系统方法

在分析励磁与汽门系统可逆性的基础上为输电系统中汽轮发电机组的控制提出了一种新的解耦控制器的设计方法。在系统精确模型参数未知的情况下,神经网络逆系统可将被控系统解耦成两个SISO线性子系统;然后为了满足高性能控制的要求,针对两个不同的子系统增加两个不同的线性控制器来形成闭环控制。理论分析和仿真结果表明:该控制策略较好地解决了输电系统中汽轮发电机组控制时存在的多变量、非线性、强耦合问题;实现了系统的动态解耦控制,因此可显著增强输电系统的暂态稳定性。

非线性系统控制的逆系统方法(Ⅱ)——多变量控制理论

介绍基于逆系统方法的多变量非线性控制理论,包括高阶微分方程组系统的控制设计方法、多输入多输出状态方程系统的控制设计方法、可解耦性与可镇定性分析、应用与相关理论研究等内容。

逆系统方法在电力系统控制中的应用

本文指出：逆系统方法和微分几何方法本质上是等价的，而逆系统方法的物理意义直观，不局限于仿射型系统，使用时仅需求导运算和代数运户，求解控制律过程比较简捷，便于工程应用。作者以电力系统的非线性励磁控制为例，证明了两种方法所得控制律是相同的。本文的结论可简化励磁控制、汽门控制、换流站控制、无功补偿器控制等问题的求解过程。

逆系统方法在电力系统综合控制中的应用

将多变量的逆系统方法用于大型汽轮发电机组的综合控制 ,综合考虑了励磁控制和汽门开度控制。基于逆系统思想选取功角δ和发电机输出电压νt 作为电力系统的输出 ,获得了电力系统的α阶积分逆系统 ,由此设计了非线性解耦最优控制律 ,以同时提高系统的综合性能。计算机仿真结果表明 ,所设计的控制律可有效地提高发电机的稳定性和电压精度。

基于逆系统方法的广义非线性系统控制及电力系统应用

对一般广义非线性系统的反馈线性化问题,通过将代数变量视为虚拟输入,给出了构造性递归求逆算法,实现了系统的精确反馈线性化.作为该算法的应用,讨论了带有非线性负荷的三节点电力系统的励磁控制问题,设计了非线性励磁控制器.仿真结果表明了方法的有效性.

传感器动态补偿的神经网络逆系统方法

给出一种基于神经网络逆系统的传感器动态补偿策略。无需传感器具体模型和参数 ,即可实现传感器系统的近似单位线性化 ,达到动态补偿的目的。仿真实验和动态标定试验结果表明 ,应用这种新型的易于工程实现的动态补偿方法可显著地提高传感器的动态特性 。

非线性系统控制的逆系统方法(I)——单变量控制理论

介绍非线性系统控制的逆系统方法及相应的单变量非线性系统的控制理论。包括:逆系统方法的基本概念和设计原理,单变量系统α阶积分逆的设计方法,连续单变量系统的控制,逆系统方法在一类分布参数系统和离散时间系统上的推广示例。

基于逆系统方法的内模控制在吊车消摆运动中的应用

针对非线性、欠驱动的桥式吊车水平运动系统,先运用非线性逆系统方法将其转化为伪线性系统,然后按照线性系统理论设计内模控制器来控制吊车的水平定位.同时设计了一个角度反馈控制器来确保摆角迅速衰减.最后和常规PID、模糊控制做了比较.实验结果表明,本方案能保证定位无静差、摆角迅速衰减,同时具有良好的抗干扰能力和较强的鲁棒性,控制效果优于PID和模糊控制.*

统一潮流控制器逆系统方法控制策略

统一潮流控制器在同步旋转dq坐标系下的数学模型,反映出统一潮流控制器是一个强耦合的、非线性的系统.为解决对这个强耦合、非线性系统直接设计控制器的困难,采用逆系统方法,将原系统线性化且解耦,构造出一个伪线性系统.然后,运用变结构控制,针对构造出的这个伪线性系统,设计该系统的控制策略以实现对统一潮流控制器综合控制.最后,通过建立仿真试验模型进行仿真,仿真的结果验证了文中提出的这种控制策略的可行性和有效性.

多目标励磁控制的神经网络逆系统方法

根据逆系统理论分别分析了以机端电压和功角为被控量的励磁系统的可逆性 ,并采用不同的神经网络逆系统结构实现了对单目标量的励磁控制。针对单目标励磁控制不能够同时改善功角稳定性和机端电压稳定性的不足 ,在以机端电压为被控量的神经网络逆系统结构中引入功角偏差反馈信号 ,设计了多目标神经网络励磁控制器。研究结果表明 ,应用该方法能够实现多目标励磁控制 。

基于神经网络逆系统方法的汽车底盘解耦控制

为了消除汽车底盘各电控子系统间的耦合影响,采用了一种基于神经网络逆系统方法的底盘解耦控制策略。对集成主动前轮转向(AFS)、直接横摆力矩控制(DYC)和主动悬架(ASS)的汽车底盘系统进行研究,利用Interactor算法分析了底盘系统的可逆性,建立了多变量底盘系统的BP神经网络逆系统模型,将闭环控制器与神经网络逆系统组成复合控制器用于改善系统的动态性能,并进行了仿真验证。结果表明,基于神经网络逆系统方法的解耦控制策略能够消除底盘各电控子系统间的干涉和耦合影响,有效改善整车的操纵稳定性。

应用逆系统方法求解电力系统的非线性控制律

微分几何方法有效地解决了一系列的电力系统非线性控制问题，但因需要确定非线性变换，故必求解微分方程组，所以其求解控制律的过程比较繁琐。本文提出：由于电力系统数学模型形式的特殊性，非线性变换可直接确定，而无须求解微分方程组。另一方面，逆系统方法和微分几何方法本质是等价的，而逆系统方法的物理意义直观，不局限于仿射型系统，使用时仅需求导运算和代数运算，其求解控制律过程比较简捷，便于工程应用。作者以电力系统的汽门非线性控制为例，证明两种方法所得控制律是相同的。本文的结论可简化汽门控制，励磁控制，换流站控制，无功补偿器控制等问题的求解过程，亦适用于其它领域中类似的非线性控制问题。

基于逆系统方法感应电动机调速系统的分析及控制

感应电动机反馈线性化方法的优点之一，是在电机参数准确已知且转子磁通能够准确观测的前提下，可将感应电动机数学模型解耦成互相独立的转速子系统和磁通子系统。其中，磁通能否准确观测是解耦的关键，但转子磁通是不可能准确观测的。为了进一步完善反馈线性化方法，提高调速性能，本文针对感应电动机电流型模型分析了参数及磁通误差对线性化后模型的影响，认识到磁通误差是造成两个子系统重新耦合起来的主要原因，在此基础上给出了使用２－自由度调节器构成的闭环控制系统，仿真及实验证明以上分析是正确的。

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。

基于逆系统方法的航天器姿态跟踪最优鲁棒控制

针对航天器有效载荷(如星载天线、星载相机)快速持续指向地面或在轨特定目标等空间任务,研究了航天器姿态快速连续跟踪控制问题。提出了一种计算跟踪参考姿态的新方法,给出了目标姿态参数的解析表达式。大范围机动时,姿态动力学方程是强耦合非线性的,用传统鲁棒控制方法处理比较困难。用机动四元数描述姿态误差,以避免姿态跟踪可能产生的奇异。在考虑参数不确定性和干扰力矩的情况下,应用逆系统方法和输入不确定性鲁棒控制与最优控制转换定理,将鲁棒控制问题转化为最优控制问题,回避了传统鲁棒控制复杂的设计过程。控制器的设计方法简单,可应用于更复杂的对象,且参数选择具有很大的灵活性,易于工程实现。仿真结果表明:控制器具有良好的鲁棒性,较高的跟踪精度和快速响应能力。

基于逆系统方法的磁浮列车非线性控制

EMS型磁浮列车高速运行时由于车轨相互耦合,使悬浮系统的动力学行为变得复杂,影响车辆安全性、舒适性。为提高系统的鲁棒性,提出了一种基于逆系统理论的非线性悬浮控制器设计方法。首先,建立了EMS型磁浮列车的单磁铁非线性动力学模型。然后,讨论了基于逆系统的非线性反馈控制方法在悬浮控制器设计中的运用,通过系统伪线性化及系统综合,设计出了基于逆系统反馈线性化和鲁棒伺服控制的组合控制器。数值仿真验证了逆系统控制方法的有效性。

基于支持向量机α阶逆系统方法的非线性内模控制

为了提高传统逆系统方法的鲁棒性和抗干扰能力,提出了基于支持向量机α阶逆系统方法的非线性内模控制新方法．该方法利用支持向量机辨识非线性系统的α阶逆模型,并将其串连在原系统之前得到复合的伪线性系统．对求得的伪线性系统采用内模控制方法进行控制．仿真结果证明了该方法的有效性．理论分析和仿真结果均表明,该方法不依赖于系统的模型,且较一般的逆系统方法鲁棒稳定性好,设计简单,跟踪精度高,是解决非线性系统控制的一种可行的理论方法．

基于逆系统方法的HVDC系统一般非线性控制

对于高压直流输电系统中整流器定直流电流、逆变器定关断越前角的控制问题 ,采用系统的三阶非仿射非线性控制模型 ,根据多变量控制的逆系统方法 ,设计了基于非线性反馈线性化和线性二次型最优的组合控制器 ,并给出了闭环系统稳定的充要条件。仿真结果证明了结论的正确性和文中所提方法的有效性。