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。

肘内式悬挂LMI优化的多目标输出反馈控制研究

针对被动式油气悬挂不能有效降低车辆车体垂直振动的问题,建立了肘内式半主动悬挂的动力学模型。提出了一种应用多目标输出反馈控制调节节流孔的大小,来增加行驶平顺性的方法;该方法在线性矩阵不等式(LMI)框架下,应用多目标输出反馈调节、调节流孔的大小,悬挂满足了硬约束条件,减小了扰动通道增益;研究了LMI区域极点配置在悬挂性能优化中的应用。研究结果表明:基于LMI方法的多目标输出反馈控制相较被动式油气悬挂能有效减小车辆行驶中由于外界路面扰动而产生的垂直加速度,系统的刚度特性在一定的扰动作用范围内得到优化;同时,在域内悬挂动行程、动静载荷比和阻尼减震器输出力大小均不超过约束,保证了车辆行驶中的接地性,系统极点分布满足设计要求。

基于多目标全息反馈的UPFC非线性控制策略

文章选取UPFC两侧逆变器的SPWM脉宽调制比和调制相角作为控制量,进行UPFC装置数学建模。基于非线性多目标全息反馈控制原理,构建含有8个控制目标的跟踪方程组,得到非线性多目标控制律,并利用包含发电机组的单机无穷大系统进行暂态仿真。仿真结果证明,该控制方法在简化传统非线性控制方法的同时,能充分发挥UPFC的潮流控制性能,增强输电线路供电可靠性,提升电力系统的动、静态稳定性。

提高电力系统稳定性的直流附加阻尼与发电机励磁非线性协调控制

直流附加阻尼控制通常是利用有功功率或频率进行调制,控制目标单一,且不考虑与励磁控制的协调,导致有些情况下不能取得满意的控制效果。为此,该文提出一种协调直流附加阻尼和发电机励磁的微分代数多目标全息反馈非线性控制方法。该方法通过合理确定目标函数并由目标函数构建符合Brunovsky标准型的多目标方程,将非线性空间控制问题转换到线性空间设计;通过对目标函数求导数建立线性空间控制律和非线性空间控制律的等效映射,从而实现对非线性系统目标量的镇定,使其以良好的动态性能达到期望的稳定运行轨迹。将该方法应用于典型四机两区域交直流混合输电系统,设计直流附加阻尼和发电机励磁的非线性协调控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在负荷扰动或发生严重短路故障时,均能够通过快速功率和励磁控制稳定系统功角、频率和电压,有效提高系统的稳定性和控制鲁棒性。

大型光伏储能电站与同步发电机励磁的非线性协调控制策略

在大规模光伏储能电站接入系统的容量和比重不断增加的情况下,光伏电站应具备一定的电压和功率调节能力来支撑电网的稳定运行。以大型光伏储能电站接入的多机电力系统为研究对象,推导其微分代数系统结构模型,提出了采用光伏储能电站逆变器与同步发电机励磁协调来提高系统稳定水平的非线性控制策略。该策略避免了不同控制器单独设计造成的配合不协调问题,同时可以对电压和有功等多个目标量进行控制。由于采用非线性设计方法,控制器可在大范围适用而不局限于设计点附近。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效提高系统的电压和功率调节能力,保障系统安全稳定运行。

基于Spar平台浮式海上风力机独立变桨距控制研究

Spar平台深吃水导致平台俯仰和滚转固有频率较低,因此采用了引入纵荡、横荡自由度的线性状态空间模型的控制设计。为了有效减少风机载荷及更好调节风机出力,提出了基于Spar平台浮式海上风力机独立变桨距控制(IBP)的线性多目标状态反馈控制器模型。同时为了能够较好验证该模型的有效性,对基于基本控制器、扰动干扰控制器以及状态反馈控制器的3种独立变桨距控制进行对比。仿真结果表明:相对于基于可变增益比例积分控制器的统一变桨距控制,基于多目标状态反馈控制器的独立变桨距控制能将塔架前后及侧向弯曲疲劳载荷平均减少9%。