基于模糊控制的线性最优励磁控制系统的研究

发布时间：2017-04-26 01:15

  本文关键词：基于模糊控制的线性最优励磁控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：同步发电机励磁控制系统作为机网协调的重要组成部分,对保持电网电压平稳、恰当的输送无功、增强电力系统运行稳定性起着关键性作用。实际运行表明,采用误差与补偿反馈相结合的AVR(自动电压调节器)+PSS(电力系统稳定器)控制策略的励磁控制系统,一定程度抑制了系统低频振荡,提高了维持机端电压的稳态精度,但相对于线性最优励磁控制,前者仍存在着适用频率相对较窄、现场调试繁琐等不足。线性最优控制作为现代控制理论的重要分支,所构成的线性最优励磁控制系统相比传统励磁控制系统,已取得更优良的控制效果。线性最优励磁控制系统的加权矩阵,通常是根据正常运行工况下系统对状态变量的约束程度选取的,因而在正常运行点附近控制系统拥有优良的动态品质,而当系统因扰动偏离正常运行点,其调节性能将会变差。这里利用模糊控制器跟踪系统运行工况,并依据在线插值法所细化的模糊规则输出目标反馈增益矩阵,进一步结合灵敏度分析综合考虑权值对动态性能的影响与目标反馈增益的物理可实现性,最后通过迭代求出优化权矩阵。对单机无穷大系统进行建模仿真,结果表明利用模糊控制器对权矩阵进行优化选取,使线性最优励磁控制系统表现出更加优良的动态品质。
【关键词】：线性控制 权矩阵 模糊控制器 在线插值算法 灵敏度分析
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273.4;TM31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 发电机励磁控制系统的演变与研究现状11-15
• 1.2.1 以线性系统传递函数为基础的单状态量励磁控制方式11
• 1.2.2 以线性系统传递函数为基础的多状态量励磁控制方式11-12
• 1.2.3 线性状态空间模型上的多变量最优励磁控制方式12-13
• 1.2.4 基于非线性模型的励磁控制方式13-14
• 1.2.5 智能励磁控制方式14-15
• 1.3 线性最优励磁控制系统的发展趋势15-17
• 1.3.1 试探法15-16
• 1.3.2 极点配置法16
• 1.3.3 基于先进控制的优化选取法16-17
• 1.4 模糊控制的历史与现状17-18
• 1.5 本文研究的主要内容18-19
• 2 励磁控制系统建模与电力系统稳定性讨论19-35
• 2.1 同步发电机励磁系统的分类与结构19-22
• 2.1.1 励磁系统分类19-20
• 2.1.2 励磁系统的构成20
• 2.1.3 自并励静止励磁控制系统20-22
• 2.2 对励磁控制系统及其设计指标的要求22-23
• 2.2.1 励磁控制系统所要满足的要求22-23
• 2.2.2 励磁控制系统调节指标23
• 2.3 AVR+PSS励磁控制方式与电力系统运行稳定性23-29
• 2.3.1 电力系统稳定性的概念与种类23-25
• 2.3.2 AVR+PSS励磁控制方式对电力系统运行稳定性所产生的作用25-29
• 2.4 同步发电机励磁系统的数学模型29-35
• 2.4.1 同步发电机转子运动方程29-30
• 2.4.2 同步发电机功率方程30-31
• 2.4.3 同步发电机转子动态方程31-35
• 3 线性最优励磁控制系统的设计35-47
• 3.1 最优控制理论简介35-36
• 3.2 最优控制的发展以及在电力系统中的应用36-37
• 3.3 二次型性能指标37-38
• 3.4 汉密尔顿—庞特亚金方程式38-41
• 3.5 线性最优控制器的设计方法41-43
• 3.6 线性最优励磁控制规律43-45
• 3.7 Riccati（黎卡提）矩阵方程的解法45-46
• 3.8 线性最优励磁控制方式对电力系统稳定性的影响46-47
• 4 模糊控制器及灵敏度分析47-58
• 4.1 采用模糊控制的意义47-48
• 4.2 系统运行点的跟踪48-49
• 4.3 系统输入量的模糊化49-50
• 4.4 模糊规则库50-52
• 4.5 模糊控制器的优化52-54
• 4.5.1 在线插值算法52-53
• 4.5.2 曲面磨光插值法53-54
• 4.6 灵敏度分析54-58
• 5 系统建模与仿真58-67
• 5.1 仿真模型的构建58-63
• 5.2 系统仿真与结果分析63-67
• 5.2.1 系统小扰动阶跃仿真63-64
• 5.2.2 系统三相短路大扰动仿真64-65
• 5.2.3 性能比较与结论65-67
• 6 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果72-73
• 致谢73-74

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