电力系统中非线性模型的鲁棒控制研究

发布时间：2017-07-01 00:08

  本文关键词：电力系统中非线性模型的鲁棒控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电力系统是一个多维数、强耦合的动态非线性系统。为了保证电力系统安全可靠稳定运行,其中最有效的手段之一是提高电力系统中控制器的鲁棒性能。本文以此为出发点,采用现代控制理论与控制技术,针对电力系统中几种典型的非线性模型,考虑了系统在实际运行过程中存在内部参数不确定性及受外部干扰影响,建立了鲁棒控制模型,设计了易于实现的非线性鲁棒控制器。首先,针对PMSM系统在特殊工况下会处于混沌状态,并考虑系统实际运行过程中可能受某些不确定因素的影响,建立了PMSM系统的混沌鲁棒控制模型,采用基于微分几何理论的精确反馈线性化法分别针对系统鲁棒镇定问题和鲁棒输出跟踪问题进行分析并设计相应的鲁棒控制器,从而实现了PMSM混沌系统的鲁棒镇定及鲁棒输出跟踪。然后,针对含TCSC装置的单机无穷大电力系统存在不确定参数及受外部未知干扰影响,结合自适应控制方法和动态面控制方法的优点,设计了TCSC非线性自适应动态面鲁棒控制器,并通过数值仿真将所设计的控制器的控制效果与传统自适应backstepping控制器的控制效果进行对比,突出所设计的控制器鲁棒性强、响应快的优点。其次,针对受外在周期性负荷扰动和电磁扰动以及内部参数不确定的简单二机互联混沌电力系统模型,将backstepping设计思想、自适应控制和滑模控制三者相结合,设计了动态反馈鲁棒控制器,使得闭环动态误差系统渐近稳定。仿真结果表明,所设计的自适应backstepping滑模控制器具有良好的鲁棒性,且控制性能优于传统的自适应backstepping控制器及PID控制器。最后,针对阻尼系数不确定的交直流联合输电系统受具有未知上界的不确定小扰动及三相短路大扰动的影响,采用一种新型自适应全局Terminal滑模控制方法设计了直流输电系统的非线性附加鲁棒控制器,通过快速调节直流输电线路的输送功率,来改善交流传输系统的动态稳定性能。仿真结果表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性,能够有效地提高系统运行的稳定性,且在系统动态响应和不确定参数的估计性能方面优于自适应backstepping滑模控制器。
【关键词】：电力系统 非线性 不确定性 外部干扰 精确反馈线性化 自适应动态面 自适应backstepping滑模 自适应全局Terminal滑模 鲁棒控制
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM571;TP13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 电力系统非线性鲁棒控制理论的发展概况11-12
• 1.3 电力系统非线性鲁棒控制的主要方法12-15
• 1.3.1 基于微分几何理论的反馈线性化方法12-13
• 1.3.2 鲁棒H_∞控制13
• 1.3.3 自适应控制13
• 1.3.4 反步(backstepping)设计13-14
• 1.3.5 滑模变结构控制14-15
• 1.3.6 动态面控制15
• 1.3.7 智能控制15
• 1.4 国内外研究现状15-18
• 1.5 本文研究的主要内容和工作18-21
• 第2章 不确定因素下永磁同步电机系统的混沌鲁棒控制21-33
• 2.1 PMSM的系统模型21-22
• 2.2 控制问题的形成22-23
• 2.3 不确定因素下PMSM系统的混沌鲁棒控制23-29
• 2.3.1 鲁棒镇定控制23-28
• 2.3.2 鲁棒输出跟踪控制28-29
• 2.4 数值仿真及分析29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 含TCSC的单机无穷大电力系统的自适应动态面鲁棒控制33-48
• 3.1 含TCSC的单机无穷大电力系统的数学模型33-34
• 3.2 含TCSC的单机无穷大电力系统的鲁棒控制模型及控制目标34-35
• 3.2.1 鲁棒控制模型34-35
• 3.2.2 控制目标35
• 3.3 TCSC非线性鲁棒控制器设计35-40
• 3.4 数值仿真及分析40-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 互联混沌电力系统的自适应backstepping滑模鲁棒控制48-62
• 4.1 二机互联混沌电力系统的鲁棒控制模型48-51
• 4.1.1 鲁棒控制模型48-49
• 4.1.2 不加鲁棒控制时系统运行状况49-51
• 4.2 自适应backstepping滑模鲁棒控制器设计51-54
• 4.2.1 控制目标51
• 4.2.2 设计步骤51-54
• 4.3 数值仿真及分析54-61
• 4.3.1 闭环动态误差及不确定参数估计54-57
• 4.3.2 鲁棒控制器控制性能的分析和评估57-59
• 4.3.3 三种控制方法下系统状态响应对比59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 HVDC的自适应全局快速Terminal滑模鲁棒控制62-75
• 5.1 交直流联合输电系统的数学模型62-64
• 5.2 非线性直流功率调制附加鲁棒控制器设计64-69
• 5.2.1 坐标变换65-66
• 5.2.2 自适应全局快速Terminal滑模附加鲁棒控制器设计66-68
• 5.2.3 系统的稳定性分析68-69
• 5.3 数值仿真及分析69-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第6章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果82-83
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作83-84
• 致谢84

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