具有狀態(tài)和輸入約束的電力系統(tǒng)非線性控制器的設(shè)計.pdf

1、電力系統(tǒng)是一個極其復(fù)雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)，包含輸配電線路和多種設(shè)備，它們之間相互影響，相互聯(lián)系而形成巨維數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜和龐大，而實現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的供電是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。而且，對于電力系統(tǒng)而言，主要的控制問題包括汽門開度控制和發(fā)電機(jī)勵磁控制。本文綜合考慮以上控制問題，基于Backstepping方法研究了勵磁與汽門開度的協(xié)調(diào)控制問題。具體工作歸納如下:
　　首先，描述了電力系統(tǒng)中基本控

2、制問題，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性條件以及電力系統(tǒng)控制的研究意義及現(xiàn)狀。并以發(fā)電機(jī)勵磁和汽門非線性模型為基礎(chǔ)，考慮系統(tǒng)受到的功率干擾和阻尼系數(shù)存在的不確定，完善了系統(tǒng)的基礎(chǔ)模型。
　　其次，是發(fā)電機(jī)汽門開度系統(tǒng)控制器的設(shè)計。針對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)不確定，采用參數(shù)映射機(jī)制設(shè)計自適應(yīng)律;針對模型的非線性利用Backstepping設(shè)計控制器;針對模型中的外界干擾，在設(shè)計過程中結(jié)合Minimax方法;對系統(tǒng)控制量幅值約束問題，引入了切換機(jī)制，保證了控制輸

3、入的有界性。
　　然后，由于汽門設(shè)計過程中是假設(shè)勵磁電勢最優(yōu)，但在其設(shè)計過程中會對勵磁電壓造成影響，從而進(jìn)一步研究了勵磁和汽門開度的協(xié)調(diào)控制問題。利用自適應(yīng)Backstepping結(jié)合Minimax同時設(shè)計了勵磁控制輸入和汽門控制輸入，同樣針對汽門控制輸入的幅值約束問題，引入了切換機(jī)制。通過與傳統(tǒng)控制器的對比仿真曲線，可見設(shè)計的控制器使系統(tǒng)響應(yīng)時間較短，過渡過程更加平滑，對干擾有較強(qiáng)不敏感性，而且控制輸入都在設(shè)定范圍內(nèi)。
　

4、　接下來，在以上研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，又考慮了系統(tǒng)狀態(tài)幅值受限，設(shè)計了勵磁和汽門協(xié)調(diào)控制器。根據(jù)狀態(tài)的約束構(gòu)造障礙Lyapunov函數(shù)，并利用自適應(yīng)Backstepping結(jié)合Minimax，同時設(shè)計了勵磁控制器和汽門控制器。針對汽門控制的幅值約束問題，引入了切換機(jī)制。解決了系統(tǒng)中參數(shù)不確定，外部干擾，狀態(tài)和輸入受限的問題。通過仿真圖，可以看出受限的狀態(tài)沒有超過受限范圍，且其余狀態(tài)都能穩(wěn)定運行。
　　最后，對全文工作進(jìn)行結(jié)論并對未來的