轻型直流输电系统鲁棒非脆弱H∞控制器设计

建立了轻型直流输电系统dq0坐标系下的电压源型换流器被控对象的状态空间方程,考虑到模型参数的不确定性和不确定系统的控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况。利用线形矩阵不等式（LMI）方法对鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器的设计进行了研究,然后分别对输电系统整流侧和逆变侧设计了鲁棒非脆弱H∞控制器。最后建立了MATLAB仿真模型,将所设计的控制器与H∞控制器进行仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的非脆弱性和鲁棒性。     

考虑VSC交直流侧瞬时功率的直流配网母线电压鲁棒控制策略

直流母线电压对于衡量直流配电系统稳定、保证各功率单元合理分配功率有着重要作用。该文首先分析传统下垂控制的不足,如母线电压偏差、电流分配精度和系统损耗等,由此提出全局下垂控制策略,在减小母线电压偏差的同时可保证各电压源型换流器(voltage source converter,VSC)直流侧输出电流等比例。同时,考虑VSC交直流侧瞬时功率和内部损耗,推导VSC直流侧电压小信号模型,并从非结构化不确定性和参数化不确定性两方面进行建模分析:对于简化电流控制器进行非结构化不确定性建模,消除非线性扰动对于输出电压的影响;而将较为直观的控制器参数和直流侧电容电感值等系统参数变化划分为参数化不确定性,降低不确定性建模结果的冗余度。进而利用?-综合设计方法进行2自由度(2-degree-of-freedom,2DOF)鲁棒控制器设计,分析结果表明,所设计控制器同时满足系统鲁棒稳定性和性能跟踪性的要求。最后,通过稳定性分析及系统仿真验证所提控制器的有效性。     

锅炉过热汽温系统H∞非脆弱鲁棒控制

给出了锅炉过热汽温系统被控对象和控制器同时摄动时的非脆弱鲁棒性能设计概念。解决了一类常规的鲁棒性能设计不能保证控制器摄动时系统仍具有鲁棒性的问题。提出了通过修改不确定性权函数和性能权函数可转化为用H∞混合灵敏度求解非脆弱鲁棒控制器的一种设计方法。研究了权函数的选择，求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器。仿真结果表明，本文提出的设计方法是有效的。     

模型随工况大范围变化的过热汽温μ综合

对某超临界600MW直流锅炉高温过热器导前区及惰性区均具有模型摄动的过热汽温μ综合鲁棒控制问题进行了研究.该被控对象在工况大范围变化时,模型(包括时间常数、增益、甚至对象阶次等)有很大的变化.对此提出了μ综合鲁棒PID汽温控制系统设计方法.讨论了该模型摄动不确定性权函数及性能权函数的选择,求解了μ综合鲁棒PI控制器.该控制器的实现,不需要增加现有控制设备额外的开支.仿真结果表明,本文设计的汽温控制系统具有较好的鲁棒性能.     

IGCC电站中气化炉H∞非脆弱鲁棒解耦与控制研究

IGCC电站中的气化炉具有延迟等模型不确定性.控制器(包括执行器)的实现也不可能充分精确.给出了气化炉被控对象和控制器同时摄动时的非脆弱鲁棒性能设计概念,解决了常规设计不能保证系统具有非脆弱鲁棒性的问题.根据水蒸气量对煤气热值影响可以忽略的特点,并且利用鲁棒控制的干扰概念,提出了鲁棒解耦的观点,将MIMO系统非脆弱鲁棒性能设计简化为两个SISO系统的设计.提出了通过修改不确定性权函数和性能权函数可转化为用H∞混合灵敏度求解非脆弱鲁棒控制器的一种设计方法.研究了权函数的选择,求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器.仿真结果表明,本文提出的设计方法是有效的.     

高压直流输电系统换流站鲁棒自适应输出反馈控制

针对高压直流输电系统,设计了一种鲁棒自适应输出反馈控制器.首先,将高压直流输电系统换流站动态模型转换成用输入输出表示的非线性系统.然后,利用自适应非线性阻尼项来抑制系统的非线性动态不确定性和未知有界扰动,应用Lyapunov稳定性理论构造出控制器和自适应参数的表达式.Lyapunov稳定性分析结果表明,文中所提出的控制器保证了闭环系统的稳定性.最后,将设计的控制器应用到一个3机直流输电系统中,仿真结果表明,与传统的PI控制器相比较,文中控制器可大大提高系统的稳定性和鲁棒性.     

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题

柔性直流配电系统大多采用电力电子设备与交流系统互联、接纳分布式电源与负荷,呈低惯性弱阻尼特性,同时分布式电源与负荷的随机性波动致使运行具有时变特性,易产生不同频率的振荡甚至失稳现象。文中总结了柔性直流配电系统稳定性分析及控制方面遇到的挑战,指出其多时间尺度与随机特性是技术上面临的主要难题。通过总结建模、振荡机理与稳定性分析以及稳定控制方面的研究现状,展望了未来在多时间尺度建模与振荡机理、随机扰动稳定性分析以及时变场景鲁棒稳定控制方面的关键问题,为柔性直流配电系统的稳定性研究提供思路。     

非脆弱鲁棒控制的μ综合权函数选择研究

利用非脆弱鲁棒性能概念和μ综合设计方法,解决了一类常规的鲁棒性能设计不能保证控制器摄动时系统具有较好性能的问题.给出了用μ综合求解非脆弱鲁棒控制器的一种设计方法.并且指出,即使采用了μ综合方法,但如果性能权函数选择不当,也不能得到较好的非脆弱鲁棒性能.给出了权函数的正确选择.求解了μ综合非脆弱鲁棒PI控制器.对电厂锅炉过热汽温示例的不同设计结果进行了仿真对比,表明在被控对象和控制器同时摄动时系统仍具有较好的性能.     

考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化

强波动性分布式电源的大量接入给配电系统可靠安全运行带来了挑战。为此,提出了一种考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化调度方法。首先,建立了综合考虑柔性配电开关、储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化数学模型,其中第一阶段考虑日前分布式电源出力预测的不确定性以及网络拓扑和储能的时序相关性进行全局优化,第二阶段基于第一阶段的决策方案和准确的超短期预测信息,在各时段对柔性配电开关进行实时调度;其次,采用改进的列与约束生成算法对模型进行求解,通过辅助变量和对偶变量交替迭代,显著提高子问题的求解效率;最后,通过33和69节点系统进行测试,验证了所提调度模型和求解算法的有效性。     

考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化

强波动性分布式电源的大量接入给配电系统可靠安全运行带来了挑战。为此,提出了一种考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化调度方法。首先,建立了综合考虑柔性配电开关、储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化数学模型,其中第一阶段考虑日前分布式电源出力预测的不确定性以及网络拓扑和储能的时序相关性进行全局优化,第二阶段基于第一阶段的决策方案和准确的超短期预测信息,在各时段对柔性配电开关进行实时调度;其次,采用改进的列与约束生成算法对模型进行求解,通过辅助变量和对偶变量交替迭代,显著提高子问题的求解效率;最后,通过33和69节点系统进行测试,验证了所提调度模型和求解算法的有效性。     

基于LMI的交直流混合微网断面电压非脆弱鲁棒H∞控制

以交直流混合微网为研究背景,对其中用于实现混合微网能量互济的交直流断面系统展开研究。考虑系统中存在的不确定性和脆弱性,采用非脆弱鲁棒H_∞控制方法以稳定交直流母线电压。同时为兼顾系统的动态响应特性,结合LMI(Linear Matrix Inequalities)区域极点配置,设计交直流断面系统非脆弱鲁棒H_∞-γD-稳定控制器。仿真研究表明,所设计的控制器在参数不确定、存在外界干扰和控制器增益摄动情况下具有较好的控制性能,满足混合微网交直流断面系统对稳定性、鲁棒性和高精度控制的要求。     

仿真转台系统非脆弱鲁棒控制器设计

针对被控对象和控制器同时摄动时的鲁棒控制问题，基于H∞混合灵敏度理论，提出了仿真转台控制系统的非脆弱鲁棒控制器设计方法，研究了采样周期波动引起的控制器不确定性，给出了不确定加权函数的获取方法。将控制器不确定性转化为广义对象的不确定性，通过修改广义对象不确定性权函数和性能权函数，将非脆弱鲁棒控制设计问题转化为H∞混合灵敏度设计问题，采用单纯形方法，对H∞性能指标约束寻优得到非脆弱鲁棒控制器参数。仿真结果表明，当系统负载增加10％和采样周期波动0．2ms时，系统仍满足频响要求且控制量不饱和，证实了非脆弱鲁棒设计方法是有效的。     

直线永磁同步伺服电机位置控制器H∞鲁棒性能设计

对于直线永磁同步伺服电机,提出了一种高精度的H∞鲁棒位置控制器.其中,使用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定和鲁棒性能;针对被控对象的标称模型设计IP积分-比例位置控制器,以满足位置系统性能要求.设计的控制器既保证了系统的鲁棒性,又保证了系统的跟踪性能.仿真结果表明了提出方案的合理性和有效性.     

参数不确定Chen混沌系统鲁棒模糊控制器的设计

基于TS(Takagi-Sugeno)模糊模型，研究具有参数不确定性Chert混沌系统的鲁棒控制器设计。首先构建含有参数不确定性的TS模糊模型：然后利用并行分布补偿的方法，设计使模糊系统在平衡点附近渐近稳定的鲁棒模糊控制器。该设计通过解一组线性矩阵不等式(LMI)得到局部区域控制器，进而设计TS模糊系统的鲁棒控制器。该鲁棒模糊控制器的渐近稳定性条件更为宽松，能够降低控制器设计的保守性。最后的仿真结果表明所设计的鲁棒模糊控制器对参数不确定Chert混沌系统具有良好的控制效果。     

采用H∞性能指标的锅炉过热汽温鲁棒控制

对某超临界600MW直流锅炉高温过热器导前区及惰性区均具有多模型摄动的过热汽温H^∞鲁棒控制问题进行了研究。该被控对象在工况大范围变化时，模型(包括时间常数、增益、甚至对象阶次等)有很大的变化。对此提出了H^∞鲁棒PID汽温控制系统设计方法。讨论了该模型摄动不确定性权函数及性能权函数的选择，求解了H^∞鲁棒PI控制器。该控制器的实现，不需要增加现有控制设备额外的开支。仿真结果表明，设计的汽温控制系统具有较好的鲁棒性能。     

非理想工况下柔性直流配电系统建模与运行控制关键问题

非理想工况下,柔性直流配电系统的建模与运行控制面临着来自经济高效的稳态运行需求和安全稳定的动态运行需求的双重挑战.系统分析非理想运行工况下柔性直流配电系统的运行特性,探讨合理的建模和分析控制技术,对于引导未来配电系统朝着更加经济高效和新能源友好接入的方向发展,具有重要的理论和现实意义.为此,结合国内外的研究现状和发展动态,深入分析了非理想工况下柔性直流配电系统的稳态建模与优化控制问题,以及外界随机扰动下的多时间尺度动态特征建模与稳定控制问题,指出了系统在非理想工况下建模与运行控制面临的主要难题.进一步地,从计及多重不确定性因素的系统建模与优化、非对称条件下系统不平衡分量交互特性建模与协同控制、外界随机扰动下系统多时间尺度动态特征机理建模与稳定控制等角度探索了柔性直流配电系统的技术发展方向,从而为柔性直流配电系统的建模与运行控制提供了研究思路.     

VSC-HVDC直流电压的鲁棒控制策略研究

在VSC-HVDC系统分析、设计过程中最棘手的问题是如何处理非线性系统中的不确定性。注意到在d-q同步旋转坐标系下的VSC-HVDC连续时间状态空间模型中直流电压微分方程为非线性,针对其物理过程易受到不确定性的外界干扰的影响设计了鲁棒控制器。通过仿真与线性控制器进行了比较,结果表明鲁棒控制器增加了VSC-HVDC系统的稳定性。     

弱电网下LCL并网逆变器控制设计

当分布式发电(DG)单元与弱电网系统互连时，受电网阻抗摄动的影响，并网后DG单元的性能降低，甚至产生不稳定。基于μ方法设计了并网电流反馈控制器，为了对并网的有功电流分量和无功电流分量解耦，建立多输入多输出系统模型。将低频并网电流dq解耦要求与稳态误差、超调量等指标一起转化为闭环系统控制器设计问题，最后基于μ方法设计一种鲁棒的反馈控制器。仿真结果表明，该控制器保证了系统在弱电网电感摄动时的鲁棒稳定性和鲁棒性能，实现了并网电流的d分量和q分量的解耦。     

基于预测控制与H∞控制的有源电力滤波器设计

为了能更准确地分析有源电力滤波器(APF)系统,建立了考虑时滞、参数摄动以及死区干扰等的APF时滞不确定性模型,并设计了系统的时滞H∞鲁棒控制器。然而在该控制策略下,要保证系统鲁棒稳定性,就会严重降低干扰抑制能力,使APF系统的补偿效果受到影响。针对这一问题,采用嵌入预测控制的方法将APF的时滞不确定性模型转换为不含时滞的不确定性模型,采用H∞控制方法对标称系统设计控制器,以保证系统的整体稳定性,利用参数摄动造成的状态变量扰动是周期性的特性,采用PI控制与重复控制构成的复合控制策略消除参数摄动带来的影响。最后采用Matlab仿真及物理实验对其可靠性进行了验证。     

HVDC孤岛运行附加频率鲁棒控制器设计

为提高HVDC孤岛运行时送端系统频率稳定性,提出了一种直流附加频率鲁棒控制器,利用直流功率的快速可控性来稳定系统频率。采用高精度TLS-ESPRIT算法辨识得出系统低阶线性化模型,再采用基于线性矩阵不等式的鲁棒设计方法在兼顾最优性能和鲁棒性能的同时设计了附加频率鲁棒控制器。该附加频率鲁棒控制器控制结构简单、阶数较低,易于实现。在PSCAD/EMTDC中的仿真实验表明,所设计的附加频率鲁棒控制器能显著提高送端系统频率稳定性。并且相比于传统PI控制器,其控制效果更好,对不同运行方式下的不同类型故障都有较强的鲁棒性,即使在联网运行方式下也可继续有效地运行,研究结果可供孤岛运行方式下的实际电力系统应用参考。