基于滑模模型参考自适应系统观测器的永磁同步电机预测控制

针对一种三电平驱动的永磁同步电机控制系统,设计了一种无速度传感器有限集预测控制策略。首先,针对三电平逆变器驱动电路,采用有限集预测控制策略将其开关控制矢量看成一个有限集,在此有限集中搜索使目标函数最优的开关矢量,目标函数选择为输出误差电流,保证了电机定子电流波形的质量。其次,基于滑模模型参考自适应系统(MRAS)方法,利用电机本体的参考模型与电流模型的输出误差构造滑模面,设计了电机速度观测器,以改善位置和速度估计精度并提高系统的鲁棒性,并分析证明其稳定性。实验结果表明预测控制器较传统PID控制器能够提高定子电流波形质量,同时观测器能够较精确地估计永磁同步电机转子位置和速度,具有较好的鲁棒性。实现了对永磁同步电机的无传感器预测控制。     

基于虚拟矢量优选的FCS-MPC稳定性策略研究

为了提高并网逆变器有限集模型预测控制(FCS-MPC)方法中的稳定性问题，研究了基于Lyaponov准则的并网逆变器有限集模型预测控制大信号稳定性方法。首先建立数学模型，分析参数变化对预测误差的影响和大扰动导致的稳定性问题，接着提出采用虚拟电压矢量的Lyapunov控制器的有限集模型预测控制稳定性策略。利用Lyapunov控制器并结合考虑稳定性约束的目标函数增强系统抗扰动能力，虚拟电压矢量满足Lyapunov稳定性需求，同时改善控制性能，并设计有限集选取策略减少计算量。仿真和实验验证了所提方法在扰动及参数变化情况下控制性能和抗干扰能力。     

基于状态收缩约束的模型预测负荷频率控制

提出一种基于状态收缩约束的模型预测控制策略(SCC-MPC)。这种控制策略具有一般有限时域模型预测控制的特点，并且在算法中引入了一个状态收缩约束，从而保证了模型预测控制算法的稳定性。对SCC-MPC的名义稳定性、鲁棒稳定性分别进行了分析，并用数学方法证明了SCC-MPC算法的名义稳定和鲁棒稳定。用SCC-MPC策略设计多区域电力系统的负荷频率控制器，仿真结果说明系统在受到负荷扰动时， SCC-MPC控制器使系统频率趋于正常值，区域间的交换功率也趋近于计划值。     

基于L2增益的永磁同步电动机无速度传感器的自抗扰控制

针对面装式永磁同步电机转速调节问题,提出了一种新颖的调速系统.利用L2增益干扰抑制理论设计了鲁棒速度控制器,使得控制器能够满足干扰抑制和子系统的渐进稳定;利用自抗扰控制技术设计了q轴电流控制器,具有对电流较强的适应性、鲁棒性和可操作性.针对速度估计问题,利用一种模型参考自适应方法估计转速和位置,节约了成本和增强了系统的可靠性.仿真结果表明,该方法设计的系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,具有良好的动、静态性能.     

广义系统H∞分散控制

文中研究广义互联系统分散控制器的设计.按照中文方法得到的闭环系统具有联接稳定,当部分子系统断开时并不影响整个系统的稳定性.实际证明提出的方法是完全可行的.     

主要利用子系统原理研究电力系统稳定性

本文介绍了一种新的方法来解决大规模电力系统稳定性问题，它主要利用子系统原理。利用本地局部控制器得出用于系统稳定的充分条件，同时保证电力系统的动态稳定。利用一个新的概念来设计基于波动度的自适应控制器。结合一个连接至无限大容量的母线上的同步发电机举例说明所提出的方法。     

离散时延切换系统的鲁棒控制

针对一类子系统为离散时延系统并且参数具有不确定性的切换系统,研究了鲁棒控制以及H∞扰动抑制问题。通过为每个子系统施加状态反馈并基于多李雅普诺夫函数法,分别给出了保证闭环系统渐近稳定的鲁棒控制器以及具有H∞扰动抑制性能控制器的设计方法。控制器参数可通过一组矩阵不等式获得,使用将待解不等式转化为双线性矩阵不等式并采用巡回迭代算法对其求解。通过仿真例子说明了设计方法的有效性。     

无轴承永磁同步电机悬浮子系统H2/H∞混合控制

无轴承永磁同步电机悬浮子系统为一多变量、强耦合系统,需要鲁棒性很强的控制器才能实现稳定悬浮.为一台无轴承永磁同步电机悬浮子系统设计了H2/H∞混合控制器,并就抗干扰能力与H2控制器进行了比较,就动态性能与PID控制器进行了比较.仿真结果表明,H2/H∞混合控制器能保证电机的稳定悬浮,且相对于H2控制器具有更好的鲁棒性,相对于PID控制器具有更好的动态性能.     

电动汽车用永磁同步电机宽速域抗干扰滑模控制

针对电动汽车内置式永磁同步电机(IPMSM)的宽速域鲁棒抗扰转速跟踪问题,提出了一种高性能IPMSM非线性控制技术。其中采用最大转矩电流比(MTPA)方案和弱磁方案实现了IPMSM的宽速域运行,并通过泰勒展开对算法进行了化简。考虑消除虚拟控制器的微分噪声,引入二阶滑模微分器对其导数进行了估计,并设计了误差补偿信号。此外,为了提高系统在宽速域运行下的抗干扰能力,设计了一种扰动观测器估计负载转矩,对控制器进行了前馈补偿,并结合积分滑模控制(SMC)增强了系统的鲁棒性。最后,通过李雅普诺夫稳定性判据证明了系统的稳定性。基于FPGA搭建了IPMSM硬件在环(HIL)平台,验证了本文设计的控制器具有优异的抗干扰能力和鲁棒性。     

一类四阶非线性系统的滑模模糊控制

针对一类非线性系统的稳定控制问题,提出了带有模糊状态观测器滑模模糊控制器的设计方法。对二阶非线性系统设计滑模模糊控制器,以滑模面作为模糊控制器的输入设计模糊控制规则;研究四阶非线性系统,将它分解成两个二阶子系统,设计两个子系统各自的滑模面;然后将一个子系统的控制目标嵌入到另一个子系统的控制目标中,用一个控制量使两个子系统同时向各自的滑模面趋近,使该四阶系统稳定。倒立摆的仿真结果表明,这种滑模模糊控制器对于参数变化和初始条件具有很强的鲁棒性。     

非线性预测控制在电厂热工过程中的应用研究

非线性预测控制（NMPC）研究在电厂热工过程控制中有很大的应用潜力。目前NMPC算法的研究主要集中在线性化控制方法、基于特殊模型的NMPC方法、先进控制策略与预测控制相结合的控制方法。分析了NMPC方法在电厂各热工过程控制系统中的应用研究现状,并对其前景进行了展望。分析表明,系统辩识与模型预测控制（MPC）的协同作用、约束NMPC算法、非线性系统的建模与参数估计、多变量有约束系统的稳定性与鲁棒性定量分析、预测控制的智能化将是电厂热工过程预测控制问题未来的研究方向。     

非最小相位系统的终端滑模控制

在重新定义系统输出方法的基础上，提出一种终端滑模控制策略，解决了非最小相位系统难以控制的问题。首先，重新定义系统的输出，通过输入输出线性化，得到系统的输入输出子系统。然后，设计终端滑模控制策略，使输入输出子系统在有限时间收敛到零，并根据系统性能指标要求选择适当的输出定义参数，使零动态子系统在原点附近渐近稳定，从而保证原系统的渐近稳定。仿真结果验证了提出方法的有效性。     

基于Kautz模型的优化补偿预测函数控制

利用Kautz函数逼近得到表征过程对象的状态空间方程,基于Kautz模型设计一种稳定的自适应预测函数控制器。通过对闭环系统广义状态方程的稳定性分析,依据Lyapunov稳定性定理得到控制系统稳定的条件。并对算法进行改进,提出一种衰减因子优化补偿方法,设计局部搜索和混沌优化2种算法实现在线寻优调节补偿因子,抑制系统突变,减少调节时间,提高控制品质。仿真研究证明了该控制算法的有效性。     

基于逆系统方法的汽轮发电机综合控制器

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机励磁与汽门系统的可逆性,并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成两个独立的SISO线性化积分型子系统,然后基于线性系统理论设计了综合控制器。研究结果表明,该控制策略实现了励磁控制与汽门调节的动态解耦,应用该方法要显著提高电力系统的暂态稳定性。     

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题，提出了基于系统惯量中心(center of inertia，COI)动态信号的发电机励磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素，采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验，结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限，增大了系统的稳定域，显著改善了系统的功角稳定性。     

同步磁阻电机的无模型预测电流控制策略

为了优化同步磁阻电机的驱动控制性能,设计了一种新型的同步磁阻电机无模型预测电流控制策略。无模型预测电流控制较之传统的模型预测电流控制的主要优点是其无需使用特定的电机模型,不依赖于电机参数,也无需进行反电动势估计。同时,新型无模型预测电流控制方案设计时有效避免了每个采样周期2次电流测量导致的电流尖峰和电流变化更新停滞降低预测性能的问题。新方案简单易行,无需使用脉宽调制技术。最后,对比试验结果验证了新型控制策略具有较优的控制性能。     

定电压与预测型定关断角控制对HVDC小干扰稳定性的影响

定电压控制和预测型定关断角控制是高压直流（HVDC）逆变站常规的控制方法,合理整定控制器参数可提高交直流系统的小干扰稳定性。文中首先基于开关函数法建立了基于电网换相换流器的高压直流（LCC-HVDC）系统的小干扰动态模型,将其动态响应与电磁暂态模型的动态响应进行对比,验证了小干扰动态模型的正确性。接着,采用特征值及其灵敏度方法分析了LCC-HVDC系统的振荡模式和阻尼特性,对比分析了逆变侧采用定电压控制和预测型定关断角控制时,换流站控制器参数以及交流系统短路比对系统稳定性影响的异同。最后,整定了能维持系统稳定运行的控制器参数稳定域,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了稳定域的正确性。     

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间，存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡，且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能，提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制（multi-vector model predictive control，MVMPC）策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题，建立等效零矢量模型；为保证直流电压的稳定，采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压；多矢量模型预测控制方面，每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量，这使得等效合成矢量方向幅值均可调，扩大了等效合成矢量的作用范围，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行，对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果；与传统的模型预测控制策略（conventional model predictive control，CMPC）相比，所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量，且开关频率恒定，谐波电流分布规律。     

基于预测控制的并联式多微网协调控制策略

多微网系统由多个子微网构成,其控制策略较单微网系统更为复杂。针对并联结构的多微网系统,提出了一种基于预测控制的多微网协调控制策略,通过预测控制求得多微网协调因子的最优值,基于此最优值协调各微网之间的功率分配,从而维持整个微网电压和频率的稳定。仿真结果表明,该控制策略能够有效地应对微网之间的功率波动。     

基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算

交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。