机炉协调系统的非线性输出跟踪控制

为了克服非线性环节以及能量供需之间关联耦合作用对协调系统控制品质的影响，提高单元制发电机组的快速负荷响应能力，本文基于非线性稳定逆原理，采用非线性输出跟踪控制结构，针对一个通用的非线性协调系统模型，设计出非线性输出跟踪控制器。该控制器由稳定逆系统及反馈控制器两部分组成，稳定逆系统相当于前馈部分，用于提高系统的响应速度；反馈控制器保证了系统的稳定。在不同负荷下的仿真试验表明，依据非线性输出跟踪控制策略设计出的控制系统具有良好的解耦效果和设定点跟踪能力。     

华北电力大学科技成果简介

300 MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包:本项目针对300 MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略,采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

300 MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

基于动态扩展算法的大型燃煤机组非线性协调控制系统设计

为了从根本上解决单元机组在大范围变工况时的协调控制问题，克服非线性特征对系统控制品质的影响，论文应用反馈线性化原理，对大型燃煤机组的协调控制问题进行了直接非线性控制的研究。针对被控对象的特点，引入相对阶向量的动态扩展算法，得到了单元机组简化非线性模型的输出反馈控制律，该控制律可以实现全局意义下的精确反馈线性化，对线性化变换有定义的整个区域都是适用的；针对反馈线性化律作用下的伪线性系统，设计了二自由度I-PD控制结构，简单而有效地解决了伪线性系统对扰动敏感、鲁棒性差的问题，确保输出变量的精确跟踪。通过比较系统闭环传递函数与期望传递函数的对应项系数，可以方便整定出控制器参数。求得的控制器由比例或积分环节构成，形式简单，便于工程实现。在500MW燃煤机组非线性模型上的仿真试验证明了该协调控制系统的负荷跟踪能力、抗干扰性能及鲁棒性。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300 MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300 MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

基于动态解耦的模糊多模型协调控制系统应用研究

大型火电单元机组的协调控制对象是一个多变量、强耦合的控制对象,针对此对象设计合适的解耦控制器是急需解决的问题。由于非线性系统可以用多个线性模型来逼近,多模型方法被认为是处理非线性系统常用的方法和技术。该文以330MW单元机组为仿真模型,针对协调控制系统的非线性和耦合等特性,首先建立协调控制系统的非线性模型,然后对此模型在3个工况点下进行线性化,设计与之对应的多变量动态解耦控制器,进而用T-S模糊模型合成出模糊多模型全局控制系统。仿真研究结果证明了这种新型协调控制系统的有效性。     

模糊多模型控制及其对500MW单元机组协调控制系统的仿真研究

为解决火电单元机组协调控制系统的动态非线性和耦合特性，设计了基于T—S模糊模型和动态解耦PID控制器的模糊多模型协调控制系统。首先针对一个500MW单元机组的仿真模型，绘出了其相对非线性测度曲线，并据此得出了单元机组在典型工作点的5个线性化模型；然后对每个线性化模型分别设计了动态解耦PID控制器，并用T—S模糊模型合成出协调控制系统的全局控制器；最后使用Lyapunov稳定性定理及其推论对此协调控制系统的全局稳定性进行了证明。仿真研究证明了控制算法设计的有效性。     

基于模糊控制补偿的支持向量机逆模型控制

支持向量机(SVM)具有很强的非线性逼近能力与泛化能力,文章研究了基于SVM的非线性系统逆模型辨识,并设计了基于模糊控制补偿的SVM逆控制系统.由SVM辨识的逆模型作为前馈控制器,形成直接逆模型控制器.同时,设计模糊控制器构成反馈补偿控制,克服逆模型的建模误差,提高系统鲁棒稳定性.仿真研究表明,SVM具有优良的逆模型辨识能力,基于模糊控制补偿的支持向量机逆控制系统的动态性能好、跟踪精度高、鲁棒稳定性强.     

600MW超临界机组非线性模型的仿真研究

基于某电厂600 MW超临界机组控制系统,选取一个三输入两输出的机组控制系统模型,在此基础上利用Matlab软件仿真工具Simulink搭建起整个机组协调控制系统模型。通过对机组主蒸汽压力、主蒸汽流量、调速级一级压力、机组功率等参数实际运行曲线与仿真模型的仿真曲线相比较,仿真模型各参数曲线与机组实际运行曲线基本吻合,具有典型的非线性特征。此模型的建立也为相关内容的研究提供了借鉴。     

Nonlinear filtering-based output tracking error constraint control for permanent magnet synchronous motors with complete unknown coefficients

This article investigates the problem of the output tracking error constraint performance for permanent magnet synchronous motors with complete unknown coefficients. First, to achieve the output tracking error constraint performance, an improved barrier Lyapunov function combined with exponent-type performance is given. Then, to erase the effects of unknown coefficients, adaptive compensation strategy, fuzzy logic systems, and Nussbaum-type function are utilized, which relax the assumption requirement that the partial coefficients must be known in the related results. Further, to simplify the control design, a novel nonlinear filters-based dynamic surface control method is presented. Unlike the previous linear filters-based ones, it can achieve better control performance. It is proved that by utilizing the proposed method, all the signals in the closed-loop systems are bounded, and also the prescribed output tracking error constraint condition does not violate. Final, simulation example verify the effectiveness of our proposed method.     

TCSC与水轮发电机励磁和水门的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制设计方法，对TCSC与水轮发电机的励磁和水门进行了协调控制设计。设计过程表明：多指标非线性设计方法能较好地解决多输入多输出高阶非线性控制系统的设计问题，并且对于具有非最小相位环节的水轮发电机非线性控制系统也能有效地解决其设计问题。文中所设计的多指标非线性协调控制律能有效地协调系统各状态量的动、静态性能，既提高了系统的稳定运行能力，改善了系统各状态量的动态响应特性，又能很好地保证机端电压、有功输出和TCSC阻抗这些反应系统输出特性状态量的控制精度。仿真结果表明：TCSC与发电机进行协调控制，有利于提高系统的稳定运行能力，因此，在一次系统电气特性允许的情况下，应考虑将TCSC的安装地点尽量选择在靠近发电厂一侧，以便实施TCSC与发电机的协调控制。     

Unifying adaptive control with the nonlinear PI methodology: Designs for unknown strict‐feedback nonlinear systems with nonsmooth actuator nonlinearities

In this paper, we extend the nonlinear PI control methodology within an adaptive control framework. An adaptive nonlinear PI controller is proposed for output tracking of strict‐feedback nonlinear systems with nonsmooth actuator nonlinearities and unknown control directions. The current approach relaxes the standard assumption of known bounds for the associated system nonlinearities made in earlier nonlinear PI schemes. New theoretical boundedness results have been proved that enable the successful combination of backstepping and linear parametric approximators with the nonlinear PI approach and ensure semiglobal approximate tracking of the output to some reference trajectory. Following recent extensions of the nonlinear PI method to strict‐feedback systems, the intermediate virtual control laws are derived through suitable integral equations. Simulation results are also presented in this paper that verify our theoretical analysis.     

风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制

针对风力机非线性电动桨叶系统,分析了桨叶承受的力矩和空气动力造成的不平衡载荷。根据动量矩定理,建立了具有时变不确定项的桨叶动力学模型。设计了风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制器,给出了控制器自适应参数的自适应更新率算法。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了桨叶控制系统的稳定性。采用Matlab/Simulink软件建立风力机桨叶动力学模型,仿真验证了控制策略的有效性和可行性。结果表明,在勿需知道桨叶系统时变不确定参数和不平衡载荷的情况下,所设计的控制器能够快速实现独立桨距角跟踪控制,控制器对复杂非线性桨叶模型表现出良好鲁棒控制效果。     

基于模糊控制的光伏发电系统MPPT设计

为了提高光伏发电的效率,分析了光伏发电系统最大功率点跟踪控制的原理,选出了实现最大功率跟踪的硬件电路。针对光伏电池输出的非线性特点,提出了将模糊控制应用于光伏发电的 MPPT 控制中,设计了模糊控制器,并在正常光照及光照强度变化的条件下对模糊算法控制系统和扰动观察算法控制系统进行了仿真实验,得出两种算法控制下系统输出的电压波形。通过对波形的对比分析,进一步证明了模糊MPPT控制系统响应快,抗干扰能力强,系统稳定性好。     

离散模糊二次多项式系统输出反馈跟踪控制

针对一类离散模糊二次多项式系统,设计了输出反馈跟踪控制器。首先,提出了一类离散模糊二次多项式模型;然后,基于非线性控制方法中的反馈线性化方法,设计了输出反馈跟踪控制器,使得闭环离散模糊二次多项式系统的输出可以实现对有界时变参考轨迹的动态跟踪。针对应用反馈线性化方法易出现的奇异性问题,建立了一个充分条件,用于判定一个给定的离散模糊二次多项式系统是否会出现上述问题。最后,通过对数值算例的仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。     

面向无人驾驶的三轴应急救援车辆并行控制方法

为实现应急救援车辆轨迹跟踪和横向稳定的优化协调,提出了一种基于哈密顿函数的车辆非线性并行控制方法。 分别 建立了车辆动力学模型和轨迹跟踪模型,通过模型变换将车辆动力学模型和轨迹跟踪模型表示为具有相同控制输入的状态方 程,从而将轨迹跟踪和横向稳定协调控制问题转化为一类非线性并行控制问题,分别设计了轨迹跟踪控制和横向稳定性控制的 哈密顿函数,讨论并证明了基于车辆特性的控制器设计存在条件,提出了一种兼顾应急救援车辆轨迹跟踪和横向稳定控制性能 的非线性并行控制方法,并证明了控制系统稳定性。 结果表明,并行控制下的轨迹跟踪精度和稳定性控制精度分别提升了 10. 13%和 13. 79%,从而验证所设计方法能够更好地实现应急救援车辆轨迹跟踪和横向稳定的协调控制。