三峡电站全数字式调速器适应式PID调节规律研究

三峡电站机组单机容量巨大，在系统中承担调峰、调频任务，水头和负荷变幅大，常规的PID调节规律无法适应实时变参数控制要求。由于三峡电站在电力系统中的重要地位，对其水轮机调速器控制系统的动态特性提出了较高的要求，本探讨了三峡电站调速器采用适应式变结构、变参数PID调节规律及其运行特性，仿真试验表明，机组可在整个运行工况进行最优参数控制，改善了调节系统的动态品质。     

水力机组控制系数基于改进二次性能指标的调节参数最优整定

本文介绍了单输入控制系统误差函数为零阶系统时的二次性能指标损失函数的求解方法。在此基础上，推导出误差函数为一阶系统时二次性能指标损失函数的解析表达式。导出了装置PID型调整器和转桨式水力发电机组带孤立负荷运行，投入电网运行时含有22个影响调节品质的有关参数的损失函数解析表达式，以及理想PI型调速器和混流式水力发电机组控制系统调节参数最优整定值的解析表达式。根据水力发电机组控制的特点和电力系统对控制的性能要求，提出的确定水力发电机组控制系统实际调节参数最优整定值的方法，即改进二次性能指标法，对发展最优控制理论应用于水力发电机组的控制具有实用价值。     

基于模糊PID的水轮机调节系统的研究

建立了水轮机调节系统一次/二次调频的仿真模型;针对水轮机常规PID调节系统不能在线自整定参数的问题,提出了基于模糊控制技术的PID参数模糊自整定;仿真结果显示新控制策略效果更佳,更具鲁棒性。     

基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调速器研究

针对水轮机常规PID调速器不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点,提出一种新的基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调节方法。该方法根据水轮机模型综合特性曲线划分水轮机工况,采用一种改进遗传算法对水轮机的不同工况求取最优调节参数,利用神经网络做到运行工况与最优参数间的平滑切换。经过仿真表明,该控制方法具有良好的静态和动态性能,并具有很强的鲁棒性。     

基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调速器研究

针对水轮机常规PID调速器不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点,提出一种新的基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调节方法.该方法根据水轮机模型综合特性曲线划分水轮机工况,采用一种改进遗传算法对水轮机的不同工况求取最优调节参数,利用神经网络做到运行工况与最优参数间的平滑切换.经过仿真表明,该控制方法具有良好的静态和动态性能,并具有很强的鲁棒性.     

水轮机调节系统的MATLAB仿真模型

介绍了水轮机调节系统建模及其分析方法。仿真模型是基于 MATLAB Simulink建立的,能实现水轮机调节系统空载运行、甩100%额定负荷、接力器不动时间、孤立电网运行和一次调频等动态过程的仿真。仿真结果有助于加深对水轮机调节系统基本原理的理解,也有助于了解被控制系统参数（调节对象）和水轮机控制系统（调速器）参数对水轮机调节系统动态特性的影响。     

参数自适应模糊PID控制器及其在水电机组调速器中的应用

由于水电机组调速系统控制对象———水轮机的运行工况在不断变化，描述水轮机动态特性的数学模型及引水系统的模型参数时刻发生变化，常规PID控制的应用受到限制。文中引入了模糊控制理论，使用参数自适应模糊PID控制器替代常规PID控制器，通过仿真结果显示，对水电机组过渡过程的控制具有明显的效果。     

水轮机调节系统一次调频及孤立电网运行特性分析及仿真

介绍了水轮机调节系统一次调频运行及孤立电网运行动态特性的仿真结果,给出了一次调频运行的动态仿真曲线。仿真结果有助于加深对水轮机调节系统基本原理的理解,也有助于了解被控制系统参数（调节对象）和水轮机控制系统（调速器）参数对水轮机调节系统一次调频运行及孤立电网运行动态特性的影响。     

高阶无静差数字伺服系统的ITAE性能指标最优控制

解决了大功率数字伺服系统的技术难点,利用最优控制的原理,设计满足ITAE性能指标的控制系统.结合了PID控制,介绍了数字伺服系统的控制策略.在数学模型的基础上,应用二次型性能指标进行最优控制,来设计该对象的优良动态性能和高阶无静差系统的控制参数.以Matlab为编程环境,进行计算机仿真.系统具有对参数变化敏感、调节速度...     

水力机组控制系统基于改进二次性能指标的调节参数最优整定

本文介绍了单输入—单输出控制系统误差函数为零阶系统时二次性能指标损失函数的求解方法。在此基础上,推导出误差函数为一阶系统时二次性能指标损失函数的解析表达式。导出了装置PID型调速器和转桨式水力发电机组带孤立负荷运行,投入电网运行时含有22个影响调节品质的有关参数的损失函数解析表达式,以及理想PI型调速器和混流式水力发电机组控制系统调节参数最优整定值的解析表达式。根据水力发电机组控制的特点和电力系统对控制的性能要求,提出的确定水力发电机组控制系统实际调节参数最优整定值的方法,即改进二次性能指标法,对发展最优控制理论应用于水力发电机组的控制具有实用价值。     

基于神经网络的水轮机调节系统的自适应PID控制

基于有功功率反馈参与控制的水轮机调节系统,以几个典型工况下的最优ＰＩＤ系数作为训练样本,训练了一个三层ＢＰ神经网络,设计了一个用ＢＰ神经网络实现变参数的ＰＩＤ控制器;并构造了一个目标函数,设计了一个自适应神经元,利用神经元的自学习功能,在线优化控制器的输出,以期达到最优控制的目的。对简单电力系统的仿真结果表明,这种控制器可以达到较常规的变参数ＰＩＤ较好的控制效果,是实现水轮机调节系统自适应控制的一种可行的方法。     

基于LQG/LTR方法的水轮机最优控制系统研究

线性高斯二次型/回路传递恢复(LQG/LTR)方法是基于频域的多变量设计方法,因其具有良好的鲁棒性和解耦特性,在航空、船舶控制领域得到广泛的应用。本文将LQG/LTR引入到水轮机调速系统控制领域中,针对水轮机控制系统状态反馈模型进行了最优控制策略研究。仿真结果表明该控制方法可实现较好的动态品质,在模型有较大摄动时系统仍能实现较强的鲁棒稳定性。     

水轮机调节系统非线性扰动解耦控制

该文针对水轮机调节系统非线性、时变、非最小相位的特点，采用微分几何非线性控制理论中的扰动解耦控制方法，设计了水轮机调节系统的非线性扰动解耦控制策略。在新控制策略中，除了机组转速偏差外，接力器行程偏差和有压引水系统水压力的变化也是控制信号的一部分。仿真结果表明该控制策略能有效的改善水轮机调节系统的动态性能，增强其鲁棒性和抗强干扰的能力。     

水轮机最优PID调节器

本文首次导出了水轮机PID调节器在二次型性能指标下的最优控制解析法,它比目前常用的“仿真寻优”法准确、简便,适用于各种类型的水轮机PID调节器。     

基于改进粒子群算法的水轮机调速系统参数优化研究

水轮机调速系统控制效果对于提高水轮发电机组工作效率以及提升电能质量具有非常重要的作用,因此,对其进行有效控制具有非常重要的应用价值,为了能够弥补传统水轮机调速系统控制的缺陷,将改进粒子群算法应用于水轮机调速系统地参数优化。首先,分析了水轮机调速系统的基本原理;其次,分析了水轮发电机组调速系统的模糊PID控制算法;然后,讨论了改进粒子群算法的基本理论,设计了相应的数学模型和算法流程;最后,进行了基于改进粒子群算法的水轮机调速系统的参数优化仿真,仿真结果表明,改进粒子群算法能够有效地提高水轮机调速系统的可靠性。     

DESIGN OF A ROBUST LINEAR OPTIMAL REGULATOR FOR SYNCHRONOUS GENERATOR EXCITATION CONTROL

ABSTRACT

This paper presents a technique for designing generating units linear optimal regulators with extended stability region around nominal operating points. The technique uses a stability robustness criterion for the selection of the relative weights between the control effort and the system state regulation In the linear regulator quadratic performance index. The resulting regulator is stability robust in the sense of tolerating a specified set of unit parameter variations. By proper specification of the parameter variations, a robust linear optimal regulator Is obtained which guarantees unit stability in an extended region of operation around a given operating point. Example results are presented to substantiate the proposed technique by application to the design of a linear optimal regulator for a generating unit excitation system.     

考虑死区的水轮机调节系统非线性自抗扰控制

针对含死区环节和机械时滞的水轮机调节系统,提出了一种改进状态误差反馈控制律的自抗扰控制方法。首先,考虑电液随动系统传动过程中存在的间隙特性,建立含非线性死区环节和机械时滞的水轮机调节系统数学模型。其次,通过坐标变换将具有死区和时延特性的状态空间方程转化为可控标准化数学模型。然后,引入PID积分环节,设计新型的自抗扰控制器,消除状态误差反馈控制律处理误差信号过程中出现的抖振现象。最终,基于Lyapunov稳定性定理,分析系统误差方程,证明了扩张状态观测器的收敛性。仿真结果表明,所提控制器在不同运行工况下的控制效果均优于PID控制和传统自抗扰控制,验证了所设计控制器的有效性和优越性,具有良好的参考价值。     

基于状态变换的交流伺服系统鲁棒二次最优控制方法

针对参数不确定交流位置伺服系统,传统控制方式虽然设计简单,并保证系统具有较好的稳态性能,但无法确保系统的鲁棒性.本文针对这一情况,提出了一种基于状态变换的鲁棒二次最优控制策略,该方法在保持传统控制结构不变、系统具有较好稳态性能同时,又大大增强了系统对参数摄动的鲁棒性.实验证明,该方法实现简单、控制效果良好.     

Adaptive robust output‐feedback motion control of hydraulic actuators

Most previous advanced motion control of hydraulic actuators used full‐state feedback control techniques. However, in many cases, only position feedback is available, and thus, there are imperious demands for output‐feedback control for hydraulic systems. This paper firstly transforms a hydraulic model into an output feedback–dependent form. Thus, the K‐filter can be employed, which provides exponentially convergent estimates of the unmeasured states. Furthermore, this observer has an extended filter structure so that online parameter adaptation can be utilized. In addition, it is a well‐known fact that any realistic model of a hydraulic system suffers from significant extent of uncertain nonlinearities and parametric uncertainties. This paper constructs an adaptive robust controller with backstepping techniques, which is able to take into account not only the effect of parameter variations coming from various hydraulic parameters but also the effect of hard‐to‐model nonlinearities such as uncompensated friction forces, modeling errors, and external disturbances. Moreover, estimation errors that come from initial state estimates and uncompensated disturbances are dealt with via certain robust feedback at each step of the adaptive robust backstepping design. After that, a detailed stability analysis for the output‐feedback closed‐loop system is scrupulously checked, which shows that all states are bounded and that the controller achieves a guaranteed transient performance and final tracking accuracy in general and asymptotic output tracking in the presence of parametric uncertainties only. Extensive experimental results are obtained for a hydraulic actuator system and verify the high‐performance nature of the proposed output‐feedback control strategy.     

水轮机智能调速系统数学模型仿真及参数辨识

为建立与电网稳定计算有关的水轮机调速系统数学模型及模型参数测量辨识,提出一种基于自适应人工鱼群-神经网络技术并适用于水轮机调速系统控制的新技术,建立智能调速系统数学模型,使之符合实际调节及微机优化控制。分析了该模型组成部分的传递函数,提出采用自适应人工鱼群算法来弥补人工鱼群和神经网络算法的不足,阐述了自适应人工鱼群算法-神经网络优化器的算法。给出了自适应人工鱼群优化算法参数辨识算法设计和实现步骤。利用Matlab和自适应人工鱼群算法进行模型参数辨识,对一次调频和二次调节试验过程进行仿真并与实测对比。结果表明,仿真值与实测值相当接近,所研制的自适应人工鱼群-神经网络优化器,达到了优化PID调节器控制输出量的目标;所建立的调速系统数学模型真实地反映调速系统在机组并网工况下的调节特性,说明该方法原理正确,可用于优化控制。