基于状态反馈精确线性化Buck变换器的最优控制

加权矩阵的选取在最优反馈系统的综合设计中具有重要意义。该文基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标。应用状态空间平均建模法,建立电流连续型(current conduction mode,CCM)Buck变换器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。进一步,利用二次型最优控制对状态反馈反馈系数进行优化设计。所得控制律简单、容易实现。数值仿真验证了该控制方案的优越性,仿真波形对比分析显示与传统无源性控制方法相比,基于该控制方法的系统静态误差小,启动性能优越,且开关频率固定,对输入电压扰动和负载扰动均具有较强的鲁棒性。     

电力市场中发电商策略投标的最优状态反馈控制

对寡头电力市场中发电商策略投标的最优状态反馈控制进行了研究.电力市场中的重复投标过程被描述成一个动态的反馈系统,从而发电商的长期优化决策建模成一个标准的最优控制问题.在考虑系统负荷的周期性的基础上,讨论了系统的稳定性,并研究了闭环最优控制系统解的存在性和唯一性.基于Pontryagin极值原理,通过一个特别的"扫描法"推导得到了最优的状态反馈控制律.应用最优控制对发电出力作长期优化决策的性能在算例仿真中给出.     

DC-DC开关电源的建模与控制设计

非线性DC-DC开关电源的建模是设计其闭环控制系统的关键,对于保持系统输出电压的稳定和良好的动态响应特性具有非常重要的影响。选取了状态空间平均法作为建模方法,获取了系统的状态空间表达式及传递函数,在此基础上设计了电流内环、电压外环的双闭环反馈系统,并通过在Matlab软件中搭建系统的仿真电路进行仿真,通过仿真曲线验证了模型设计的正确性及双闭环的作用。该方法可用于指导其它DC-DC型开关电源的建模及闭环控制设计。     

现代教学互动反馈系统的设计与实现

基于多Agent系统设计了一套教学互动反馈系统。该系统由教师电脑、基于校园一卡通的无线表决器、教师反馈系统等组成,可应用于多媒体教学,能实现自动考勤、交互式教学、成绩管理、动态教学评价等功能,有效地提高了教学质量。     

离散时间状态反馈切换系统的稳定性分析

针对线性离散时间切换系统,提出了基于切换观测器的状态反馈系统的稳定化方法;分析了含有观测器的状态反馈闭环系统的稳定性,得出了线性离散时间切换系统利用状态反馈稳定化一个充分条件,并用线性矩阵不等式理论给出了观测器增益矩阵和状态反馈增益矩阵的算法,最后给出了一个仿真例子,以说明结论的正确性.     

基于可信状态集合的状态估计方法在最优潮流中的应用

针对电力系统状态估计的可信度问题和执行效率问题,提出了一种状态估计新方法。在该方法中,求取的状态估计结果不再按照设定的估计准则求得的唯一“最优解”或“次优解”,而是包含若干个可行解(即电力系统状态)的解集。根据可信度已知的求解约束条件求取可信状态集合,解决了电力系统状态估计可信度的问题。将该算法应用在最优潮流模型中,IEEE-118节点测试系统算例表明,该算法能够确保节点电压安全,计算效率较高,且具有较好的经济性。     

运用静态反馈分析设计离散饱和线性系统

给出了控制饱和单输入状态反馈系统是全局渐近稳定还是区域渐近稳定的充分性条件,且对区域渐近稳定的情况计算其不变吸引椭球,运用Ricatti方程迭代法设计控制器以使所得椭球尽量大;对多输入控制饱和系统输出反馈系统,给出其吸引域的描述;最后用算例说明方法的有效性。     

一类可近似为四阶的高阶控制系统的优化设计

本文先将高阶系统近似处理为四阶反馈系统,然后利用可估算该反馈系统动态性能指标的经验公式,来确定优化的初始点,最后对系统进行计算机优化设计(其系统传递函数是原来的形式)。实践表明采用这样的设计方法是可以大大减少搜索次数,缩短寻优时间,节省机时。本文对双闭环控制同步发电机系统完成了优化设计和仿真实验,结果令人满意。     

具有状态约束的动态系统优化调度方法及其应用

给出了一种求解具有状态约束的动态优化问题的新方法,该方法充分利用了系统状态空间的结构信息而不必离散化状态变量,能快速递推得到相邻两时段cost-to-go函数的反向传递关系,进而前后传递求得问题的最优解,还给出了该法在电力系统优化调度中的应用实例,根据仿真试验表明,可成功地解决有爬升约束发电机组的优化调度问题,能得到问题的最优解,算法的效率较高。     

考虑电网运行状态不确定性的最优潮流研究

在面向实时态的优化控制中,最优潮流(optimal power flow,OPF)是重要手段.已有最优潮流研究往往假设系统当前的运行状态已知,而实际上系统的真实运行状态无法确知.基于不准确的电网运行状态进行最优潮流控制,其控制结果不满足经济上的最优性要求,甚至给电网带来安全性问题.为解决此问题,建立了考虑状态不确定性的最优潮流的随机规划模型,并采用场景分析的方法将其转化为确定性的优化模型,求解该模型,可得到可控资源的调整量,该调整量面向所有可能的运行状态均满足安全性和经济性的要求.针对标准系统进行了算例测试,证明了所提方法的有效性.     

基于扰动转动力矩速度补偿的电液伺服机构

电液伺服机构与负载连接具有很高的刚性,其输出受到负载和惯性变化的影响很大。除了采取速度反馈等补偿方法外,采用观测器重构状态反馈来抑制和减少扰动的影响也是行之有效方法.在迴转形电液伺服机构上,利用观测器来推定和测定负载和惯性变化的扰动量,重构状态反馈等价闭环控制系统.通过实验,对系统的频率特性和阶跃响应曲线的测定和分析,输出速度由负载和惯性变化引起的扰动影响显著被减少,证明了重构状态反馈理论的正确性。     

基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并网运行时在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡问题,提出了一种基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略。首先,基于状态反馈理论,分析了所提控制方法的物理意义,即该策略是通过在常规VSG有功控制环中加入角频率和电磁功率的高频分量来增强系统暂态阻尼。然后,基于所提的控制方法,建立了系统的有功控制环闭环小信号模型,并通过对系统特征根的根轨迹进行分析揭示了所提控制方法对VSG有功功率振荡抑制的影响。并给出了各状态反馈参数的设计准则,指导了反馈系数的设计。所提控制策略能有效抑制有功指令突变和电网频率突变时VSG输出有功功率振荡,并且不会影响系统的稳态特性。最后,通过仿真和实验对比分析,表明所提控制方法具有更好的有功功率振荡抑制效果,并且能消除稳态偏差,且适用于不同电网强度。     

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。     

基于电流状态反馈的串联电压质量调节器比例谐振和谐波补偿控制

提出了一种基于电流状态反馈的比例谐振和谐波补偿的串联有源电压质量调节器控制方法。外环采用比例谐振控制器,并与谐波补偿器相结合,使系统具有谐波补偿能力;内环采用电感电流状态反馈,降低系统的谐振峰,并且增强系统的稳定性;同时,引入了负载电流前馈来增强系统对负载扰动的抑制能力。论文对所提出的控制方法进行了详细的理论和仿真分析,并在单相2kVA串联有源电压质量调节器实验装置上进行了验证。仿真和实验结果均证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

Design method considering the frequency band of the disturbance in the DC link voltage control system of hybrid electric vehicle driving systems

DC link voltage variable systems with DC/DC converter are used in hybrid electric vehicles for improving the power of the system by boosting the DC link voltage. Voltage feedback control using only proportional compensator has been proposed as a control method for the DC/DC converter. The control system can be easily designed, but there is a possibility that a steady‐state error occurs in the DC link voltage. In this paper, a proportional integral compensator is proposed to eliminate the steady‐state error of the DC link voltage in DC link voltage feedback controllers. In addition, when designing the gain of the compensator, the frequency band of the disturbance is considered. The proposed method is verified through experiments on the downsizing model.     

基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法

该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电力滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制，其中状态反馈环节保证了系统的稳定性，而重复控制环节提高了输出电流波形的跟踪精度。文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性。实验结果表明采用该方法后，可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件，减小运行损耗，同时显著改善滤波效果，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

具有延时补偿的数字控制在PWM整流器中的应用

由零阶保持器及计算时间产生的控制延时是数字控制的主要缺点之一，这会导致系统振荡以至不稳定。为补偿延时，提出了一种基于状态反馈的新方法。该方法没有采用状态观测器，首先建立包含延时影响的PWM整流器的新数学模型，然后采用线性状态反馈，通过配置系统极点，得到新控制器。该方法消除延时影响不仅保证系统稳定而且对给定电流输入可取得无差拍响应。1kW的能量回馈型交流电子负载样机被用于验证新方法。样机采用20kHz的开关频率和TMS320F2812 DSP控制芯片。样机实验验证了理论分析的正确。     

Optimal load frequency control through combined state and control gain estimation for noisy measurements

Combined estimation of state and feed-back gain for optimal load frequency control is proposed. Load frequency control (LFC) addresses the problem of controlling system frequency in response to disturbance, and is one of main research areas in power system operation. A well acknowledged solution to this problem is feedback stabilization, where the Linear Quadratic Regulator (LQR) based controller computes the feedback gain K from the known system parameters and implements the control, assuming the availability of all the state variables. However, this approach restricts control to cases where the state variables are readily available and the system parameters are steady. Alternatively, by estimating the states continuously from available measurements of some of the states, it can accommodate dynamic changes in the system parameters. The paper proposes the technique of augmenting the state variables with controller gains. This introduces a non-linearity to the augmented system and thereby the estimation is performed using an Extended Kalman Filter. This results in producing controller gains that are capable of controlling the system in response to changes in load demand, system parameter variation and measurement noise.     

Load Frequency Control via Constant Limited-State Feedback

The design of area controllers for load frequency control is considered. Unlike previous methods where either an optimal state feedback law or a state estimator is used, the technique proposed here uses only the directly measurable system state variables. Therefore the structure of the controllers considered in this paper is much simpler and can be more readily implemented. The performance of the new control scheme is also compared with that obtained via the optimal state feedback law.