最优控制理论及其在电力系统中的应用

阐述了最优控制理论的基本思想,常用方法及其在发电机励磁控制方面的应用,并对其今后的发展方向和面临的困难提出一些看法。     

一种基于相邻风机测量数据相关性分析的风速预测方法

相对于以往只能由风机自身数据预测自身风速的情况,本文提出了一种由相邻测点风速预测指定点风速的预测方法。选用皮尔森相关系数表示相邻测点之间风速的相关性,引入了基于相关系数的回归分析方法。选取回归方程对相邻风机的风速数据进行处理,并将其用于对指定风机的风速预测,最后从实际风场中选取了十个测点的风速数据进行了仿真验证。实验表明,该方法能够有效的保证风速预测的精度,并且在无需增加额外成本的前提下可以提高测风设备的冗余性和可靠性。     

一种基于自适应反演算法的火电单元机组协调控制策略

为了克服火电单元机组的本质非线性和不确定性对控制系统品质的影响,解决它在大范围变工况时的协调控制问题,该文针对综合考虑锅炉-汽轮机-发电机动态特性的单元机组整体模型,计及系统参数的不确定性,基于自适应反演算法和协调无源性理论,设计了一种非线性协调控制策略。首先经过适当简化处理,将机组整体模型分解为两个低阶子系统;在子系统Ⅰ中,利用反演法得到主蒸汽阀门开度控制器,然后基于协调无源性理论设计励磁控制器;在子系统Ⅱ中,通过逐步递推设计燃料控制器。同时,基于李雅普诺夫稳定性方法,交错设计了模型不确定参数的自适应律,并通过在其中引入充分光滑投影算子,避免了系统不匹配参数可能发生的漂移问题。在实际工程应用中,为了获得良好的调节品质,总结了该控制器参数的设定规律。最后,针对某600MW单元机组非线性模型的仿真分析及在火电单元机组全范围仿真机上的变负荷实验均表明,文中提出的协调控制策略不仅保证了闭环系统的渐近稳定,而且具有较强的负荷指令跟踪性能、抗干扰能力和鲁棒性。     

带有速度观测器的风力发电系统风能捕获控制

为了最大化捕获风能和省去安装机械传感器的花费,提出了基于直接转矩控制理论框架的速度观测器风能捕获控制策略。这个策略能有效克服系统参数变化和风速波动不确定性的影响,实现风速跟踪控制。以2 MW直驱永磁风力发电机组作为研究对象,进行了仿真实验研究。结果表明,提出的控制策略可以实现快速风速跟踪和准确地估计转速,且对于风速变化的未知干扰具有较强的鲁棒性。     

一种无模型自适应积分终端滑模控制方法

针对一类包含扰动的非线性离散时间系统,提出一种新的无模型自适应离散积分终端滑模控制算法.该算法基于紧格式动态线性化数据模型,利用离散积分终端滑模控制算法设计无模型自适应控制器,并采用扰动估计技术估计系统的扰动项,其中动态线性化方法中“伪偏导数”的估计算法仅依赖于被控系统的I/O测量数据.理论分析证明了系统输入输出有界,并通过仿真实验验证了所提算法的有效性.     

采用核鲁棒非负矩阵分解的执行器动态过程故障检测

作为流程工业中控制系统的重要组成部分,执行器的正常工作对确保生产过程的安全性和可靠性具有重要意义.针对处于动态调节中的执行器,提出一种基于核鲁棒非负矩阵分解(KRNMF)的故障检测方法.首先,利用正常状态下的历史数据构建流量特性曲线,获取完备的动态工况训练集.其次,为克服运行数据动态特征、非线性特征,在核非负矩阵分解的基础上引入稀疏误差矩阵,隔离异常数据.同时,构造新的SPE统计量并使用核密度估计确定其控制限.通过DAMADICS仿真、水箱平台以及火电厂减温水调节阀实际数据的对比实验,验证了该方法的有效性.     

基于GMDH网络的风电功率短期预测

风力发电是当今新能源领域最具有前景的发展方向,而准确有效地预测风电场的输出功率对于风电场的顺利并网运行具有重要的意义。从实际的风力发电场中获得了有关风速、风向以及实际输出功率等历史数据,建立了基于GMDH神经网络的风电短期功率预测模型并将其运用于实际的风电场功率短期预测当中。最后,通过将预测结果和实际输出功率比较,表明GMDH方法在风电功率预测中具有较高的预测精度。     

单变量控制系统仿真整定软件

采用多种PID参数整定方法 ,针对单变量系统进行了PID控制器参数仿真整定软件的开发。该软件能够方便地修改过程模型和控制器参数 ,对单级和串级回路进行PID控制器参数整定 ,并给出系统的开环和闭环分析 ,便于用户对系统进行分析。同时还为用户提供了其它复杂控制结构 ,使得用户可以根据自己的需要进行控制系统设计。     

数字控制中的保持器与系统稳定性的关系

连续线性系统离散化后,引入的保持器可能会增加系统右半平面的极点,影响系统的稳定性的,本文通过对具有零阶或一阶保持器的线性离散系统在典型函数作用下的闭环系统特征与采样周期的关系进行了具体分析与比较,利用劳斯判据得出了保持器采样周期的选择和系统稳定性的关系。所得结论简洁,计算简单,易于实际中采样周期的设计。     

基于设定值响应的PI控制系统性能评估

针对一阶惯性具有纯迟延环节的被控对象,利用含PI控制器的反馈控制系统的一组无量纲性能指标,研究了PI反馈控制系统的控制性能和鲁棒特性的评价方法,推导出了各种性能指标的计算方法,划分了控制器的性能等级,给出各等级性能指标的带宽;将性能评价方法推广到二阶惯性加纯迟延的对象,利用性能指标对不同参数下PI控制的二阶对象反馈系统进行控制器性能的评价,仿真研究证明了性能评价方法的正确性和适用性.