基于T-S模糊模型的非线性励磁系统控制研究

论文摘要

电力系统的稳定是电网安全运行的关键，一旦遭到破坏，必将造成巨大的经济损失和灾难性的后果，世界各国不乏惨痛教训之例。在诸多改善发电机稳定性的措施中，提高励磁系统的控制性能被公认为有效、经济的措施之一。然而励磁系统控制中的鲁棒性、快速性和有效性问题却一直未曾得到很好的解决。基于T-S模糊模型的非线性励磁控制器，把整体非线性的励磁系统看成是多个局部线性模型的模糊逼近，并对每个子系统设计局部控制器，使其子系统稳定后给出一个判断全局系统稳定的充分条件，系统的总控制器为各个局部控制器的加权和。本文在对水轮发电机组三阶模型进行偏差化、线性化的基础上，研究了基于T-S模糊模型的非线性励磁系统控制器的设计，并给出了设计方法和设计步骤。通过仿真模拟，证明了这种基于T-S模糊系统的非线性励磁系统设计的正确性和有效性。文中应用了MATLAB软件的LMI（线性矩阵不等式）工具箱来解决系统的稳定性与控制问题，从而避免了求解公共矩阵P的困难。通过使用LMI工具箱求取我们所需要的矩阵，最后得出系统总的控制器的增益，这种利用MATLAB／LMI工具箱解题及进行控制器参数优化的方法，使得计算简单、方便，更有利于实际应用。并利用了MATLAB／Simpower这个针对电力系统仿真的软件平台工具箱，完成了对电力系统的数字仿真，构造了含有励磁控制器的单机无穷大系统仿真模型。通过仿真比较，发现基于T-S模糊模型的控制器既可使系统很快平息振荡，有效的提高系统暂态稳定，改善系统的动态性能，又能满足故障切除后电压精度的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 同步发电机励磁系统控制技术的发展现状及方向
• 1.3 本文的主要工作
• 2 基于LMI的H∞鲁棒控制
• 2.1 系统性能分析
• 2.1.1 系统增益指标
• 2性能'>2.1.2 H₂性能
• 2.1.3 H∞性能
• 2.2 H∞控制问题
• 2.2.1 H∞控制问题描述
• 2.2.2 状态反馈H∞控制
• 2.3 线性矩阵不等式（LMI）概述
• 2.3.1 LMI定义
• 2.3.2 LMI标准化问题
• 2.3.3 LMI工具箱介绍
• 2.4 小结
• 3 T-S模糊模型的介绍
• 3.1 引言
• 3.2 T-S模糊模型的特点
• 3.3 T-S模糊模型的构成
• 3.4 基于动态模型的设计方法
• ∞控制'>3.5 非线性系统基于T-S模型的鲁棒H_∞控制
• ∞控制器的设计'>3.5.1 采用并行分配补偿法的H_∞控制器的设计
• 3.5.2 应用到的主要定理
• 3.6 小结
• 4 基于T-S模糊模型的非线性励磁控制系统的设计
• 4.1 引言
• 4.2 励磁系统数学建模
• 4.3 基于系统数学模型的励磁控制系统的设计
• 4.4 小结
• 5 仿真研究
• 5.1 MATLAB/SIMULINK/SPB简介
• 5.1.1 MATLAB简介
• 5.1.2 Simulink简介
• 5.1.3 SPB电力系统模块工具箱简介
• 5.2 仿真模型的建立
• 5.2.1 基于SPB建立的励磁系统仿真模型
• 5.2.2 励磁系统仿真模型的参数设定
• 5.2.3 基于T-S模糊模型的励磁控制系统的建立
• 5.2.4 PID励磁控制系统的建立
• 5.3 仿真研究
• 5.4 小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表的论文