同步发电机励磁控制器的预测控制方法研究

论文摘要

发电机励磁控制技术的进步与控制理论的发展密切相关。本文将模型预测控制理论应用于同步发电机的励磁控制设计中,主要研究工作和取得的成果如下:介绍了发电机励磁控制系统在电力系统中的作用,总结了发电机励磁控制的研究成果以及发展和现状;介绍了预测控制理论的基本原理、特点和非线性系统的预测控制方法;本论文利用两种方法实现同步发电机的励磁预测控制:一是,利用经典的李雅普诺夫方法将同步发电机的非线性模型线性化,建立符合MATLAB模型预测控制工具箱要求的状态空间模型,然后使用模型预测控制工具箱仿真。二是,提出了一种新的非线性预测控制思路——分段逼近的控制策略。受到利用多边形无限逼近来计算圆面积的启示,我们将采样时间也进行相应地分段,只要分段数目足够多,每一小段只需要简单的预测,通过多段的滚动预测,就可以得到较为精确地预测值。仿真结果表明,这两种方法都能取得良好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发电机励磁控制系统的作用
• 1.3 发电机励磁控制的发展与现状
• 1.4 预测控制理论的发展与现状及其在电力系统中的应用
• 1.4.1 预测控制理论的发展与现状
• 1.4.2 预测控制理论在电力系统中的应用
• 1.5 本文的工作
• 第2章 模型预测控制的基本原理
• 2.1 模型预测控制的基础理论
• 2.1.1 预测模型
• 2.1.2 滚动优化
• 2.1.3 反馈校正
• 2.2 模型预测控制的一般性描述
• 2.3 模型预测控制的特点
• 2.4 非线性模型处理的方法
• 2.5 小结
• 第3章 基于MPC 工具箱的发电机励磁预测控制设计
• 3.1 MATLAB 模型预测控制工具箱介绍
• 3.2 同步发电机励磁系统的数学模型
• 3.3 基于MPC 工具箱的励磁预测控制设计
• 3.4 仿真结果分析
• 3.5 小结
• 第4章 分段逼近优化迭代法的非线性励磁预测控制
• 4.1 分段逼近——优化迭代方法
• 4.2 分段逼近——优化迭代法的非线性预测
• 4.2.1 基于分段逼近优化迭代的非线性模型预测控制算法
• 4.2.2 初始化最优控制算法
• 4.3 非线性预测励磁控制器的设计
• 4.4 仿真研究
• 4.5 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要