电力系统自适应鲁棒H_∞控制

论文摘要

电力系统是一个多维数、强非线性的复杂动态大系统,常常包含有众多的不确定性参数和未知干扰。随着互联的大规模电力系统迅速发展,极大增加了电力系统的复杂性,暴露出很多威胁电力系统安全稳定运行的动态问题。然而,电力系统一旦失去稳定,处理不当就会给国民经济和人民生活造成巨大损失和严重危害。因此,改善电力系统运行的稳定性成为日益重要和紧迫的研究课题。从电力系统本身的结构特性出发,利用现代控制技术来研究电力系统的鲁棒控制问题是一个行之有效的途径。本文正是针对包含有不确定参数和未知干扰的几类电力系统非线性模型,提出了一种自适应backstepping鲁棒H∞控制方法。其突出特点：利用不遵循确定性等价原理的自适应机制和非线性H∞控制相结合,来研究几类电力系统模型的鲁棒稳定问题。全文具体工作如下：首先,简要介绍了电力系统稳定性意义、研究的主要对象和现阶段用于电力系统的各种控制方法,并且简要讨论了本文所用的不遵循确定性等价原理的自适应机制。其次,研究了一类下三角结构的非线性系统,针对这类系统带有不确定参数和未知干扰提出了一种自适应backstepping鲁棒H∞控制方法。这种方法基于将不遵循确定性等价原理的自适应机制和非线性H∞控制相结合,通过backstepping方法来设计控制器。由于综合了自适应控制和鲁棒控制,因此设计出的这类系统具有自适应控制的跟踪学习能力和鲁棒控制的抑制干扰的能力。再次,本文首次将以上研究结果成功应用到电力系统中的励磁控制系统、主汽门开度控制系统和柔性交流输电系统中的TCSC控制系统,分别研究了这三种系统的鲁棒稳定问题。其中,针对同时存在阻尼系数难以精确测量和未知干扰的励磁控制系统,使用不遵循确定性等价原理的自适应机制结合鲁棒H∞控制方法设计相应的励磁控制器,并且给出仿真结果,证明设计的有效性。针对在系统输电线路中的等效阻抗不能精确测量以及存在未知干扰的主汽门开度控制系统,设计了相应的自适应鲁棒H∞主汽门开度控制器,仿真结果证明设计的有效性。针对系统存在阻尼系数不确定和含有未知干扰的TCSC控制系统,按照同样的方法也设计了相应的TCSC控制器。最后是全文的结论及对下一步工作的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电力系统稳定性概述
• 1.2 电力系统的主要控制对象和控制方法
• 1.2.1 主要控制对象
• 1.2.2 控制方法研究
• 1.3 不遵循确定性等价原理的自适应机制
• 1.4 本文的主要工作
• ∞控制'>第2章 一类非线性系统的自适应backstepping鲁棒H_∞控制
• 2.1 引言
• 2.2 一种新的自适应backstepping设计
• 2.2.1 问题描述
• 2.2.2 控制律设计
• ∞控制'>2.3 非线性系统的自适应backstepping鲁棒H_∞控制
• 2.3.1 问题描述
• 2.3.2 控制律设计
• 2.4 数值例子
• 2.5 结论
• ∞控制'>第3章 同步发电机励磁系统的自适应backstepping鲁棒H_∞控制
• 3.1 引言
• 3.2 系统描述
• ∞控制'>3.3 励磁系统的自适应鲁棒H_∞控制
• 3.3.1 参数刷新律的设计
• 3.3.2 控制器的设计
• 3.4 仿真结果
• 3.5 结论
• ∞控制'>第4章 汽轮发电机主汽门开度系统的自适应backstepping鲁棒H_∞控制
• 4.1 引言
• 4.2 系统描述
• ∞控制'>4.3 主汽门开度系统的自适应鲁棒H_∞控制
• 4.3.1 参数刷新律的设计
• 4.3.2 控制器的设计
• 4.4 仿真结果
• 4.5 结论
• ∞控制'>第5章 柔性交流输电系统的自适应backstepping鲁棒H_∞控制
• 5.1 引言
• ∞控制'>5.2 TCSC的自适应鲁棒H_∞控制
• 5.2.1 系统描述
• 5.2.2 控制器的设计
• 5.3 仿真结果
• 5.4 结论
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢