本文關(guān)鍵詞：新能源船舶電力系統(tǒng)分布式控制策略研究

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【摘要】：隨著低碳經(jīng)濟的到來,新能源應(yīng)用于船舶電力系統(tǒng)作為節(jié)能減排的有效手段已是大勢所趨。新能源船舶電力系統(tǒng)是指由風(fēng)能、太陽能、波浪能等新能源進行聯(lián)合發(fā)電構(gòu)成的船舶電力系統(tǒng)。然而外在的干擾和負荷的變化易導(dǎo)致新能源船舶電力系統(tǒng)的電壓和頻率不穩(wěn)定,所以,有效的控制策略尤為重要。本課題應(yīng)用分層控制對系統(tǒng)的電壓和頻率進行調(diào)節(jié),初級控制主要采用下垂控制進行初調(diào),針對初級控制導(dǎo)致電壓和頻率偏離參考值的問題,引入次級控制消除偏差。由于分布式控制具有成本低可靠性高的優(yōu)點,所以,本課題的主要研究內(nèi)容為次級分布式協(xié)同控制。首先,介紹相關(guān)的理論知識。包括用于描述通信結(jié)構(gòu)的圖論理論、用于檢驗控制器正確與否的系統(tǒng)穩(wěn)定性理論和滑模變結(jié)構(gòu)控制原理,這些都為次級分布式協(xié)同控制算法的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。然后,建立新能源船舶電力系統(tǒng)的協(xié)同控制模型。采用輸入輸出反饋線性化,建立電壓和頻率的線性模型,并設(shè)計電壓和頻率的分布式協(xié)同控制律,使電壓和頻率漸近收斂到參考值,同時使有功功率達到均分。另外,考慮新能源船舶電力系統(tǒng)的不確定性,建立電壓一階非線性模型,并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,設(shè)計電壓自適應(yīng)控制算法,使電壓同步到電壓參考值。其次,為了加快收斂速度,提出有限時間分布式協(xié)同控制器。采用反饋線性化后的模型,考慮固定通信拓撲和切換通信拓撲兩種情況,分別設(shè)計電壓和頻率的有限時間控制律,使電壓和頻率有限時間內(nèi)收斂到參考值,同時達到有功功率均分。利用LaSalle不變集原理和有限時間穩(wěn)定性等穩(wěn)定性理論嚴格證明閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定或者有限時間穩(wěn)定性,通過仿真結(jié)果驗證所提出的控制算法的正確性和有效性。最后,應(yīng)用終端滑模控制實現(xiàn)電壓的有限時間一致性。作為滑模變結(jié)構(gòu)的改進,終端滑模延續(xù)了其魯棒性良好的優(yōu)點。在電壓一階非線性模型基礎(chǔ)上,考慮低通濾波器的動態(tài)過程,建立電壓的二階非線性模型。針對線性滑模不能有限時間收斂的間題,提出基于傳統(tǒng)終端滑模的次級電壓分布式協(xié)同控制使電壓有限時間同步。考慮傳統(tǒng)終端滑模存在的收斂速度慢和輸入奇異的問題,分別設(shè)計了快速和非奇異終端滑模的電壓分布式協(xié)同控制律。對這三種算法均用理論進行了嚴格證明,通過仿真結(jié)果驗證這三種控制算法的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：分布式電源 次級控制 多智能體系統(tǒng) 分布式協(xié)同控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U665.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外船舶新能源研究現(xiàn)狀及分析10-18
• 1.2.1 新能源應(yīng)用于船舶電力系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 新能源船舶電力系統(tǒng)控制策略分析13-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 理論基礎(chǔ)19-27
• 2.1 圖論基礎(chǔ)19-21
• 2.1.1 圖論基本概念19-20
• 2.1.2 拉普拉斯矩陣性質(zhì)20-21
• 2.2 系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論21-25
• 2.2.1 李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定性21-22
• 2.2.2 LaSalle不變集原理22-23
• 2.2.3 有限時間穩(wěn)定性23-25
• 2.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 分布式電源電壓和頻率建模27-46
• 3.1 分布式電源控制結(jié)構(gòu)27-30
• 3.2 基于反饋線性化的分布式協(xié)同控制30-38
• 3.2.1 基于反饋線性化的電壓分布式協(xié)同控制30-32
• 3.2.2 基于反饋線性化的頻率分布式協(xié)同控制32-35
• 3.2.3 基于反饋線性化的分布式協(xié)同控制仿真35-38
• 3.3 電壓次級自適應(yīng)分布式協(xié)同控制38-45
• 3.3.1 電壓動態(tài)模型建立38-40
• 3.3.2 線性參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)40-41
• 3.3.3 電壓次級自適應(yīng)控制器設(shè)計41-44
• 3.3.4 電壓自適應(yīng)分布式協(xié)同控制仿真44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 有限時間分布式協(xié)同控制46-64
• 4.1 固定拓撲下有限時間控制46-53
• 4.1.1 固定拓撲下電壓有限時間控制46-50
• 4.1.2 固定拓撲下頻率有限時間控制50-53
• 4.2 切換拓撲下有限時間控制53-59
• 4.2.1 切換拓撲下電壓有限時間控制54-58
• 4.2.2 切換拓撲下頻率有限時間控制58-59
• 4.3 有限時間控制仿真59-63
• 4.3.1 固定拓撲下有限時間控制仿真59-61
• 4.3.2 切換拓撲下有限時間控制仿真61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 基于終端滑模的分布式協(xié)同控制64-76
• 5.1 終端滑�？刂圃�64-65
• 5.2 基于終端滑模的電壓協(xié)同控制65-72
• 5.2.1 基于傳統(tǒng)終端滑模的電壓控制66-68
• 5.2.2 基于快速終端滑模的電壓控制68-70
• 5.2.3 基于非奇異終端滑模的電壓控制70-72
• 5.3 電壓終端滑模控制仿真72-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻78-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文83-85
• 致謝85

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本文編號：1060451