本文關鍵詞：水輪機調節(jié)系統(tǒng)的非線性有限時間控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水輪機調節(jié)系統(tǒng)實質為水系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)在不同空間時間耦合的非線性系統(tǒng)。傳統(tǒng)控制方法難以在控制這一復雜系統(tǒng)穩(wěn)定運行。另一方面隨著大量小型水力發(fā)電廠建設,小型水電這一分布式能源的隨機性威脅著電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運行,同時對電網(wǎng)的優(yōu)化調度造成一定困難。綜合以上兩個原因十分有必要研究先進非線性控制理論以及控制方法來滿足水力發(fā)電系統(tǒng)水輪機調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定與優(yōu)化運行需求。本畢業(yè)論文將主要討論水輪機調節(jié)系統(tǒng)非線性預測控制及非線性有限時間控制。論文主要內(nèi)容和結論如下:(1)研究六維非線性水力發(fā)電系統(tǒng)有限預測時域非線性預測控制。不同于其他水輪機調節(jié)系統(tǒng)模型,本論文描述系統(tǒng)模型是水輪機系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、引水系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)耦合的復雜非線性系統(tǒng)。該復雜非線性系統(tǒng)更為可以精確地描述水輪機調節(jié)系統(tǒng)運行過程中各種狀態(tài)。針對該系統(tǒng)本論文提出一種有限預測時域非線性離散預測控制法。一個簡單選取合適離散系統(tǒng)終端域罰函數(shù)方法被引入,且通過Lyapunov方程理論證明該方法有效性。進一步模擬實驗顯示該六維復雜系統(tǒng)在所述非線性預測控制法控制下穩(wěn)定運行。此外通過與傳統(tǒng)PID控制法對比證明該方法對非線性水輪機調節(jié)系統(tǒng)的控制更有效。最后討論聯(lián)合應用該控制方法與其他傳統(tǒng)控制的策略,有效推廣該控制方法在實際工程中應用。(2)研究模型預測控制(Model Predictive Control,MPC)方法,特別研究非線性廣義預測控制法(Generalized Predictive Control,GPC)。為控制六維非線性水力發(fā)電系統(tǒng),一種基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊受控自回歸積分滑動平均(Controlled Auto-Regressive Integrated Moving-Average,CARIMA)模型廣義預測控制被提出。該控制方法結合了T-S模糊理論以及CARIMA預測模型的優(yōu)勢,可控制非線性系統(tǒng)。通過Lyapunov穩(wěn)定性理論和各種工況下水力發(fā)電系統(tǒng)數(shù)值實驗驗證所提出控制方法有效。此外還分析控制器中控制參數(shù)選擇對控制系統(tǒng)影響,并給出選擇控制器參數(shù)方法,以推廣該控制方法在其他工程領域中的應用。(3)提出一類以滑模控制為基本方法的非線性系統(tǒng)有限時間控制法。通過Lyapunov穩(wěn)定性理論給出被控系統(tǒng)有限穩(wěn)定時間和控制器最大有限穩(wěn)定時間。無論系統(tǒng)初始狀態(tài)如何,被控系統(tǒng)總能在控制器最大有限時間內(nèi)達到穩(wěn)定。同時給出七維水輪機調節(jié)系統(tǒng),該系統(tǒng)是更為復雜的非線性系統(tǒng),應用所提出控制法在該水輪機調節(jié)系統(tǒng)上。通過數(shù)值實驗結果驗證理論。論文雖然詳細研究了水輪機調節(jié)系統(tǒng)非線性控制方法,但仍然需要在分數(shù)階水輪機系統(tǒng)控制,以及作為分布式能源的小水電系統(tǒng)的控制優(yōu)化方向讓繼續(xù)研究。
【關鍵詞】：水輪機調節(jié)系統(tǒng) 非線性系統(tǒng) Lyapunov穩(wěn)定性理論 非線性預測控制 非線性廣義預測控制 非線性有限時間控制
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV734.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究意義以及背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 先進控制方法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的PID控制15
• 1.2.4 現(xiàn)代控制方法引入到水輪機調節(jié)系統(tǒng)15-17
• 1.3 本文研究目標及內(nèi)容17-18
• 1.3.1 研究目標17
• 1.3.2 研究內(nèi)容17-18
• 第二章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)六維非線性模型及PID控制穩(wěn)定性分析18-23
• 2.1 某水力發(fā)電系統(tǒng)六維非線性模型18-20
• 2.2 水力發(fā)電系統(tǒng)的PID控制簡單穩(wěn)定性分析20-22
• 2.3 本章小結22-23
• 第三章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)非線性有限時域預測控制23-40
• 3.1 系統(tǒng)模型23-24
• 3.2 非線性預測控制方法研究24-28
• 3.3 典型水輪機調節(jié)系統(tǒng)控制實驗28-33
• 3.4 分析與討論33-38
• 3.5 本章小結38-40
• 第四章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)非線性模糊廣義預測控制40-56
• 4.1 基本定理及方法40-44
• 4.1.1 廣義T-S模糊模型40-41
• 4.1.2 廣義預測控制41-44
• 4.2 基于T-S模糊模型的非線性GPC控制法研究44-48
• 4.3 六維非線性水力發(fā)電系統(tǒng)的GPC控制數(shù)值實驗48-54
• 4.4 控制參數(shù)選擇54-55
• 4.5 本章小結55-56
• 第五章 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的一類非線性有限時間控制56-66
• 5.1 基本引理56
• 5.2 一類非線性有限時間控制方法研究56-63
• 5.3 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的非線性有限時間滑�？刂�63-65
• 5.3.1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)方程63
• 5.3.2 水輪機調節(jié)系統(tǒng)有限時間控制數(shù)值實驗與分析63-65
• 5.4 本章小結65-66
• 第六章 結論與今后研究66-68
• 6.1 結論66-67
• 6.2 主要創(chuàng)新點67
• 6.3 存在不足與今后努力的方向67-68
• 參考文獻68-77
• 致謝77-78
• 作者簡介78-79

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：331187