本文關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng) 干擾抑制 Backstepping Minimax 參數(shù)映射 參數(shù)重構(gòu) κ類函數(shù) 采樣控制 Hamilton方法　出處：《東北大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個十分龐大的動力學(xué)系統(tǒng),由不同類型的發(fā)電機組、眾多變電所和電力負(fù)荷、不同電壓等級的電力網(wǎng)絡(luò)以及不同傳輸方式的輸電線路所構(gòu)成。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益龐大,并列運行在系統(tǒng)中的發(fā)電機臺數(shù)越來越多,使得穩(wěn)定性問題極為突出。因為電力系統(tǒng)本身及其各個單元與環(huán)節(jié)均具有復(fù)雜的動力學(xué)特性,所以電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是一個具有復(fù)雜非線性關(guān)系的高維狀態(tài)方程組。因此,將非線性控制理論中的策略與成果應(yīng)用于電力系統(tǒng)魯棒控制的研究,對于進一步提高和改善電力系統(tǒng)運行的動態(tài)品質(zhì)具有非常重要的意義。在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上,本文針對電力系統(tǒng)的非線性模型,重點解決系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)或參數(shù)由突發(fā)的大變化所導(dǎo)致的不穩(wěn)定問題。深入研究了受到大擾動時系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定控制問題,以保證系統(tǒng)在突然承受較大擾動時,控制器仍能保持良好性能,可以有效去除外部擾動的負(fù)面影響,確保系統(tǒng)對外界干擾不具敏感性。本文的主要工作包括：考慮具有勵磁-汽門開度協(xié)調(diào)控制的電力系統(tǒng)模型,研究基于Backstepping方法的大干擾抑制控制算法設(shè)計問題。針對該模型不具備嚴(yán)格反饋結(jié)構(gòu)的特點,調(diào)整了虛擬反饋控制律的設(shè)計步驟,給出了逆推解決方案,完整的保留了原有的非線性特性。采用Minimax方法有效的解決了大干擾的抑制問題,在進行具體的控制器設(shè)計之前,先通過所構(gòu)造的檢驗函數(shù)推算出系統(tǒng)所能承受的最大臨界干擾程度,控制器的設(shè)計充分考慮了干擾的影響程度,從而保證系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。將基于Minimax與Backsteping方法的干擾抑制策略推廣到n階非線性系統(tǒng),在逆推過程中逐步擴展調(diào)節(jié)輸出所包含的變量,解決了構(gòu)造的檢驗函數(shù)破壞系統(tǒng)原有的下三角結(jié)構(gòu)問題。同時考慮系統(tǒng)存在參數(shù)不確定的情況,采用參數(shù)映射機制設(shè)計自適應(yīng)律,保證參數(shù)辨識的范圍限定在預(yù)先指定的區(qū)間。將所提控制策略應(yīng)用于汽輪機全程發(fā)電機組,通過仿真對比實驗分析,驗證了所設(shè)計的干擾抑制控制器在提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和改善動態(tài)品質(zhì)方面具有優(yōu)越性。針對靜態(tài)無功補償器(SVC)系統(tǒng),提出了一種改進的干擾抑制魯棒控制方法。在反饋控制律的設(shè)計過程中引入κ類函數(shù),提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度,長期看來又沒有過分增加控制器增益。采用一種特殊的函數(shù)實現(xiàn)了對系統(tǒng)中原有不確定參數(shù)的非線性重構(gòu),通過設(shè)計輔助變量的估計器,間接得到未知參數(shù)的估計值,在不破壞控制器光滑性的前提下,限定了參數(shù)估計的范圍,提高了估計效率。計算機技術(shù)的快速發(fā)展使得現(xiàn)代控制系統(tǒng)多為數(shù)字控制信號與模擬量被控對象構(gòu)成的采樣系統(tǒng),為避免直接將連續(xù)控制器應(yīng)用到計算機采樣系統(tǒng)中,而使得系統(tǒng)隨采樣周期增加而趨于不穩(wěn)定,提出Minimax逆推大干擾采樣抑制策略,進一步改善電力系統(tǒng)的魯棒性和對大干擾的不敏感性。并應(yīng)用該方法設(shè)計了靜止同步補償器(STATCOM)的非線性采樣鎮(zhèn)定控制器,顯著的提高了系統(tǒng)的魯棒性和對干擾的不敏感性。應(yīng)用哈密頓(Hamilton)方法設(shè)計了晶閘管控制串聯(lián)補償器(TCSC)的自適應(yīng)干擾抑制控制器。針對存在未知外部干擾的情況,提出了一種L2增益干擾抑制算法,將Minimax方法引入耗散Hamilton系統(tǒng),消除了以往不等式假設(shè)條件的約束；降低了傳統(tǒng)干擾處理方法的保守性�？紤]系統(tǒng)模型含有不確定參數(shù),采用參數(shù)映射機制設(shè)計自適應(yīng)律,充分考慮可用的未知參數(shù)屬性,提高了參數(shù)跟蹤效率。只要完成非線性系統(tǒng)的Hamilton結(jié)構(gòu)實現(xiàn),即可方便的設(shè)計控制器,可有效避免計算膨脹問題,為復(fù)雜高階非線性系統(tǒng)的控制器設(shè)計提供了思路。文章的最后總結(jié)了本文所做工作的成果,并展望了下一步的研究工作。
[Abstract]:In this paper , the problem of large disturbance rejection control algorithm based on Backstepping method is studied in this paper . By introducing the Minimax method into the dissipative Hamiltonian system , the constraint of the conventional inequality assumption condition is eliminated , and the conservative of the traditional interference processing method is reduced . Considering that the system model contains uncertain parameters , the parameter mapping mechanism is adopted to design the adaptive law , and the parameter tracking efficiency is improved .

【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM921.5

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本文編號：1485380