不确定单机无穷大系统的预测变结构控制
单机—无穷大系统稳态运行实验
单机—无穷大系统稳态运行实验一、实验目的1、了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2、了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。
二、实验器材本次实验的平台为型电力系统综合自动化教学试验台。
综合自动化实验教学系统由发电机组、实验操作台、无穷大系统等3部分组成。
实验操作台是由输电线路单元、微机线路保护单元、功率调节与同期单元、仪表测量与短路故障模拟单元等组成。
面板上有四部分装置，分别为“YHB-A型微机保护装置”“TGS-03B微机调速装置”“HGWT-03微机准同期控制器”“WL-04B微机励磁调节器”。
实验台面板上方共十三块指针式电表，分别指示“原动机电压”，原动机电流“发电机电压”“发电机频率”“开关电站电压”“A相电流”“B相电流”“C相电流”“有功功率”“无功功率”“系统电压”“励磁电流”“励磁电压”。
三、实验原理本实验系统是一种物理模型。
原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。
原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。
实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。
发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。
实验台的输电线路是用用多个结成链型的电抗线圈来模拟，其电抗只满足相似条件。
“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由市级电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。
实验面板接线图如下图一次系统接线图电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。
为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
控制系统的组成与描述
系统输出量跟随输入量变化时产生的误差。
3
准确性指标
如稳态误差、相对误差等，用于定量评价控制系 统的准确性。
快速性评价
01
02
03
04
上升时间
系统响应从0达到稳态值所需 的时间。
峰值时间
系统响应达到第一个峰值所需 的时间。
调节时间
系统响应从起始状态到达并保 持在稳态值附近所需的时间。
快速性指标
06 控制系统设计与实现流程
明确需求和目标
确定被控对象
明确需要控制的物理系统或过程，了 解其特性和要求。
明确控制目标
确定控制系统的性能指标，如稳定性、 准确性、快速性等。
建立数学模型
选择建模方法
根据被控对象的特性和控制目标，选择合适的建模方法，如 机理建模、系统辨识等。
构建数学模型
利用建模方法，构建被控对象的数学模型，如传递函数、状 态空间方程等。
状态空间方程
包括状态方程和输出方程，描述系统状态随时间 变化的规律。
状态空间法特点
适用于多输入多输出系统和非线性系统，能全面 反映系统的动态和静态性能。
频率响应法
频率响应定义
系统在正弦信号作用下，输出与输入信号的幅值和相位随频率变 化的关系。
频率特性表示方法
包括幅频特性和相频特性，通常以极坐标图或对数坐标图表示。
05 常见控制策略及其特点
PID控制策略
比例控制（P）
根据误差的比例关系进行调节，快速减小误差。
积分控制（I）
消除静差，提高控制精度。
微分控制（D）
预测误差变化趋势，提前进行调节，改善系统动态性能。
最优控制策略
最优性
在给定约束条件下，使性能指标达到最优。
预测控制模型结构
预测控制模型结构预测模型预测模型是预测控制模型的核心部分，它用于描述系统的动态行为，基于历史观测数据来预测未来的系统状态。
常见的预测模型有以下几种：1.线性模型：基于线性系统的假设，使用线性状态空间模型或ARMA模型等进行预测。
2.非线性模型：考虑非线性系统的特性，使用非线性回归模型、神经网络模型等进行预测。
3.神经网络模型：通过训练神经网络来拟合系统的输入输出关系，进行预测。
4.ARIMA模型：自回归滑动平均模型，用于描述时间序列数据的动态变化。
5.状态空间模型：将系统的状态和观测变量表示为状态方程和观测方程，通过状态估计和观测估计来进行预测。
控制器控制器是预测控制模型的另一个重要组成部分，它用于根据预测模型的输出进行控制决策。
常见的控制器有以下几种：1.模型预测控制器（MPC）：基于预测模型的输出，通过优化控制问题得到最优控制系列，实现对系统的控制。
2.比例积分微分（PID）控制器：通过比例、积分和微分操作来实现对系统的控制，可以根据误差信号调整控制输出。
3.神经网络控制器：使用神经网络来估计系统的输出，然后根据估计值进行控制决策。
4.最优控制器：通过求解最优化问题，得到最优控制输入，实现对系统的控制。
模型结构预测控制模型的结构是指预测模型和控制器的组合方式。
一般来说，预测模型和控制器之间存在以下两种结构：1.串级结构：预测模型和控制器按照串联的方式连接，预测模型先进行预测，然后将预测结果传递给控制器进行控制决策。
输入数据>预测模型>预测结果>控制器>控制输入2.并行结构：预测模型和控制器同时运行，预测模型负责预测系统状态，控制器负责根据预测结果进行控制决策。
输入数据>预测模型>预测结果|V控制器>控制输入。
不确定广义系统的弹性h_∞控制
不确定广义系统的弹性h_∞控制
由于广义系统的弹性$H_\infty$控制属于非线性控制，所以不能确定它的精确形式。
然而，它的基本原理可以由下面这些步骤来确定：
1. 识别系统模型：通过实验验证或通过已有的模型来识别系统模型；
2. 确定原始信号输出：从系统的模型中确定原始信号的输出，例如输入信号的响应；
3. 设计H ∞控制器：通过优化算法或线性矩阵不等式（LMI）设计H ∞控制器；
4. 调试控制器：模拟系统模型，根据系统的特性和需求调试控制器，包括H ∞控制器的设计参数；
5. 进行实验验证：在实际系统中实施设计的H ∞控制器，并与系统模拟中的结果进行对比，进行实验验证；
6. 调整控制器：如果实验的结果与模拟结果不一致，则重新设计并调试控制器以提高系统的性能。
系统参数不确定的TCSC的H∞控制器设计
系统参数不确定的TCSC 的H ∞控制器设计 杨飞，纪延超哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨 (150001)E-mail ：yangfei321@摘 要：本文针对含有TCSC 的单机-无穷大系统建立了含不确定因素的数学模型，并基于直接反馈线性化和H ∞鲁棒控制理论研究了TCSC 的控制器设计方案；采用线性矩阵不等式处理方法，考虑了区域极点配置的影响，利用MATLAB 工具箱得出H ∞控制规律。
仿真表明该方法有较好的鲁棒性，提高了系统的暂态稳定性和响应能力。
关键词：TCSC ；H ∞控制器；参数不确定系统；LMI 方法；区域极点配置中图分类号：TM761. 引 言灵活交流输电系统（FACTS ）技术因为可以显著的提高电力系统的传输能力并加强系统稳定程度，已经成为电力系统研究的一个热点，其中的几种典型设备也已经逐渐在国内外的系统中得以应用。
其中，晶闸管控制的串联补偿（TCSC ）以其固有的优异特性，已经成为目前世界上应用比较成功的串联型FACTS 设备。
它主要由串联电容器、旁路电抗器、并联双向可控硅阀及其它辅助环节和设备构成。
多年来的运行实践和国内外的实验研究证明，该项技术对于提高大容量高电压输电线的有效输送能力、控制输电线路的串联无功补偿度及潮流控制、阻尼线路功率振荡、提高电力系统暂态稳定性、抑制次同步振荡等均有不错的效果[1-4]。
在早期对系统模型的处理方面，简单的局部线性化方法只能对运行点附近保证一定的精确度，在暂态稳定控制过程中不适用；从非线性控制理论的角度来看，可以采用反馈线性化的方法对系统的非线性因素进行精确补偿，从而将原非线性系统转化为线性系统，以便控制设计。
目前的反馈线性化方法包括基于微分几何理论的反馈线性化、直接反馈线性化和逆系统线性化等。
上述方法中，除了基于微分几何理论的反馈线性化方法对数学理论要求较高，较难理解，其他两种都有较好的工程应用价值[5]。
对TCSC 进行系统级控制，方法也很多，包括智能控制在内的许多新颖控制方法都在理论上有了一定的发展。
自动控制原理不确定性知识点总结
自动控制原理不确定性知识点总结在自动控制原理中，不确定性是指系统的输入、输出或者模型参数等因素存在一定程度的不确定性或者随机性。
不确定性是自动控制中必须要考虑的一个重要因素，对于系统的稳定性、性能以及控制器的设计等都会产生一定的影响。
本文将对自动控制原理中的不确定性知识点进行总结。
一、不确定性的分类不确定性可以分为参数不确定性和结构不确定性两种类型。
1. 参数不确定性：指系统模型中的参数具有一定的不确定性，这可以是由于参数测量误差、系统随时间变化引起的参数漂移、参数估计误差等原因导致的。
参数不确定性会导致系统模型与实际系统存在差异，进而影响控制器的性能。
2. 结构不确定性：指系统的结构特性存在一定的不确定性。
例如，系统的动力学特性可能受到非线性、时变、时滞、饱和等因素的影响，导致系统的结构模型具有一定的不确定性。
结构不确定性会使得控制器的设计更加困难，需要采用鲁棒控制等方法来降低不确定性的影响。
二、不确定性分析方法针对不确定性的存在，我们可以采用以下方法进行不确定性的分析和控制器设计。
1. 确定性方法：确定性方法假设系统参数和模型结构是完全已知的，主要包括经典控制理论和现代控制理论。
经典控制理论中的PID控制器，以及现代控制理论中的根轨迹设计、频域设计等方法都是基于对系统模型完全已知的假设，不考虑不确定性因素。
2. 随机方法：随机方法是一种基于概率论和随机过程理论的控制方法。
它将不确定性问题转化为概率分布描述的问题，通过概率统计的方法来分析系统的稳定性和性能。
随机方法更适用于存在随机干扰的系统，如强化学习、最优控制等。
3. 鲁棒控制：鲁棒控制是一种考虑不确定性的控制方法。
它通过设计鲁棒控制器，使得系统在存在不确定性的情况下能够保持一定的稳定性和性能。
鲁棒控制方法可以有效降低模型不确定性和参数不确定性对系统性能的影响。
三、不确定性的影响和应对措施不确定性对自动控制系统会产生一定的影响，包括系统的稳定性、性能和鲁棒性等方面。
UPFC单机无穷大系统建模与控制策略研究
摘
要： 对含 Ｕ Ｐ Ｆ Ｃ的单机无穷大 系统的工作机理进行 了研究分析 ， 将Ｕ Ｐ Ｆ Ｃ等效为可控并联 电流源与可控 串联 电压
源， 建立 了考虑发 电机励磁 系统和 汽门调 节 系统 的含 Ｕ Ｐ Ｆ Ｃ的单机 无穷大 系统七阶非线性数学模 型； 采用逆 系统原理 对该非线性模型进行解耦线性化。采用具有 强鲁棒性 的 变结 构控 制理论 为解耦后 的模 型设计控制 器。最终计 算机
第３ ６ 卷第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
四 川 电 力 技 术
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ １ ． ３ ６。 Ｎｏ ． １
Ｆｅ ｂ ．， ２ ０１ ３
Ｕ Ｐ Ｆ Ｃ单 机 无 穷 大 系统 建模 与控 制 策 略研 究
ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｔ ｈｅ ＵＰ ＦＣ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ａ ｂ ｌ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｂｌ ａ ｅ ｓ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ．Ａ ｓ ｅ ｖ ｅ ｎ
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不确定离散系统全程滑模变结构控制
蔡 国梁 ， 维 怀 ， 周 郑 松 ， 浩 祥 汪
（ 江苏大学 非线性科学研究 中心 ，江苏 镇 江 ２２ １ ） １０ ３
摘要 ： 对 参数 不确 定 和外部 扰 动的 不确 定 离散 系统 ， 出 了一种 全 程 离散 滑模控 制 器． 了减 少 针 提 为 抖动 ， 用 了变 结构概 念 的边界 层 方 法． 应 通过 选择 离散 变结 构控 制 中的最佳 边界 值 ， 证 了 离散 系 保
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Ｊ ｜ Ｒ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ ｌ ０ ｊ Ｉ ＡＮ （ Ｓ ＵＮ ｌ ＶＥＲＳＩ ＴＹ（ Ｈ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｄ ｔ ｎ Ｎａ ｌ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ Ｏ ） ａ Ｓ ｉ
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单机无穷大电力系统的数学模型(含原动机)
单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus，SMIB）无穷大系统无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。
系统2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。
水轮机导叶（水门）处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1）式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆——水轮机流量的增量。
设单引水管道水库取水口处水压恒定，则rw r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2）式中 w T ——水流惯性时间常数，s ； r T ——水击波反射时间常数，s ；α——水力摩擦阻力系数。
若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式（2）可简化为w rh r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅⎪⎝⎭ （3）由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T sG s T s=-+ （4） 式（4）为常用的水力系统弹性水击模型。
当引水管道较短时，近似取r 0T =，式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。
以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω= （6）()g ,,q y h ω= （7）式中 m m ——水轮机输出机械力矩，p.u.；q ——水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度，p.u.；ω——水轮机机械转速，p.u.；h ——水轮机工作水头，p.u.。
将式（6）和（7）在工作点0附近线性化得m m mm 000my m ωmh m m m m y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8）000qy q ωqh q q q q y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9）式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。
单机不确定无穷大输电系统中发电机非线性励磁自适应控制器的设计
电抗，死。为励磁绕组时间常数，邛＝乃。警为定子闭路时励磁绕组的时间常数，巧
为励磁绕组电压（控制输入）。
文献［２】利用微分几何理论的精确线性化方法，对系统（Ｉ－３）进行了讨论。此时， 在假设阻尼系数Ｄ为确定的已知常数时，选择微分同胚
…ｏ 口
１，２
Ｈ
口
。
巧＝Ｅｇ～Ｔ。ｏｔ，ｃｐ，．ｑ ｒ、。＋；｝）△ｕ＋羔砭詈（２．２９Ａｗ十△６＋（２．１４一昔）△ｏ）
（６）
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虽然控制器（６）克服了ＰＳＳ控制方式和ＬＯＥＣ控制方式的缺点，但是由于阻尼转 矩是很难精确测量的，所以利用这种控制器来补偿阻尼扰动作用，也存在一定的局限 性，并且，文献【２１所用的微分几何方法也不利于工程设计人员的掌握。下面，我们利 用逆推方法、直接自适应方法来考虑系统（１－３）的控制问题，所得控制器能比较好地 补偿阻尼扰动作用，仿真结果表明其闭环系统的动态品质也比闭环系统（１－３），（６）的动 态品质要好一些，且设计方法比较简单，易于被工程设计人员所接受。
ｌ问题的提出
考虑具有励磁控制的单机无穷大输电系统，其状态方程可描述如下
ｄ＝（‘Ｊ—ｕｏ
。＝害％～万Ｄ¨㈦一詈警如ａ
或＝一扣＋击警Ｖ，ｃｏｓ ６＋壶码
其中６为发电机转予运行角，ｕ为发电机转速，日为转动惯量，Ｄ为阻尼系数，只。为机
械功率，Ｅ；为发电机暂态电势，ｚ。为ｄ轴定子绕组自感抗，暂态电抗为。：ｉ＝％一鲁禹．。
单机不确定无穷大输电系统中发电机非线性励磁自适应控制器的设计
作者： 作者单位：
课件--模型预测控制
h1
h1
h2
PM 1
hi
i1
PM
第三节 模型算法控制(MAC) 二. 反馈校正
以当前过程输出测量值与模型计算值之差修正模型预测值
yP (k j) ym (k j) jy(k) ym (k)
N
ym (k) hiu(k i) i 1
对于P步预测
j 1, 2, , P
YP (k) Ym (k) βe(k)
主要内容 预测模型 反馈校正 参考轨迹 滚动优化
第四节 动态矩阵控制(DMC) 一. 预测模型
DMC的预测模型
渐近稳定线性被控对象的单位阶跃响应曲线
和给定值的偏差来确定当前的控制输入 预测控制：不仅利用当前的和过去的偏差值，
而且还利用预测模型来预测过程未来的偏差值。 以滚动优化确定当前的最优控制策略，使未来 一段时间内被控变量与期望值偏差最小 从基本思想看，预测控制优于PID控制
第二节 预测控制的基本原理
r(k)
+_
d(k)
在线优化 控制器
u(k)
y(k) 受控过程
+ y(k+j| k)
+
模型输出 反馈校正
动态 预测模型
y(k|k)
_ +
三要素：预测模型 滚动优化 反馈校正
第二节 预测控制的基本原理 一.预测模型（内部模型）
预测模型的功能 根据被控对象的历史信息{ u(k - j), y(k - j) |
j≥1 }和未来输入{ u(k + j - 1) | j =1, …, m} ，预测 系统未来响应{ y(k + j) | j =1, …, p} 预测模型形式 参数模型：如微分方程、差分方程 非参数模型：如脉冲响应、阶跃响应
滑模变结构控制
第1章绪论滑模变结构控制简介变结构控制（VSC: Variable Structure Control）本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表现为控制的不持续性，这种控制策略与其它控制的不同的地方在于系统的“结构”并非固定，而是能够在动态进程中，按照系统当前的状态（如误差及其各阶导数等），有目的地不断转变，迫使系统依照预定“滑动模态”的状态轨迹运动，所以又常称变结构控制为滑动模态控制（SMC: Sliding Mode Control），即滑模变结构控制。
由于滑动模态能够进行设计且与对象参数及扰动无关，这就使得变结构控制具有快速响应、对参数转变及扰动不灵敏、无需系统在线辩识，物理实现简单等长处。
该方式的缺点在于当状态轨迹抵达滑模面后，难于严格地沿着滑面向着平衡点滑动，而是在滑模面双侧来回穿越，从而产生哆嗦。
变结构控制出现于50年代，经历了40余年的进展，已形成了一个相对独立的研究分支，成为自动控制系统的一种一般的设计方式，适用于线性与非线性系统、持续与离散系统、肯定性与不肯定性系统、集中参数与散布参数系统、集中控制与分散控制等。
而且在实际工程中逐渐取得推行应用，如电机与电力系统控制、机械人控制、飞机控制、卫星姿态控制等等。
这种控制方式通过控制量的切换使系统状态沿着滑模面滑动，使系统在受到参数摄动和外干扰的时候具有不变性，正是这种特性使得变结构控制方式受到各国学者的重视。
变结构控制进展历史变结构控制的进展进程大致可分为三个阶段：（1）1957-1962年此阶段为研究的低级阶段。
前苏联的学者Utkin和Emelyanov在五十年代提出了变结构控制的概念，大体研究对象为二阶线性系统。
（2）1962-1970年六十年代，学者开始针对高阶线性系统进行研究，但仍然限于单输入单输出系统。
主要讨论了高阶线性系统在线性切换函数下控制受限与不受限及二次型切换函数的情形。
（3）1970年以后在线性空间上研究线性系统的变结构控制。
电力系统分析综合实验二(2)：单机-无穷大系统
课程名称：电力系统分析综合实验指导老师：成绩：实验名称：单机-无穷大系统实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求了解和掌握三相对称稳态情况下，输出系统各种运行状态参数的变化范围二、实验内容和原理通过本实验了解和掌握电力系统稳态对称运行特性，在巩固理论概念的同时掌握“数值概念”－如在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗、电压降落等数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据等。
三、操作方法和实验步骤1.机组手动启动和建压（1）在调速装置上检查“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在，则应调到0位置。
将操作台上的“手动励磁”调节旋钮反时针旋到0；（2）合上操作台的“电源开关”，在调速装置、励磁调节器、微机准同期控制器上分别确认其“微机正常”灯为闪烁状态，在微机保护装置上确认“装置运行”灯为闪烁状态。
在调速装置上确认“并网”灯为熄灭状态，“输出0”、“停机”灯亮。
检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄；（3）按调速装置上的“模拟方式”按钮使“模拟方式”灯亮；（4）把操作台上“励磁方式”开关置于“手动励磁”位置，在励磁调节器上确认“它励”灯亮；（5）在励磁调节器上选择恒UF运行方式，合上“励磁开关”；（6）把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置；（7）合上“系统开关”和线路开关“QF2、QF4、QF6”，检查系统电压接近额定值380V；（8）合上“原动机开关”，再顺时针旋转调速装置上的指针电位器，当发电机旋转后，观察机组稳定情况，然后通过顺时针旋转指针电位器缓慢加速到额定转速；（9）顺时针调节操作台上的“手动励磁”旋钮增加励磁电压，在维持发电机为额定频率时，增加发电机电压为额定电压。
2.并网请参照第三章中的手动准同期（按准同期并列条件合闸）的方法进行并网操作。
不确定非线性系统的变结构重复控制
Ｒｅ ｅ ｉｉ ｅ ｃ ｎｔ ｏ ｆｖ ｒ ａ ｌ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎｃ ｒ ａ ｎ ｎ ｎｌｎ ａ ｙ ｔ ｍ ｓ ｐ ｔｔｖ ｏ ｒ ｌｏ ａ ｉ ｂ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｆ ｒ ｕ ｅ ｔ ｉ ｏ ｉ ｅ ｒ ｓ ｓ ｅ
ＬＩ ，ＳＵ Ｎ ｉ ｇ ｘｕ ｎ， ＺＨ Ｕ ｅ ｇ Ｕ Ｌｉ Ｍ ｎ— ａ Ｓｈ ｎ
ｉ ｐｒ ｖ ｒ ｃ ｎｇ ｐ ｒｏｒ ａ ｅ Ｉ ｃ ｎ ａ ｈｉ ｖ ｒ ｅ ｔ ｒ ｃ ｎｇ ｏ ｒ ｔ ｅ ｔｒ ｒｏｄ ｎｄ ｒ ｈｅ ｍ ｏ ｅ ｔａ ｋｉ ｅ ｆ ｍ ｎｃ ． ｔ ａ ｃ ｅ ｅ ｐｅ ｆ ｃ ｔａ ｋｉ ｖｅ ｈｅ ｎ ｉｅ ｐｅ ｉ ｕ ｅ ｔ ｎｏ — ｅ ｅ ｉｉ ｎｄ ｕｎ ｅ ｔ ｉ ｉｕａ ｉ ｎ． Ｂａ ｅ ｎ Ｌｙ ｐ ｎ ｒ ｐ ｔｔｖｅ ａ ｃ ｒ ａ ｎ ｓｔ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ａ ｕｎｏ —ｉ ｐｐｒ ａ ｈ， ｔ ｅ ｓ ａ ｌ ｙ ｏｆｃ ｏ ｅ — ｖｌ ｋｅ ａ ｏｃ ｈ ｔ ｂｉｉ ｌ ｓ ｄ ｔ
刘 利 ， 明轩 ， 孙 朱 胜
（ 江工业大学 信息工程学院 ， 江 杭州 ３０３ ） 浙 浙 １０ ２
摘 要 ： 对 周 期 作 业 下 的 不 确 定 非 线 性 系统 的 跟 踪 控 制 问题 ， 系 统 不 确 定 性 界 函 数 已知 情 形 复控 制算 法． 算 法将 变结 构控制 与 重复控 制 相结合 ， 弥补 单一 控制 方 该 以 式的缺 陷． 中， 其 变结构控 制部 分采 用 断续 函数连 续化 处理 ， 有效 消除 系统“ 振 ” 同时保 证 闭环 可 抖 ，
（ ｏ ｌ ｅｏ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ ｈ ｊ ｎ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ３ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆＩ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ，Ｚ ｅ ａ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＴｅｈ ｏｏ ｙ ｅ ｎ ｏ ｎ ｉ ｔ ｎ ｚ ｏ １ ０ ２ ｈｎ ）
单机无穷大系统暂态稳定线性最优控制
2020年第3期上痒余力33单机无穷大系统暂态稳定线性最优控制崔双喜，王维庆，张新燕(新疆大学电气工程学院，乌鲁木齐830047)摘要:基于实时参数P-5预测暂态系统稳定性，得到发电机功角5的预测值，以功角预测值不大于预先设定 的门槛值作为暂态稳定的条件，通过引人最优控制原理，在系统暂态稳定的条件下，得到发电机最优输入机械 功率调整量,把微分方程所描述的电力系统控制，转化为以发电机输入机械功率为控制量的最优控制，以实现 暂态稳定最优控制。
关键词：参数预测；功角；暂态稳定;最优控制；输人机械功率;调整量保证电力系统的安全稳定运行是一个重要而 又困难的事情[1_5]。
分析复杂电力系统暂态稳定 时，应尽量将复杂系统化为简单系统进行分析，例 如，将复杂系统化为等值的两机系统，进一步还可 化为等值单机、无穷大系统[6]。
暂态稳定通常采 用有时域仿真法和直接法等，对于简单系统还可 使用某些简单实用方法，如，利用发电机的不平衡 功率确定发电机的加速度，可算出在一个时间段 内发电机角速度的增量，以此来预测功角，进而预 测系统的稳定性。
电力系统稳定控制除采用逻辑控制或查询策 略表的控制方式外，也有控制装置采用实时数据 进行稳定判别和决策[〃]。
对于复杂电力系统稳 定控制决策方式与所采用的控制系统结构有关, 通常有3类：(1)化简电网，采用简单系统决策方式；(2)采用分层决策方式；(3)集中式控制系统决策。
本文以单机、无穷大系统为例,研究在电力系 统暂态稳定条件下的最优控制问题。
在暂态稳定 过程中，结合最优控制原理,实时计算发电机最优 输入机械功率调整量，在稳定的前提下，寻找发电LI G u o-d o n g,L I U Y i n g-y i n g,G U Q i a n g,e t al. C o m p r e h e n s i v eevaluation of the regional h a r m o n i c pollution using geneticprojection pursuit m o d e l a n d eigen-value weithted m e t h o d[J]. H i g h Voltage Engineering,2008,34(2)：329-333.[6]李德毅，杜鹋.不确定性人工智能[M].北京：国防工业出版社，2005.[7 ]S H I Y u-z h i,Z H O U Hui-cheng. Research o n monthly flow u ncertain reasoning m o d e l based o n cloud theory [ J i.Science 机最优机械功率控制量。
两类不确定系统的指数稳定性与弹性H∞控制的开题报告
两类不确定系统的指数稳定性与弹性H∞控制的开题报告1. 研究背景与意义现代控制理论的发展，解决了许多线性系统稳定性问题，但是当涉及到非线性和不确定性的系统时，问题变得更具挑战性。
这些系统在工程实践中非常常见，如机械系统、生物系统、化学系统等等。
面对这种情况， H∞控制理论为切实可行的解决方案提供了一种框架。
H∞控制的目标是设计控制器，使系统受到不确定性、噪声和干扰的影响最小化，从而实现系统稳定性和鲁棒性。
在现实情况中，一些不确定系统的稳定性问题更具挑战性，即指数稳定问题。
在指数稳定中，我们希望系统状态的幅值以指数形式衰减到零，这是一种更强的稳定性概念。
因此，研究指数稳定性和弹性H∞控制在不稳定系统的情况下具有重要的实用意义和理论价值。
2. 研究内容和方法本篇开题报告将研究两类不确定系统的指数稳定性和弹性H∞控制。
第一类系统是延迟系统，包括已知和未知延迟。
对于已知延迟的系统，我们将利用Lyapunov-Krasovskii函数来研究延迟系统的指数稳定性，并通过设计满足Blackburne-Lobb条件的控制器来实现系统的弹性H∞控制。
对于未知延迟的系统，我们将开发面向未知延迟的鲁棒控制算法，以实现系统的稳定性和弹性H∞控制。
第二类系统是随机系统，包括马尔可夫跳变系统和误差系统。
我们将利用随机稳定性理论研究系统的指数稳定性，并开发具有良好鲁棒性和性能保证的弹性H∞控制器，以应对随机系统中的不确定性和噪声。
3. 研究价值本研究旨在探索两类不确定系统的指数稳定性和弹性H∞控制问题，并开发适用于实际应用的控制策略。
本研究可以为工程实际应用提供有效的解决方案，并促进H∞控制在非线性和不确定系统中的应用。
此外，本研究还可以为后续控制理论研究提供新的思路和方向。
实验八 单机-无穷大系统稳态运行方式实验
实验八单机－无穷大系统稳态运行方式实验一、实验目的1．熟悉远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。
2．掌握对称稳定工况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围。
3．掌握输电系统稳态不对称运行的条件、参数和不对称运行对发电机的影响等。
二、原理说明单机－无穷大系统模型，是简单电力系统分析的最基本，最主要的研究对象。
本实验平台建立的是一种物理模型，如下图3-4-1所示。
图3-4-1 单机－无穷大系统示意图发电机组的原动机采用国标直流电动机模拟，但其特性与电厂的大型原动机并不相似。
发电机组并网运行后，输出有功功率的大小可以通过调节直流电动机的电枢电压来调节（具体操作必须严格按照调速器的正确安全操作步骤进行！可参考《微机调速装置基本操作实验》）。
发电机组的三相同步发电机采用的是工业现场标准的小型发电机，参数与大型同步发电机不相似，但可将其看作一种具有特殊参数的电力系统发电机。
实验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大系统”采用大功率三相自耦调压器，三相自耦调压器的容量远大于发电机的容量，可近似看作无穷大电源，并且通过调压器可以方便的模拟系统电压的波动。
实验平台提供的测量仪表可以方便的测量（电压，电流，功率，功率因数，频率）。
QSZTQ-II（微机准同期系统）上有功角显示，便于直接观察功角变化。
三、实验设备四、实验内容与步骤1. 合上总电源开关，合上主电源源开关，输电线路选择XL1和XL3（即闭合QF1、QF3和QF5，灯为红色），调节三相调压器，主控屏系统电压表显示380V，发电机组启机，建压，通过可控线路单回路并网输电。
3. 打开QSTSXT-II(微机调速系统)和QSLCXT-II(微机励磁系统)电源开关；微机调速系统选择电压闭环，“给定电压”通过软件盘给定170V左右电压，点击“启动”按钮，使电机运行起来，转速达到1500转左右，如果达不到通过“＋”键或“－”键，使电机转速为1500转左右。
一类不确定关联时滞大系统的分散H∞控制器设计-LMI方法
一类不确定关联时滞大系统的分散H∞控制器设计-LMI方法刘红霞;胥布工;朱学峰【期刊名称】《控制理论与应用》【年(卷),期】2001(018)006【摘要】研究了一类具有N×N个任意未知常时滞和具有范数有界时变不确定的线性连续大系统的分散鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题,基于线性矩阵不等式方法得到了一个使该系统存在无记忆H∞状态反馈控制器的充分条件,最后通过一个数值例子来说明分散H∞状态反馈控制器的设计.%H∞-controller design for a class of uncertain large_scale interconnected continuous systems withN×N unknown but constant delays in the interconnections and time varying but norm_bounded parametric uncertainties is addressed. A sufficient condition for the existence of a memoryless robust H∞_state feedback control law for uncertain large_scale interconnected time_delay systems is derived with LMI (linear matrix inequality) approach. Finally a numerical example is given to demonstrate the design procedure for the decentralized H∞_state feedback controll er.【总页数】7页(P954-960)【作者】刘红霞;胥布工;朱学峰【作者单位】华南理工大学自动控制工程系,;华南理工大学自动控制工程系,;华南理工大学自动控制工程系,【正文语种】中文【中图分类】TP13【相关文献】1.用LMI方法设计不确定关联时滞大系统H∞容错控制器 [J], 孙艳霞;邵力耕2.不确定离散关联时滞大系统分散鲁棒控制——LMI方法 [J], 陈德银;金朝永3.不确定关联时滞大系统的鲁棒H∞容错控制器的设计-LMI方法 [J], 刘红霞;朱学峰;胥布工4.一类不确定性时滞关联大系统的分散鲁棒稳定控制器设计 [J], 陈谋;姜长生;吴庆宪;曹邦武5.一类多通道不确定时滞大系统分散鲁棒H∞控制:LMI方法 [J], 陈宁;张小峰;桂卫华;李金洲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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不 确 定 单 机 无 穷 大 系 统 的 预 测 变 结 构 控 制
李 明军 ，刘莉 娜
（ 北 京 交 通 运 输 职 业 学 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ９ ６ ）
摘 要 ：将 不 确 定 单 机 无 穷大 系统 的 非 线 性 三 阶 模 型 转 换 成 二 阶 模 型 ， 以便 在 相 平 面 中直 观 地 设 计 变 结 构 控 制 律 。 使 用 系统 不 确 定 参 数 的 上 下 限 来 设 计 控 制 律 ， 以获 得 良好 的 鲁 棒 性 。 通 过 预 测 相 轨 线 的 走 势 确 定 控 制 切
ａ ｎ ｅ ｘ ｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｒ ａ ｔ ｅ． Ｔ ｈｅ ｄｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎｕ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｈａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅｎ ｏ ｎ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ —
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ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｉ ｓ ａ ｔ ｔ ａ ｃ ｈｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｔ ｅ ｍｐ ｏ ｒ ａ ｙ ｒ ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ３ ０％ ． Ｓｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｑ ｕｉ ｃ ｋ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｏ ｉｇ ｒ ｉ ｎａ ｌ ｅ ｑ ｕｉ ｌ ｉ ｂ ｒ ｉ ｕ ｍ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ａ ｗ ｉ ｓ ｒ ｏ ｂｕ ｓ ｔ ．
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ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｇ ｕ ａ ｒ ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｌ ｉ ｂ ｒ ｉ ｕ ｍ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ａ ｔ
第 ４ ２卷 第 ２期
２ ０ １ ５年 ３月
华 北 电 力 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ ａ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖｏ １ ． ４２． Ｎｏ ． ２
换 时机 ，保 证 了 系统 轨 迹 以指 数 速 率 收 敛 到 平 衡 点 。 由 于控 制 律 的 切 换 不 是 连 续 的 ， 因此 避 免 了传 统 变结 构 控 制 中的 抖 振 。 在 仿 真 时 ， 系统 的 初 始 状 态 较 大 地 偏 离 了平衡 点 ，在仿 真过 程 中，机 械 功 率遭 受 了３ Ｏ ％ 的 临
时干 扰 ，仿 真 结 果 表 明 ， 系统 轨 迹 能 够 快 速 地 回 到 原 来 的 平衡 点 ，控 制 律 具 有很 好 的 鲁棒 性 。 关 键 词 ：单 机 无 穷 大 系统 ； 预 测 变 结构 控 制 ；鲁棒 控 制 ； 不确定性 ； 相 轨 线
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ ７ １ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７— ２ ６ ９ ｌ（ ２ ０ １ ５ ）０ ２— ０ ０ ５ ０— ０ ５
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｔ ｈｉ ｒ ｄ－ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｍｏ ｄ ｅｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｕ ｎ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｓ ｉ ｎｇ ｌ ｅ ｍａ ｃ ｈｉ ｎｅ ｉ ｎ ｉｎｉ ｆ ｔ ｅ ｂ ｕｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｃ ｈａ ｎ ｇ ｅ ｄ ｉ ｎｔ ｏ ａ ｓ ｅ ｃ －
ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ．Ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｉ ｓ ｓ ｅ ｔ ｆ ａ ｒ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｌ ｉ ｂ ｒ ｉ ｕ ｍ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ；ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ
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