不確定非線性系統(tǒng)高階滑模控制及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、基于滑?？刂品椒ㄑ芯坎淮_定非線性系統(tǒng)的魯棒控制問(wèn)題，是控制理論界公認(rèn)的一個(gè)具有前途的研究領(lǐng)域，但是，傳統(tǒng)一階滑模算法的抖振大、相對(duì)階限制等問(wèn)題制約了其發(fā)展與應(yīng)用。高階滑模適用于任意相對(duì)階系統(tǒng)、滑模精度高、抖振小，是近年來(lái)滑?？刂频难芯繜狳c(diǎn)，研究高階滑模控制算法解決SISO、MIMO不確定非線性系統(tǒng)有限時(shí)間控制問(wèn)題具有重要理論意義。同時(shí)，隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大以及新能源電力系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電的爆炸式發(fā)展，采用先進(jìn)控制方法增強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定

2、性、實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤，提高風(fēng)力發(fā)電效率是電力系統(tǒng)發(fā)展必須要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，本文在深入研究高階滑模算法、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤現(xiàn)有成果基礎(chǔ)上，針對(duì)一類高階SISO不確定系統(tǒng)、一類SISO不確定非線性系統(tǒng)和一類MIMO不確定系統(tǒng)的控制問(wèn)題分別提出相應(yīng)的高階滑模控制方法，并且設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)高階滑模勵(lì)磁控制策略、基于高階滑模控制的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能捕獲方法，進(jìn)一步擴(kuò)展了不確定非線

3、性系統(tǒng)高階滑?？刂品椒?，豐富了高階滑?？刂频膽?yīng)用范圍，為改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤提供新方法。本文的創(chuàng)新性研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)針對(duì)一類高階SISO不確定非線性系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定問(wèn)題，提出一種新的自適應(yīng)增益連續(xù)高階滑模控制方法。采用齊次連續(xù)控制律實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)標(biāo)稱部分有限時(shí)間收斂，針對(duì)系統(tǒng)不確定項(xiàng)一階導(dǎo)數(shù)上界未知情形，設(shè)計(jì)切換控制項(xiàng)增益自適應(yīng)調(diào)節(jié)的超螺旋算法克服不確定性，使切換控制幅值盡可能小，控制作

4、用連續(xù)，大大削弱滑模抖振現(xiàn)象。
　　(2)提出一種控制增益自適應(yīng)調(diào)節(jié)的一類SISO不確定非線性系統(tǒng)連續(xù)高階滑?？刂品椒?。把不確定系統(tǒng)滑模控制問(wèn)題轉(zhuǎn)換為高階不確定積分鏈有限時(shí)間穩(wěn)定問(wèn)題，經(jīng)過(guò)狀態(tài)反饋后，設(shè)計(jì)虛擬控制律由兩部分組成，一部分實(shí)現(xiàn)標(biāo)稱系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定，另一部分通過(guò)超螺旋二階滑模實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)魯棒性，設(shè)計(jì)超螺旋算法兩個(gè)控制參數(shù)的自適應(yīng)律，處理不確定性上界未知情況，最終實(shí)現(xiàn)不確定系統(tǒng)高階滑?？刂?。
　　(3)提出一類MIMO不

5、確定非線性系統(tǒng)連續(xù)高階滑?？刂品椒āＭㄟ^(guò)對(duì)多變量不確定系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定問(wèn)題的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)MIMO系統(tǒng)高階滑?？刂?，系統(tǒng)標(biāo)稱部分采用一種有限時(shí)間連續(xù)控制律實(shí)現(xiàn)狀態(tài)快速收斂，系統(tǒng)不確定性由非解耦多變量形式超螺旋算法克服，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)魯棒控制及MIMO系統(tǒng)控制輸入的連續(xù)性，極大地抑制控制抖振。
　　(4)為提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，提出基于連續(xù)高階滑模的電力系統(tǒng)勵(lì)磁控制策略。對(duì)考慮不確定性的單機(jī)無(wú)窮大電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)連續(xù)高階滑模勵(lì)磁控制器，提高在小擾動(dòng)和

6、大擾動(dòng)情形下的穩(wěn)定性;對(duì)于多機(jī)電力系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)不確定性，把各機(jī)間的互聯(lián)作為對(duì)特定子系統(tǒng)的擾動(dòng)，設(shè)計(jì)多機(jī)系統(tǒng)連續(xù)高階滑模分散勵(lì)磁方法，并且設(shè)計(jì)控制參數(shù)自適應(yīng)律可以使系統(tǒng)的部分不確定項(xiàng)上界未知，提高多機(jī)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，使得勵(lì)磁電壓控制作用連續(xù)，而且使得多機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)具有魯棒性。
　　(5)提出一種基于變?cè)鲆娓唠A滑模的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能跟蹤與無(wú)功功率調(diào)節(jié)控制方案。推導(dǎo)建立了雙饋風(fēng)電系統(tǒng)降階模型，通過(guò)設(shè)計(jì)dq轉(zhuǎn)子軸電壓二階滑