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超临界机组协调系统的模糊增益调度预测控制

热能动力工程 2022年第1期37卷 28-33页

作者：姜川吕剑虹东南大学能源与环境学院江苏南京210000

针对火电厂超临界机组多变量锅炉-汽机协调系统在大工况范围内运行具有强非线性的特点,提出了一种基于模糊增益调度的预测控制方法。通过现场试验获取多个工况点处的协调系统传递函数模型,结合增益调度和模糊逻辑推理方法建立全局自适... 详细信息

针对火电厂超临界机组多变量锅炉-汽机协调系统在大工况范围内运行具有强非线性的特点,提出了一种基于模糊增益调度的预测控制方法。通过现场试验获取多个工况点处的协调系统传递函数模型,结合增益调度和模糊逻辑推理方法建立全局自适应模糊模型,利用预测控制技术确保控制系统全局优化品质。基于模糊增益调度的预测控制方法设计火电厂超临界机组协调控制系统,并在大工况范围内进行变负荷仿真试验。结果表明:相较于常规预测控制算法和PID控制方法,基于模糊增益调度的预测控制方法能够在大工况范围内快速跟踪负荷变化,且协调控制系统各输出被调量跟随设定值变化的速度更快,动态偏差更小,控制执行机构动作较快,控制作用变化相对平稳,稳定性好。

关键词：超临界机组协调控制系统模糊模型预测控制增益调度

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增益调度积分型切换项滑模控制器设计

系统工程与电子技术 2011年第9期33卷 2079-2084页

作者：申宇仇原鹰马伯渊西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室陕西西安710071

针对一类不确定离散系统,提出了一种增益调度积分型滑模控制器,并分析其鲁棒H∞性能。首先,通过状态扩维,得到含有输出误差积分项的离散模型,并利用理想滑模运动性质得出滑模等效控制律,利用输出误差积分项设计增益调度滑模补偿控制律... 详细信息

针对一类不确定离散系统,提出了一种增益调度积分型滑模控制器,并分析其鲁棒H∞性能。首先,通过状态扩维,得到含有输出误差积分项的离散模型,并利用理想滑模运动性质得出滑模等效控制律,利用输出误差积分项设计增益调度滑模补偿控制律。然后,将滑模闭环控制系统等效为切换系统,基于切换系统相关理论推导了滑模控制参数与闭环控制系统的二次稳定性、鲁棒H∞性能指标的关系。最后,通过对不确定项和非线性项的处理得到线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),再求解该不等式,得出满足控制性能要求的滑模控制参数。仿真实验中分析了控制算法的暂态性能和扰动抑制能力,证明了该方法的有效性。

关键词：不确定离散系统滑模控制增益调度积分型切换项鲁棒H∞

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基于前馈增益调度的火电机组协调控制及应用

计算机仿真 2023年第11期40卷 96-100,106页

作者：郑见云史耕金王佑薛亚丽国能神皖能源有限责任公司安徽合肥230051 清华大学能源与动力工程系电力系统国家重点实验室北京100084 清华大学山西清洁能源研究院山西太原030006

电力系统结构转型对燃煤发电机组提出宽负荷范围内快速调峰的需求,但机炉协调系统具有强非线性、大惯性和未知扰动,传统的比例-积分-微分(PID)控制适应机组大范围变工况能力较弱,在非设计工况及未知扰动下控制品质有待提高。针对上述问... 详细信息

电力系统结构转型对燃煤发电机组提出宽负荷范围内快速调峰的需求,但机炉协调系统具有强非线性、大惯性和未知扰动,传统的比例-积分-微分(PID)控制适应机组大范围变工况能力较弱,在非设计工况及未知扰动下控制品质有待提高。针对上述问题,提出一种基于前馈增益调度的自抗扰协调控制策略,利用前馈信号提高系统适应负荷变化的能力,通过改进的自抗扰控制器提高系统的设定值跟踪和抗扰能力。仿真与现场试验结果均表明提出的协调控制策略能够获得良好的控制效果,保证机组的高效运行。

关键词：火电机组协调控制增益调度前馈

基于模糊模型的非线性系统增益调度型控制与状态估计研究

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基于模糊模型的非线性系统增益调度型控制与状态估计研究

作者：陆虹羽南京邮电大学

学位级别：硕士

随着人类生产活动的快速发展,对工业生产自动化及控制精度的要求越来越高。控制对象也从最初的简单线性系统不断变化扩展到复杂非线性系统,于是传统的线性控制理论已经无法满足实际需求。得益于著名的Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的提出... 详细信息

随着人类生产活动的快速发展,对工业生产自动化及控制精度的要求越来越高。控制对象也从最初的简单线性系统不断变化扩展到复杂非线性系统,于是传统的线性控制理论已经无法满足实际需求。得益于著名的Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的提出,非线性系统控制研究理论也取得了很大的进展。由于低保守性的设计条件可以让模糊控制理论在工业系统中的应用范围更广,因此近十年来如何降低设计过程中的保守性成为领域内的热点问题之一。本文针对一类离散时间非线性系统,具体研究了基于T-S模糊模型的非线性系统的镇定控制和状态估计问题。深入挖掘增益调度方法的潜力,根据实时采集的调度变量让被控系统在不同的子空间运行设计的不同控制律,从而可以得到低保守性的设计条件。具体的研究方法、研究成果和研究结论概括如下:(1)针对基于T-S模糊模型的一类离散时间非线性系统的镇定控制问题,通过在控制器中引入当前时刻和过去时刻的归一化模糊权值函数信息来丰富控制器结构,所提出新的模糊控制器具有更多组切换模式以增强闭环系统稳定性。具体地,设计新的切换律来在线激活每个采样时刻实际对应的一组最优控制增益矩阵,且设计的切换律仅采用一个调优变量将整个模糊空间分成三个独立的子区间,这也有利于减轻激活模式的识别负担,快速找到最优解。通过仿真结果表明,所提出方法有效拓宽了被控系统的可控区间,提高离散时间T-S模糊系统的闭环系统稳定性。(2)针对基于离散时间T-S模糊模型的非线性系统状态估计问题,设计一种新颖的多时刻联合切换型观测器对不可测的系统变量进行更加有效地状态估计。在所述多时刻联合切换型观测器设计过程中,对应每个切换模式引入专属的时变自由矩阵,能够充分利用当前时刻和过去时刻下的归一化模糊权值函数信息,并将其融入观测器增益矩阵设计中,有效降低了模糊状态估计方法的保守性。此外,所提出的调度策略中仅使用两个取值于有限候选集中的调节参数λ和λ,有利于快速寻找最优的多时刻联合切换型观测器。最后通过两个仿真实例验证设计策略的有效性和先进性。(3)为进一步降低模糊状态估计方法的保守性,又提出上述多时刻联合切换型观测器设计的放松性条件。通过设计更加全面的多时刻增益调度机制,同时去除了传统自由矩阵的冗余性约束条件,最大程度地将多时刻的归一化模糊权值函数信息融合到模糊观测器设计中,显著地降低了保守性。值得指出的是,尽管引入自由矩阵的数量会有增加,但由于降低了模糊循环次数,因此实际的计算复杂度也只是轻微增加。

关键词：模糊系统控制器设计观测器设计增益调度保守性

舰船柴油机并车推进装置增益调度自适应转速控制策略研究

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内燃机工程 2012年第3期33卷 68-74页

作者：陈于涛曾凡明陈林根海军工程大学船舶与动力学院武汉430033

研究了增益调度自适应控制策略在改善柴油机并车推进装置转速控制性能中的应用。建立了柴油机并车推进装置的性能仿真分析模型,在此基础上,研究分析了离散型增益调度控制算法和连续型增益调度控制算法的实现方法,并通过数值计算分析验... 详细信息

研究了增益调度自适应控制策略在改善柴油机并车推进装置转速控制性能中的应用。建立了柴油机并车推进装置的性能仿真分析模型,在此基础上,研究分析了离散型增益调度控制算法和连续型增益调度控制算法的实现方法,并通过数值计算分析验证了控制效果。结果表明,增益调度控制策略及其实现方法能够改善柴油机并车推进装置转速控制的动态性能,为并车推进装置的控制策略优化建立了理论与计算基础。

关键词：内燃机并车推进装置增益调度控制策略优化

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基于增益调度的航空发动机分散鲁棒控制

北京航空航天大学学报 2018年第9期44卷 1964-1973页

作者：潘慕绚曹良进黄金泉南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

针对航空发动机全包线大范围非线性变化动态特性下的跟踪控制问题,设计分散鲁棒跟踪控制器。引入动态响应指数收敛参数,使得控制器在保证系统稳定的同时跟踪误差收敛速率可调。在飞行包线内选择一系列设计点,以油门杆角度(PLA)表征发动... 详细信息

针对航空发动机全包线大范围非线性变化动态特性下的跟踪控制问题,设计分散鲁棒跟踪控制器。引入动态响应指数收敛参数,使得控制器在保证系统稳定的同时跟踪误差收敛速率可调。在飞行包线内选择一系列设计点,以油门杆角度(PLA)表征发动机功率水平,每隔5°选取一个PLA作为一个设计功率水平,针对从一个设计功率水平过渡到另一个设计功率水平的设计阶跃过程,采用递进法设计分散鲁棒跟踪控制器。采用线性插值的方法调度非设计阶跃过程分散鲁棒跟踪控制器参数。针对某型涡扇发动机部件级模型进行仿真,仿真结果验证了控制方法的有效性。

关键词：航空发动机全包线跟踪控制分散鲁棒控制增益调度

基于线性参数变化增益调度H_∞控制的谐波干扰抑制

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上海交通大学学报 2002年第6期36卷 861-864页

作者：杜海平嵇绍岭张亮史习智上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室上海200030

给出了一种基于线性参数变化增益调度 H∞ 控制器的设计方法 .该方法是通过对谐波干扰信号建模 ,并将其与被控对象结合形成以谐波干扰频率为变化参数的线性参数变化系统 ;采用基于单个二次 Lyapunov函数的方法设计了相应的线性参数变化... 详细信息

给出了一种基于线性参数变化增益调度 H∞ 控制器的设计方法 .该方法是通过对谐波干扰信号建模 ,并将其与被控对象结合形成以谐波干扰频率为变化参数的线性参数变化系统 ;采用基于单个二次 Lyapunov函数的方法设计了相应的线性参数变化增益调度 H∞ 控制器 ,使得控制器具有可实现性及相应的性能 .由于所设计的控制器参数能够随干扰频率变化进行调度并能满足要求的性能指标 ,因此实现了对所有已知变化频率谐波干扰的有效抑制 .与传统的基于插值方法设计的增益调度控制器相比 ,该控制器的结构简单 ,易于实现 ,其闭环系统的全局稳定性能够得到保证 .通过数值仿真并与线性二次高斯 ( LQG)和一般的 H∞ 控制结果比较 ,验证了文中方法的有效性 .

关键词： H∞控制线性参数变化增益调度谐波干扰抑制振动控制控制理论 Lyapunou函数

航空发动机增益调度控制的多项式平方和规划方法

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航空动力学报 2016年第6期31卷 1460-1468页

作者：吴斌黄金泉南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 中国航空工业集团公司航空动力控制系统研究所江苏无锡214063 先进航空发动机协同创新中心北京100191

针对现有的线性变参数(linear parameter varying,LPV)控制器设计方法都是关于仿射参数依赖系统而没有专门针对多项式描述的LPV系统这一现状,提出了一种基于多项式平方和(sum of squares,SOS)规划的增益调度控制设计方法,并将其用于转... 详细信息

针对现有的线性变参数(linear parameter varying,LPV)控制器设计方法都是关于仿射参数依赖系统而没有专门针对多项式描述的LPV系统这一现状,提出了一种基于多项式平方和(sum of squares,SOS)规划的增益调度控制设计方法,并将其用于转速大范围变化时的航空发动机高压转子转速及压比控制.根据发动机非线性模型获取不同转速下的状态空间模型,并利用多项式拟合的方法建立发动机线性变参数模型.给出能够保证无静差的增益调度控制结构,利用有界实定理和多项式平方和理论推导出能够保证闭环系统鲁棒稳定的SOS约束条件,并形成控制器求解的SOS规划问题,通过求解获得多项式描述的增益调度控制器.分别以LPV模型和发动机非线性模型为对象做阶跃仿真,结果表明:高压转子转速/发动机压比控制系统的调节时间在2s以内,稳态误差不超过0.1%.

关键词：航空发动机 LPV模型 SOS 鲁棒控制多项式增益调度

大规模风电并网后的电力系统广域增益调度控制器设计

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中国电机工程学报 2014年第22期34卷 3724-3731页

作者：索江镭胡志坚刘宇凯汤鹏张子泳武汉大学电气工程学院湖北省武汉市430072 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

针对风力发电的不确定性以及高渗透率下的大规模风电的远距离输送对系统区域阻尼的带来的负面影响,提出一种能适用于系统运行方式发生较大变化(如风电场风速急剧变化等)的广域控制器设计方法。采用时滞线性参数变化方法对含风电的电力... 详细信息

针对风力发电的不确定性以及高渗透率下的大规模风电的远距离输送对系统区域阻尼的带来的负面影响,提出一种能适用于系统运行方式发生较大变化(如风电场风速急剧变化等)的广域控制器设计方法。采用时滞线性参数变化方法对含风电的电力系统进行建模,并将整个参数变化范围进行网格划分,再分别进行控制器设计,然后采用三角隶属函数制定调度准则并进行控制器权值分配,从而构造出满足全部参数变化范围的广域增益调度控制器。对算例的时域仿真表明,所提出的广域控制器设计方法对于系统运行范围发生较大变化的情况仍然具有较理想的效果,与传统的极点配置方法相比具有更强的鲁棒性;与经典的鲁棒控制方法与非线性控制方法相比,具有控制器阶数低、设计方法简单等优点,易于工程实现。所设计的控制器计及了电力系统变时滞的特点,相比传统的Pade近似处理时滞的方法有着更低的保守性。

关键词：大规模风电广域控制器时滞线性矩阵不等式增益调度