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

1、不確定非線性系統(tǒng)高階滑?？刂萍霸陔娏ο到y(tǒng)中的應(yīng)用基于滑?？刂品椒ㄑ芯坎淮_定非線性系統(tǒng)的魯棒控制問題, 是控制理論界公認的一個具有前途的研究領(lǐng)域, 但是 , 傳統(tǒng)一階滑模算法的抖振大、 相對階限制等問題制約了其發(fā)展與應(yīng)用。 高階滑模適用于任意相對階系統(tǒng)、滑模精度高、 抖振小 , 是近年來滑?？刂频难芯繜狳c , 研究高階滑模控制算法解決 SISO、MIMO不確定非線性系統(tǒng)有限時間控制問題具有重要理論意義。同時 , 隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模越來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 , 采用先進控制方法增強電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、實現(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

2、現(xiàn)實問題 , 具有重要的應(yīng)用價值。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)的控制問題分別提出相應(yīng)的高階滑?？刂品椒?, 并且設(shè)計電力系統(tǒng)高階滑模勵磁控制策略、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 , 進一步擴展了不確定非線性系統(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)新性研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面 :(1) 針對一類高階 SISO不確定非線性系

3、統(tǒng)有限時間穩(wěn)定問題 , 提出一種新的自適應(yīng)增益連續(xù)高階滑?？刂品椒?。采用齊次連續(xù)控制律實現(xiàn)系統(tǒng)標稱部分有限時間收斂 , 針對系統(tǒng)不確定項一階導(dǎo)數(shù)上界未知情形 , 設(shè)計切換控制項增益自適應(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)滑模控制問題轉(zhuǎn)換為高階不確定積分鏈有限時間穩(wěn)定問題 , 經(jīng)過狀態(tài)反饋后 , 設(shè)計虛擬控制律由兩部分組成, 一部分實現(xiàn)標稱系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定 , 另一部分通過超螺旋二階滑模實現(xiàn)系統(tǒng)魯棒性, 設(shè)計超螺旋算法兩個控制參數(shù)的

4、自適應(yīng)律 , 處理不確定性上界未知情況, 最終實現(xiàn)不確定系統(tǒng)高階滑模控制。(3) 提出一類 MIMO不確定非線性系統(tǒng)連續(xù)高階滑模控制方法。 通過對多變量不確定系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定問題的轉(zhuǎn)換實現(xiàn) MIMO系統(tǒng)高階滑模控制 , 系統(tǒng)標稱部分采用一種有限時間連續(xù)控制律實現(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)勵磁控制策略。對考慮不確定性的單機無窮大電力系統(tǒng)設(shè)計連續(xù)高階滑模勵磁控制器 , 提高在小擾動和大擾動情形下的穩(wěn)定性 ; 對于多機電力系統(tǒng) , 考慮系統(tǒng)不確定性 , 把各機間的互聯(lián)作為對特定子系統(tǒng)的擾動 , 設(shè)計多機系統(tǒng)連續(xù)高階滑模分散勵磁方法 ,并且設(shè)計控制參數(shù)自適應(yīng)律可以使系統(tǒng)的部分不確定項上界未知, 提高多機電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 , 使得勵磁電壓控制作用連續(xù), 而且使得多機勵磁控制系統(tǒng)具有魯棒性。(5) 提出一種基于變增益高階滑模的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能跟蹤與無功功率調(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 , 通過設(shè)計 dq 轉(zhuǎn)子軸電壓二階滑模控