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考虑状态约束的汽门开度backstepping控制设计

刘萌  
【摘要】:伴随着我国经济的高速发展,电力工业作为各行业前进的基石,更是得到了飞跃的发展。电力系统已成为多维、强非线性和高复杂性的动态大系统,从而增加了威胁电力系统稳定运行的因素。如果电力系统失去稳定,且没有得到很好的、及时的控制与处理,将会给国民经济和社会发展造成严重损失。因此,对其进行研究和设计高效的稳定控制系统,以提高电力系统稳定运行的可靠性和经济性已成为重要的研究课题之一。 本文基于Lyapunov理论和backstepping方法,对汽轮发电机组调速系统暂态稳定性问题进行了研究。首先,考虑到在实际运行中,汽轮机调速系统的状态量转子角速度和高压缸输出机械功率都是带有约束限制的,通过应用约束Lyapunov函数和backstepping方法设计了主汽门开度非线性控制器,保证了系统的闭环稳定性,并且只需状态量的初值满足一定的条件,就能使状态量的变化范围不突破其约束限制,即保证了状态量的有界性。然后,进一步研究了因不易精确测量而造成的系统阻尼系数未知的情况下,汽轮发电机组主汽门的非线性自适应控制问题,设计了自适应backstepping非线性控制器。其次,在前面研究成果的基础上,应用改进的backstepping方法对汽轮发电机组主汽门非线性自适应控制问题进行了研究,即在构造虚拟镇定函数过程中,通过引入K类函数,使得在没有过分加大控制器增益的条件下,提高了系统暂态响应速度。最后,对理论设计结果进行了仿真验证。


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