基于微分代数系统模型的同步发电机励磁控制开题报告
2022-01-13 22:01:09
全文总字数：2496字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
目的：针对同步发电机励磁控制系统，设计出鲁棒控制器，使系统能够保持稳定状态运行，为进一步控制设计打下基础。
意义：近年来随着我国工业化进程不断加快，电力工业得到了史无前例的飞速发展，应用的范围也越来越广泛。从某种程度上来说电力系统是世界上最大的人造动态系统，所以，电力系统稳定、安全的运行对于人类的生活来说具有非常重要的意义，如果电力系统的稳定性遭到破坏从而导致大规模的停电事故，其带来的损失将无法衡量。例如，2003 年 8 月在美国发生的大停电，停电面积达到了 24087 平方公里，约 5000 万人次受灾，经济损失保守估计高达 300 亿美元 ref _ref4378 \h \*mergeformat [1]；2008 年我国遭遇到十分严重的大雪灾，我国很多地区特别是南方的省份，由于其电力系统在设计之初并没有考虑到会面临如此恶劣的自然环境，大量的电力设备遭到破坏，经济损失十分惨重。况且，我国幅员辽阔，像新疆、西藏一些地区恶劣的自然气候对电力设备带来巨大的挑战，大大增加了电力系统铺设和维护的难度，甚至有的地方至今都无法用上电。因此，分析、改善和解决电力系统的稳定性问题就显得格外重要。
国内外研究现状
现如今，在控制理论中，鲁棒控制理论也有了一定的发展，鲁棒控制是根据系统的不确定性而产生的控制器设计方法，鲁棒一词源于英文单词 robust 的音译，原意为强壮的，即系统承受外界干扰的能力。到了上个世纪六七十年代，随着状态空间理论的面世，人们发现其在鲁棒性方面的瑕疵，因此鲁棒控制理论应运而生。鲁棒控制在最早的研究发展中，主要是针对单输入单输出系统（single input single output，siso）研究十分微小摄动下的不确定性，即对系统极其敏感性的问题进行分析。这是研究方法是数学微积分中的一种无穷小分析方法，但是这种研究方法更多的是停留在理论研究的层面，这与实际工程运用方面相差较远。而davison在 1972 年首次提出鲁棒控制（robust control）这一概念。通常情况下，鲁棒控制就是对被控对象模型不确定性的描述，并且估量出在某些特定的界限下达到事先预定好的控制目标所留有的裕度。上个世纪 70 年代末以及 80 年代初，随着鲁棒控制的不断发展，不论是从实际出发还是在理论层面，人们都越来越深刻地领悟到鲁棒控制所具有非凡的理论意义以及特殊的实践意义。多年以来，许多专家学者对鲁棒控制进行了许多分析和研究，鲁棒控制理论也取得了不少成果，到目前为止也形成了相对较完善的理论体系。近年来，随着众多专家学者们对鲁棒控制这一领域的进一步研究，产生了很多十分权威的著作，尤其是在非线性系统控制领域。经过多年以来许多专家学者的不懈努力和广泛的研究，越来越多的关于非线性系统的鲁棒控制的文章逐渐出现在人们的眼中，在现如今的众多领域里，鲁棒控制都取得了令人瞩目的成就，各方面的文献汗牛充栋。
2. 研究的基本内容
| 研究内容： 本文将针对同步发电机的非线性微分代数系统，设计励磁控制器。首先，先对数值型案例进行分析，在非线性标称系统的基础上，加入干扰信号，并通过 MATLAB 的仿真结果验证反步控制方法的可行性与适用性。然后针对同步电动机的三阶实用模型，根据干扰信号类型的不同，通过运用反步控制方法，推导出相应的控制器使同步发电机维持平衡状态。最后利用 MATLAB 对同步发电机的案例进行仿真并进一步研究分析。 主要包括： (1)掌握电力系统、励磁的控制等相关概念及特征，掌握鲁棒控制器设计方法。 (2)基于MATLAB与Simulink仿真验证所提出的系统模型的发电机励磁控制方法在电力系统中的有效性。
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3. 实施方案、进度安排及预期效果
实施方案：
通过研究相关资料，了解电力系统的相关内容和发电机物理模型背景，掌握鲁棒控制方法。在研究过程中，熟练运用matlab仿真软件进行仿真，与理论研究不断交互，互相验证，最终完成本次毕业论文。
4. 参考文献
[1] 胡寿松.自动控制原理[m].第六版.北京:科学出版社,2013.
[2] 林丽君.汽轮发电机励磁与汽门协调控制器设计[d].华北电力大学,2012.
