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多机电力系统非线性控制研究

作　者: 宋明厚
导　师: 吴忠强
学　校: 燕山大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电力系统 非线性 无源化 反步 间接模糊自适应 量子粒子群
分类号: TM744
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着电力工业迈入大机组、高参数、特高压和自动化、信息化的时代，电网的复杂程度也随之提高，因此，如何确保电网的安全运行成为众多学者关注的焦点。电力系统的安全稳定运行不仅对国民经济和人民的正常生活有着重要的作用，同时关系着国家安全与社会和谐，成为社会公共安全的重要组成部分。因此，保证电力系统的安全稳定运行成为科技工作者的研究重点和热点。本文在分析电力系统稳定性控制研究现状的基础上，总结了控制理论在电力系统中的应用概况。针对多机电力系统非线性数学模型，考虑到多机电力系统是一个多维、高非线性、强耦合的动态大系统，利用系统无源可以保证系统内部稳定的关系，结合back-stepping递归设计方法，将多机电力系统数学模型进行坐标变换化成链式结构，设计反馈镇定控制器，最终有效的保持了电力系统的稳定运行。考虑到多机电力系统参数不确定性问题，选择适当的输出函数，通过状态变换将系统模型化成输入输出形式，采用模糊逻辑系统逼近不确定非线性函数，并建立相应的模糊规则，依据李雅普诺夫稳定性原理设计参数自适应律，利用H∞鲁棒控制原理抵消建模误差和外部干扰，设计了一种间接模糊自适应分散H∞控制器。仿真结果表明，在故障发生后转子运行角迅速稳定到一个固定值，相对转速和跟踪误差趋近于零。利用量子遗传算法搜索机制可以遍历解空间、增强种群的多样性以及可以避免早熟收敛等优点，针对环境经济负荷优化分配问题，选取量子位的概率幅作为当前的位置编码，采用量子旋转门搜索粒子的最优位置，并用量子非门避免陷入局部最优。设计出基于量子粒子群算法的电力系统负荷优化方案。采用量子遗传算法分别针对5机发电系统的煤耗特性和某发电厂工况运行下的4机发电系统所产生的经济性成本进行分析，表明了该算法的优越性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 电力系统的结构及其稳定性  11-13
    1.2.1 电力系统的结构  11-12
    1.2.2 电力系统稳定性  12-13
  1.3 控制理论在电力系统中的应用  13-18
    1.3.1 微分几何理论在电力系统中的应用  14-15
    1.3.2 变结构控制理论在电力系统中的应用  15-16
    1.3.3 鲁棒控制在电力系统中的应用  16-17
    1.3.4 无源化在电力系统中的应用  17
    1.3.5 模糊控制在电力系统中的应用  17-18
  1.4 电力系统中的经济负荷优化分配  18-19
  1.5 课题研究的主要内容  19-21
第2章 多机电力系统无源化反步控制研究  21-30
  2.1 引言  21
  2.2 多机电力系统的数学模型  21-23
  2.3 基于无源化的反馈镇定控制器的设计  23-26
    2.3.1 多机电力系统的反馈坐标变换和链式结构  23
    2.3.2 反馈镇定控制器的设计过程  23-26
  2.4 仿真研究  26-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章 多机电力系统间接自适应模糊分散H∞控制研究  30-42
  3.1 引言  30
  3.2 系统模型的数学描述  30-31
  3.3 间接自适应模糊分散 H∞控制器的设计  31-35
    3.3.1 多机电力系统的状态变换  31-32
    3.3.2 控制器的设计  32-33
    3.3.3 设计自适应律  33-35
    3.3.4 H_∞性能指标的实现  35
  3.4 仿真研究  35-40
  3.5 本章小结  40-42
第4章 基于量子粒子群算法的环境经济负荷优化分配  42-51
  4.1 引言  42
  4.2 电力系统经济负荷优化分配的数学描述  42-44
    4.2.1 供电煤耗特性  42-43
    4.2.2 污染物排放成本目标函数  43
    4.2.3 经济性成本的数学描述  43-44
  4.3 基于量子粒子群算法的环境经济负荷优化分配  44-46
    4.3.1 基本粒子群优化算法(PSO)  44
    4.3.2 量子粒子群优化算法  44-46
  4.4 量子粒子群算法流程  46-47
  4.5 实例分析  47-50
    4.5.1 不考虑环境调度下的煤耗特性分析  47-48
    4.5.2 经济性成本分析  48-50
  4.6 本章小结  50-51
结论  51-53
参考文献  53-59
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  59-60
致谢  60-61
作者简介  61

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的模拟与计算 > 电力系统的计算
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