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基于现代内点非线性规划的同步发电机励磁控制研究

作　者: 高新强
导　师: 韦化
学　校: 广西大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统最优控制非线性控制现代内点法励磁控制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 9次
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内容摘要

改善与提高电力系统运行稳定性对国民经济有着十分重要的意义，而提高电力系统稳定性的技术出路在于控制，但对于电力系统这样复杂的非线性系统，找到其最优的控制规律是件比较困难的工作。就目前应用较广的微分几何法非线性最优控制而言，它也只是寻找使精确线性化后的线性系统达到最优的控制规律，并不能保证原非线性控制系统在所提性能指标下达到最优。值得注意的是，应用非线性规划方法处理该非线性系统，数学规划理论能够保证解的最优性。因此，应用非线性规划方法可以直接求得原非线性控制系统在相应性能指标下达到最优的控制规律。本文提出了基于现代内点非线性规划方法的非线性最优控制设计思想，将控制系统的二次性能指标选取为非线性规划的目标函数；运用隐式积分方法，将控制系统的原状态方程差分为等式约束；控制量的上下限幅选取为不等式约束；从而将最优控制问题转化为非线性规划问题，形成以非线性规划方法处理控制问题的设计思路和算法。本文同时指出：控制系统最优的必要条件(海米尔登—庞特亚金方程)等价于非线性规划方法的Karush-Kuhn-Tucker条件，并应用现代内点理论对文中所提非线性规划问题进行求解。以同步发电机励磁控制系统为例，对所提方法的可行性及有效性进行验证。提出基于现代内点非线性规划的发电机励磁控制设计方法。仿真表明所提方法使发电机具有良好的输出特性，具有广泛的应用前景。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 课题意义  9-10
  1.2 同步发电机励磁控制系统的组成  10-11
  1.3 同步发电机励磁控制系统的发展与评述  11-17
    1.3.1 励磁方式的发展  11-12
    1.3.2 励磁控制器硬件结构的发展  12
    1.3.3 励磁控制理论和算法的发展  12-17
  1.4 本文的主要工作  17-19
第二章最优控制设计的基本原理  19-34
  2.1 概述  19
  2.2 控制系统最优化原理—海米尔登—庞特亚金方程  19-21
  2.3 线性最优控制设计原理  21-25
  2.4 非线性最优控制设计原理  25-33
    2.4.1 仿射非线性系统  26
    2.4.2 李导数  26-27
    2.4.3 单输入单输出非线性控制系统设计原理  27-33
  2.5 小结  33-34
第三章基于非线性规划的最优控制模型  34-42
  3.1 概述  34
  3.2 最优控制的数学模型  34-35
  3.3 基于非线性规划的最优控制模型  35-40
    3.3.1 面向故障形式的控制模型  35-38
    3.3.2 闭环形式的控制模型  38-39
    3.3.3 最优控制与非线性规划问题的等价性  39-40
  3.4 基于非线性规划的线性最优控制  40-41
  3.5 小结  41-42
第四章现代内点算法  42-48
  4.1 概述  42
  4.2 现代内点算法的分类和应用  42-43
  4.3 基于扰动KKT条件的现代内点算法  43-46
  4.4 基于扰动KKT条件的现代内点算法特点  46-47
  4.5 小结  47-48
第五章基于微分几何方法的非线性励磁控制器的设计  48-58
  5.1 概述  48
  5.2 单机无穷大系统数学模型  48-49
  5.3 基于微分几何法的非线性励磁控制设计  49-56
    5.3.1 完全精确线性化非线性励磁控制设计  49-51
    5.3.2 仿真研究  51-52
    5.3.3 输出与扰动的解耦控制设计  52-54
    5.3.4 仿真研究  54-56
  5.4 小结  56-58
第六章基于内点非线性规划方法的发电机励磁控制设计  58-72
  6.1 概述  58
  6.2 面向故障形式的控制策略  58-66
    6.2.1 数学模型  58-59
    6.2.2 修正方程  59-61
    6.2.3 仿真研究  61-66
  6.3 闭环形式的控制策略  66-71
    6.3.1 控制原理  66-67
    6.3.2 仿真研究  67-71
  6.4 小结  71-72
第七章结论与展望  72-74
  7.1 结论  72-73
  7.2 展望  73-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79

基于现代内点非线性规划的同步发电机励磁控制研究

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