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柴油发电机组非线性鲁棒控制器研究

作　者: 徐达
导　师: 黄曼磊
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电机与电器
关键词: 柴油发电机组非线性鲁棒控制综合控制并联运行
分类号: TM314
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

作为交流供电使用的柴油发电机组被广泛地应用于船舶、通信等国民经济的众多领域,作用十分重要。同时,为了提高电能的经济性和利用率,同时也为了某些特殊场合的不间断供电,一般都需要配有两台以上的柴油发电机组并联运行,以保证供电安全。本文采用了柴油发电机组的非线性数学模型,给出了非线性鲁棒优化设计的一般步骤,全面揭示了柴油发电机组的运动规律,利用反馈线性化的方法解决了柴油发电机组的非线性问题。将非线性鲁棒控制理论应用在柴油发电机组调速系统中。本文采用了同步发电机调压系统的数学模型,给出了交流励磁机的数学模型,针对同步发电机这一控制对象,分析了其模型的不确定性,采用了同步发电机广义对象的数学模型。并应用鲁棒控制理论设计了调压控制器。本文采用了柴油发电机组综合控制系统的数学模型和柴油发电机组进行综合控制的控制方案。首先给出了柴油发电机组的数学模型,然后在此基础上建立了柴油发电机组综合控制系统的数学模型。本文设计的非线性鲁棒综合控制器在充分考虑系统模型不确定性的情况下,成功地解决了由于转速和电压相互藕合所带来的综合控制问题。本文采用了柴油发电机组双机并联系统的数学模型,将非线性鲁棒控制理论应用在柴油发电机组并联综合控制系统中,改善了柴油机双机并联系统频率的稳定性及双机之间的负荷均匀分配。本文运用非线性鲁棒控制理论设计的控制器能够在充分考虑柴油发电机组模型不确定性的情况下,有效地保证调速系统和调压系统的精度及抑制扰动的能力,解决了转速和电压的综合控制问题。计算机仿真结果表明,本文所设计的控制器能有效地解决了系统的动态精确度和抑制扰动的问题,改善了系统频率的稳定性。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-17
  1.1 柴油发电机组发展概况  11
  1.2 非线性算法的发展  11-13
  1.3 非线性鲁棒控制理论及发展  13-14
  1.4 柴油发电机组并联运行的意义和存在的一些问题  14-15
  1.5 国内外研究动态  15-16
  1.6 本文研究的内容概述  16-17
第2章鲁棒控制的设计方法  17-30
  2.1 鲁棒控制设计的一般步骤  17
  2.2 鲁棒控制的标准问题  17-18
  2.3 非线性鲁棒控制理论及设计方法  18-21
    2.3.1 非线性鲁棒控制理论  19-20
    2.3.2 非线性鲁棒控制器设计及稳定性  20-21
    2.3.3 直接反馈线性化方法的基本概念  21
  2.4 线性鲁棒控制理论及设计方法  21-26
    2.4.1 线性鲁棒控制所包含的各类控制问题  21-24
    2.4.2 线性鲁棒控制系统的稳定性  24-26
  2.5 加权函数的选择和特点  26-29
    2.5.1 非线性鲁棒控制设计中加权函数的选择  26-27
    2.5.2 线性鲁棒控制设计中加权函数的选择  27-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章柴油机调速系统非线性鲁棒控制器研究  30-43
  3.1 柴油机调速控制器的设计思路  30
  3.2 柴油机调速系统的数学模型  30-34
  3.3 非线性鲁棒调速器的设计  34-38
  3.4 计算机仿真结果及分析  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章同步发电机调压系统鲁棒控制器研究  43-63
  4.1 同步发电机调压控制器的设计思路  43-44
  4.2 调压系统的数学模型  44-53
    4.2.1 同步发电机励磁装置的数学模型  44-45
    4.2.2 同步发电机的数学模型  45-50
    4.2.3 电站负载的数学模型  50-53
      4.2.3.1 静态负载的数学模型  50-51
      4.2.3.2 动负载的数学模型  51-53
  4.3 鲁棒调压器的设计  53-55
  4.4 计算机仿真结果及分析  55-61
  4.5 本章小结  61-63
第5章柴油发电机组非线性鲁棒综合控制器研究  63-74
  5.1 柴油发电机组综合控制器的设计思路  63-64
  5.2 柴油发电机组的非线性数学模型  64-65
  5.3 柴油发电机组非线性鲁棒综合控制器设计  65-66
  5.4 计算机结果仿真及分析  66-72
  5.5 本章小结  72-74
第6章柴油发电机组并联运行的非线性鲁棒控制研究  74-83
  6.1 柴油发电机组并联运行的一般概念  74-76
    6.1.1 并联运行的条件  74-75
    6.1.2 投入并联的方法  75
      6.1.2.1 自同步方式  75
      6.1.2.2 准同步方式  75
    6.1.3 负载分配  75
    6.1.4 功率分配  75-76
      6.1.4.1 有功分配  75-76
      6.1.4.2 无功分配  76
  6.2 柴油发电机组并联的数学模型  76-77
  6.3 柴油发电机组并联运行计算机仿真及结果分析  77-82
  6.4 本章小结  82-83
结论  83-85
参考文献  85-88
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  88-89
致谢  89

柴油发电机组非线性鲁棒控制器研究

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