《基於高階模型的電力系統非線性魯棒最佳化控制技術》是依託南京航空航天大學，由萬勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於高階模型的電力系統非線性魯棒最佳化控制技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：萬勇
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電力系統是一類複雜的非線性動態系統。對於考慮系統內部參數不確定及外部干擾的情況，電力系統穩定性魯棒控制設計主要是基於簡化的降階模型展開的。而隨著電網結構的日益複雜，未建模動態對閉環系統暫態性能的影響越來越大，嚴重時還可能會導致振盪現象的發生。但採用高階模型後的系統全狀態可測條件常常是無法保證的，考慮到控制器的實用性，只能採用可以測量的物理量作為反饋，即部分狀態反饋。另外，單一固定的控制器參數往往無法滿足複雜多變工況下電力系統不同的暫態性能調節需要。.本項目主要針對電力系統高階模型進行部分狀態反饋下的魯棒最佳化控制器設計。首先深入研究系統的部分狀態反饋控制器設計；然後進一步研究魯棒控制器以及干擾抑制控制器的設計；接著研究複雜工況下的電力系統暫態性能最佳化問題，提高已設計控制器的實時性。本項目研究成果為解決電力系統暫態穩定控制與最佳化問題提供新的途徑與方法，具有重要的理論意義和潛在的套用價值。
結題摘要
電力系統是一類複雜的非線性互聯繫統，具有模型階數高、模型不確定性、複雜潮流約束（代數約束）、參變數多、控制器輸入受限（飽和）、時滯等特點。這就使得電力系統控制設計不同於一般的非線性控制，具有挑戰性。本項目的主要研究內容包括：（1）以高階同步電機動態方程描述發電節點模型、以任意不確定非線性光滑函式描述負荷節點模型，並考慮部分狀態難以獲取等情況下，設計勵磁輸出反饋控制系統以實現互聯電網全節點變數的（漸近）穩定性；（2）考慮模型多參數不確定性，設計具有自適應機制、魯棒性的控制系統；（3）解決非線性控制律飽和（受限）問題；（4）對於結構確定的反饋控制律，最佳化其參數，擴大電力系統吸引域。我們得到以下重要結果：（1）提出適用於高階電機模型的擴展李雅普諾夫型能量函式，並分析多個不確定參數與控制器設計的關係，在此基礎上，設計自適應控制器；（2）引入邏輯判斷機制，設計切換型控制律，保證閉環系統在控制器飽和情況下仍是漸近穩定的；（3）建立電力系統多項式模型，利用平方和最佳化方法，將控制器參數調節轉化為平方和最佳化問題進行求解。主要科學意義：在電力系統穩定性研究中，基於模型的吸引域分析（估計）、勵磁控制系統設計、柔性交流輸電系統設計等方法得到了廣泛的運用。模型階數越高，其與實際系統的偏差越小，越能準確刻畫系統動態變化規律，但是，基於高階模型的電力系統穩定性研究，在理論上較難得到完備的結論，而且，高階模型僅部分狀態可測，一些必須要求全狀態可測的控制方法如反步法將無法直接運用。本項目解決了高階模型對電力系統非線性控制設計帶來的挑戰問題，為大電網建設中面臨的幾類重要的穩定性問題提供了解決方案，也為提高非線性控制系統魯棒性研究提供了一定的理論基礎。
