模型预测控制论文：同步发电机励磁控制器的预测控制方法研究.doc

模型预测控制论文：同步发电机励磁控制器的预测控制方法研究【中文摘要】发电机励磁控制技术的进步与控制理论的发展密切相关。本文将模型预测控制理论应用于同步发电机的励磁控制设计中,主要研究工作和取得的成果如下:介绍了发电机励磁控制系统在电力系统中的作用,总结了发电机励磁控制的研究成果以及发展和现状;介绍了预测控制理论的基本原理、特点和非线性系统的预测控制方法;本论文利用两种方法实现同步发电机的励磁预测控制:一是,利用经典的李雅普诺夫方法将同步发电机的非线性模型线性化,建立符合MATLAB模型预测控制工具箱要求的状态空间模型,然后使用模型预测控制工具箱仿真。二是,提出了一种新的非线性预测控制思路分段逼近的控制策略。受到利用多边形无限逼近来计算圆面积的启示,我们将采样时间也进行相应地分段,只要分段数目足够多,每一小段只需要简单的预测,通过多段的滚动预测,就可以得到较为精确地预测值。仿真结果表明,这两种方法都能取得良好的控制效果。【英文摘要】The advancement of generator excitation control technology and the development of control theory are closely related. This theory is applied to model predictive control of synchronous generator excitation control design, the main research work and achievements are as follows: the excitation control system of generator in the role of the power system is introduced; the research productions in the excitation control of generator are introduced; the developments and actuality are summarized; the basic principles, characteristics of predictive control theory and the predictive control of nonlinear systems are Introduced; In this paper, two methods to achieve synchronous generator excitation control, first, using the classical Lyapunov method to linear the nonlinear model of synchronous generator, establishing the state-space model which have to meet the requirements of the MPC toolbox. and then using MPC toolbox simulation Second, a new nonlinear predictive control idea (The control strategy of segmented approximation) is proposed. By the revelation of using infinite polygon approaching to circle to calculate the area of circle, we also segmented the sample time correspondingly. As long as the Number of segments is enough, every segment only needing simple predict can getting an accurate prediction. Simulation results show that the both methods can achieve good control effect.【关键词】模型预测控制 励磁控制 分段逼近 MPC工具箱【英文关键词】Model Predictive Control Excitation Control Segment Approximation MPC toolbox【目录】同步发电机励磁控制器的预测控制方法研究摘要5-6ABSTRACT6第1章 绪论9-161.1 引言9-101.2 发电机励磁控制系统的作用10-121.3 发电机励磁控制的发展与现状12-131.4 预测控制理论的发展与现状及其在电力系统中的应用13-151.4.1 预测控制理论的发展与现状13-141.4.2 预测控制理论在电力系统中的应用14-151.5 本文的工作15-16第2章 模型预测控制的基本原理16-262.1 模型预测控制的基础理论16-182.1.1 预测模型16-172.1.2 滚动优化172.1.3 反馈校正17-182.2 模型预测控制的一般性描述18-202.3 模型预测控制的特点20-212.4 非线性模型处理的方法21-242.5 小结24-26第3章 基于MPC 工具箱的发电机励磁预测控制设计26-373.1 MATLAB 模型预测控制工具箱介绍26-293.2 同步发电机励磁系统的数学模型29-323.3 基于MPC 工具箱的励磁预测控制设计32-333.4 仿真结果分析33-363.5 小结36-37第4章 分段逼近优化迭代法的非线性励磁预测控制37-494.1 分段逼近优化迭代方法37-384.2 分段逼近优化迭代法的非线性预测38-414.2.1 基于分段逼近优化迭代的非线性模型预测控制算法39-404.2.2 初始化最优控制算法4