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模糊系统开题报告 毕业设计（论文） 开题报告 题 目 电力系统中新型智能协调控制器的研究 专 业 电气工程与自动化 班 级 电气1班 学 生于伟华指导教师徐 凯 重庆交通大学 年 2012届电气工程与自动化专业毕业设计论文（开题报告） 一、 选题目的的理论价值和现实意义 （1） 理论价值 随着电力系统规模的不断扩大，电力系统结构和运行方式越来越复杂多变，对系统的稳定性提出了更高的要求。国内外的运行经验表明，电力系统运行稳定性的破坏是事故扩大、系统瓦解的重要原因之一。而发电机励磁控制系统对同步发电机乃至整个电力系统的可靠和稳定运行都有着重要的作用。 在励磁控制系统中，控制算法是决定控制性能优劣的重要因素。PID算法由于设计简单，并且具有良好的电压控制精度，至今在工程上仍有广泛的应用。但PID算法不能有效改善系统的动态品质和提高系统的稳定水平。尤其是快速励磁方式的采用会使电力系统特性恶化，致使出现负阻尼情况，使电力系统发生低频振荡。随着现代控制理论和实践的发展，出现了基于线性最优控制理论的线性最优励磁控制器。由于考虑了电力系统多个控制目标的综合，并采用最优化设计，因而具有更好的动态性能和阻尼特性。然而线性最优控制理论也有不足之处，即当系统偏离运行点时，其不能保证良好的控制性能。 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它不需要精确的数学模型，而且能够很好地应用于动态或高度非线性系统，对过程和参数的变化有较强的适应能力。 （2）现实意义 安全稳定是电力系统运行的基本条件，提高励磁系统的控制性能，对同步发电机和电力系统的安全稳定运行都有着重要意义。利用PID良好的电压调节特性，并结合星型最优励磁控制器良好的懂爱和阻尼特性，简历了PID+LOEC模糊协调励磁控制器。根据系统状态的变化，模糊控制器可以通过加权系数协调控制PID和LOEC的输出，从而提高对系统状态变化的自适应能力。通过在simulink中建立系统仿真模型，把基于模糊控制器的PID+LOEC协调控制分别和PID、LOEC做了比较，结果显示，基于模糊控制的协调控制策略，具有更好的动、静态特性。 从smith预估器、大林算法等，到现代控制理论出现了不少克服大滞后系统的控制方案。它们都在一定条件下，一定程度地解决了纯滞后对象地控制问题，但也存在许多缺陷：（1）过于依赖对象的数学模型；（2）计算机算法条件难以实现；（3）实际环境影响的强干扰。 因此，常规控制方法很难对复杂的纯滞后工业过程进行有效控制[7]。 而智能控制作为控制理论发展的高级阶段，它的建立和发展是以众多新兴学科为基础的。模糊控制作为智能控制领域的一门新兴学科，具有实现简单、不依赖于被控对象的精确模型以及鲁棒性强等优点。大量实践证明，模糊控制及其相关技术可以很好地运用于复杂工业过程的控制[4]。 二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 （1）励磁控制系统的研究现状 a)线性状态空间模型上的多变量优化设计 20世纪60年代末，现代控制理论的发展逐渐成熟，为电力系统多变量控制开拓了新的有效途径。国际上，余耀南教授率先开展了电力系统多变量控制的研究。在国内，言茂松教授最先较系统地介绍了国外文献成果，后被线性最优励磁控制（LOEC）的工程实践所推进到新的高度。并在国内开启了对优化励磁控制长盛不衰的探索，在理论和实践上都不断取得了丰硕的成果。 LOEC有一套严整的设计理论，这比在很大程度上依赖工程经验的传统AVR+PSS设计大大地前进了一步。由于考虑了电力系统多个控制目标的综合，并采用最优化设计，因而具有更好的动态性能，在鲁棒性和适应性上也有很大的改善。但经典的LOEC也存在一些不足。如：1）工程实践中采用动偏差作为反馈量的做法并没有体现在其设计理论中； 2）与AVR/PSS式励磁控制器相比，往往缺少足够高的电压反馈增益，积分型LOEC虽然改进了稳态电压调节精度，但附加积分环节会导致削弱阻尼和积分饱和等问题。 b)基于反馈线性化的非线性设计 最为人所知的是两种精确线性化方法，即基于微分几何理论和直接反馈线性化理论的非线性设计。一般而言，非线性设计比小范围线性化设计可以获得更好的励磁控制规律。但遗憾的是，有些非线性励磁控制不仅智能考虑平滑非线性问题，其对同步发电机的单轴模型假设还严重偏离了实际情况；同时，得到的非线性反馈补偿率包含机组输出电流的导数，这不但给控制器实现带来困难和误差，而且在一定条件下是不稳定的。为实现精确线性化，由于所依赖的数学变换工具，它们在状态变量的选取上也受到限制，不能采用端电压反馈，也没考虑端电压约束，一定程度上，背离了励磁控制维持端电压的主要目标。此外，对于角频率偏差、阻尼系数等关键量值，概念尚欠明确。 c)鲁棒