水轮机调节系统非线性模型预测控制器设计

摘要

基于麦克劳林展开公式,对水轮机调节系统(hydro-turbine governing system,HTGS)中的非线性项进行近似处理,引入Takagi-Sugeno(TS)模糊控制处理麦克劳林展开式中的非线性项,建立水轮机调节系统的TS模糊模型.基于TS模糊模型以及所定义的目标函数,设计了一种适用于水轮机调节系统的非线性模型预测控制器(nonlinear model predictive controller,NMPC).考虑到水轮机调节系统的约束问题,引入二次规划(quadratic programming,QP),求解系统约束下的最优控制器输出.通过数值模拟评估所设计的基于二次规划的非线性模型预测控制器(quadratic programming-based nonlinear model predictive controller,QPNMPC)的性能,模拟结果表明:所设计的QPNMPC控制器能够有效地控制水轮机调节系统的输出功率,且相比于传统的PID控制器具有一定的优点.