非线性状态观测器的设计及其在超临界机组中的应用

摘要

超临界机组相比于亚临界机组更加清洁高效，在电力市场中更具竞争力，但其动态特性复杂，控制难度大，控制要求高，因此，针对超临界机组研究新型控制策略以提高其控制品质十分必要。为了改善超临界机组大滞后等复杂动态特性，解决系统中存在多种不确定性的问题，本文基于Luenberger状态观测器研究了扩张Luenberger状态观测器的设计和改进，然后结合能够直接处理多变量、大滞后问题的预测控制算法，设计了一种新型控制策略。
　　首先，本文基于自抗扰控制中扩张状态观测器的设计原理，设计了一种扩张Luenberger状态观测器，该观测器不仅能够观测系统状态而且能够补偿系统的不确定性，但其参数整定较为复杂，并且当观测器初始值与被观测系统的状态初始值误差较大时，容易发生颤振现象。然后，本文选取Sigmoid激励函数进行改进，利用改进的Sigmoid函数设计改进的扩张Luenberger状态观测器，改进后的观测器不改变原有的观测能力和克服系统不确定性能力，同时能够削弱系统的颤振现象。最后，本文将基于改进扩张Luenberger状态观测器的状态反馈与预测控制算法相结合，设计一种新型控制策略。本文以典型的超临界机组为被控对象，对所设计的两种非线性状态观测器和新型控制策略均进行了仿真验证。仿真结果表明，这两种状态观测器均能够较好地观测系统状态，改进后的观测器能够有效抑制系统颤振，显著提高系统的安全性和稳定性;相比予单独的预测控制，基于改进观测器的控制策略解耦效果更好，能够有效提高系统的快速性和准确性。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 非线性状态观测器的国内外研究现状

1．2．2 非线性状态观测器在超临界机组中的应用现状

1．3 论文主要内容

第2章 研究基础与超I临界机组动态特性分析

2．1 引言

2．2 状态观测器设计的研究基础

2．2．1 状态观测器设计的相关理论

2．2．2 Luenberger状态观测器设计的基本步骤

2．3 超临界机组动态特性分析

2．3．1 超临界机组的特点

2．3．2 超临界机组的动态特性

2．4 小结

第3章 非线性状态观测器的设计和改进及其在超临界机组中的应用

3．1 引言

3．2 扩张Luenberger状态观测器的设计

3．2．1 扩张状态观测器(ESO)

3．2．2 扩张Luenberger状态观测器(ELSO)

3．3 扩张Luenberger状态观测器在超临界机组中的应用

3．3．1 观测能力测试

3．3．2 抗干扰能力测试

3．4 改进的扩张Luenberger状态观测器的设计

3．5 改进的扩张Luenberger状态观测器在超临界机组中的应用

3．6 小结

第4章 基于非线性状态观测器的控制策略在超临界机组中的应用

4．1 引言

4．2 基于非线性状态观测器的控制策略研究

4．2．1 基于状态观测器的状态反馈闭环控制系统

4．2．2 基于非线性状态观测器的控制策略研究

4．3 仿真试验

4．4 小结

第5章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢