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面向风电系统的饱和约束下时滞Hamiltonian系统的分析与综合

批准号:
62073189
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
孙炜伟
依托单位:
学科分类:
控制理论与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙炜伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
现代风电机组的复杂性使得控制系统在其中发挥着日益重要的作用。风电系统中广泛存在的执行器、传感器饱和以及时滞等因素,严重影响系统的稳定性和可靠性。本项目以风电系统控制为背景,从中提炼出饱和约束时滞系统的控制这一前沿问题,基于Hamiltonian能量理论,研究其稳定性和控制器设计问题。通过分析执行器和传感器饱和、时滞、不确定同时作用下系统的动态特性,建立系统的Hamiltonian分析与控制的理论方法。解决系统的耗散性、全局/半全局镇定、状态估计、鲁棒自适应观测器设计、输出反馈等问题;将所得结果应用于风电系统控制中,提出基于Hamiltonian能量的饱和约束风电系统的鲁棒控制设计方案,并在风电模拟实验平台上进行验证。本项目将提出饱和约束系统新的分析和设计方法,丰富饱和约束系统的控制理论,同时为提高风电系统运行的稳定性和可靠性提供技术支撑。
英文摘要
The complexity of modern wind turbines necessitates the implementation of advanced control strategy and enables their control systems to play increasingly more important roles. It is known, however, that actuator/sensor saturation and time delays, as widely found in wind power systems, degrade seriously the system’s stability, performance and reliability. Motivated by the wind power generation systems control, this project aims to investigate the stability and control design of time-delay Hamiltonian systems subject to saturation constraints. We adopt a unique approach that exploits the key concepts and techniques of the Hamiltonian energy theory. By analyzing the dynamic characteristics of the system under actuator/sensor saturation constraints, together with the consideration of delay and uncertainty, we develop a framework with theory and methods for nonlinear Hamiltonian system analysis and control, which includes dissipative analysis, global/half global stabilization, state estimation, robust adaptive observer design, output feedback design, etc. As an integral part of this project, we also endeavor to apply the theoretical developments to wind power systems, by developing an energy-based nonlinear control design scheme for wind power systems subject to delay and saturation, which in turn will be validated on the wind power simulation and experimental platform in our lab. The research results of this project will contribute to novel analysis and design methods and enrich the theory of Hamiltonian control systems with saturation constraints and time delays. For its direct and practical relevance, the project will also provide a strong technical basis for the stability and reliability of wind power systems.
风电系统的稳定控制是一个与国民经济和社会发展密切相关的重大课题。风电系统中广泛存在的执行器、传感器饱和以及时滞等因素,严重影响系统的稳定性和可靠性。本项目以风电系统控制为背景,基于Hamiltonian能量理论,研究了饱和约束下不确定时滞Hamiltonian系统的稳定性与控制器设计问题,并将理论结果应用于风电系统的控制中。通过分析执行器和传感器饱和、时滞、不确定同时作用下系统的动态特性,建立了系统的Hamiltonian分析与控制的理论方法。充分利用Hamiltonian系统的典型特征,解决了系统的耗散性、镇定、状态估计、鲁棒自适应观测器设计、输出反馈等问题,提出了饱和约束的时滞Hamiltonian系统的稳定性理论和控制方法,减小或抑制执行器和传感器饱和对系统性能的影响。将所得结果应用于风电系统控制中,提出了基于Hamiltonian能量的饱和约束风电系统的鲁棒控制设计方案,并在风电模拟实验平台上进行了验证。本项目开拓了非线性Hamiltonian控制系统的研究领域,为饱和约束下时滞Hamiltonian系统的稳定和控制奠定了坚实的理论基础和技术支撑,并对此类非线性系统的相关问题提供了一种新的解决方案和研究思路。项目为风电系统关键控制问题所驱动,面向风电系统网络联动控制这一重要挑战,为构建大规模互联电力系统的广域安全检测及控制系统提供了一种新的途径,从而为风电控制问题提供参考和依据。在本项目资助下,共发表期刊论文及会议论文46篇,其中SCI检索论文35篇,国际Top期刊论文16篇;申请发明专利4项,已授权1项;培养博士研究生3人,硕士研究生11人。
随机时滞Hamilton系统鲁棒控制及其在电力系统中的应用
  • 批准号:
    61203013
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    孙炜伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金