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柴油发电机组混合H2/H∞调速器的研究

2020-11-29阅读(927)

柴油发电机组混合H2/H∞调速器的研究

论文摘要

混合H2/H∞鲁棒控制理论是分析和设计不确定系统的一种强有力的工具,主要解决对象建模中的误差和在一定范围内因模型摄动而引起控制品质恶化的控制难题。本文对混合H2/H∞控制理论在船舶电站中的应用进行了研究,着重解决了在船舶电站柴油发电机组控制系统中出现的特殊控制问题。本文在详细分析和研究柴油发电机组数学模型的基础上,提出了应用混合H2/H∞控制理论对船舶电站柴油发电机组进行控制的控制方案,获得了满意的结果。本文建立了柴油发电机组机电暂态过程的数学模型,分析了柴油机转矩的脉动和滞后,准确地描述了柴油机输出轴扭矩与柴油机转速和喷油泵齿杆位移之间的关系,全面揭示了柴油发电机组的运动规律,利用分段线性化的方法解决了柴油发电机组的非线性问题。本文建立了应用混合H2/H∞控制器的船舶电站柴油机调速系统的数学模型。将混合H2/H∞控制理论应用在船舶电站柴油发电机组调速系统中,给出了混合H2/H∞优化设计的一般步骤,建立了柴油机调速系统的数学模型,本文分析了混合H2/H∞优化设计方法的实质,对系统设计中每一步遇到的主要问题都做了深入的研究。本文提出了应用混合H2/H∞控制理论对船舶电站柴油发电机组进行综合控制的控制方案和应用混合H2/H∞综合控制器的柴油发电机组综合控制系统的数学模型。首先给出了针对混合H2/H∞综合控制器的柴油发电机组数学模型,然后在此基础上建立了柴油发电机组综合控制系统的数学模型。本文设计的混合H2/H∞综合控制器在充分考虑系统模型不确定性的情况下,成功地解决了由于转速和电压相互藕合所带来的综合控制问题。本文建立了应用混合H2/H∞控制器对船舶电站柴油发电机组双机并联系统的数学模型,将混合H2/H∞控制理论应用在船舶电站柴油发电机组调速系统中,改善了柴油机双机并联船舶电力系统频率的稳定性及双机之间的负荷均匀分配。本文运用混合H2/H∞控制理论设计的控制器能够在充分考虑柴油发电机组模型不确定性的情况下,有效地提高调速系统和调压系统的精度及抑制扰动的能力,解决了转速和电压的综合控制问题。计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式方法所设计的混合H2/H∞调速器能在考虑模型不确定性的情况下,有效地提高了系统的动态精确度和抑制扰动的能力,改善了船舶电力系统频率的稳定性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景、目的及意义
  • 1.2 船舶电站柴油发电机组调速系统概述
  • 1.2.1 船舶电站柴油发电机组的转速控制
  • 1.2.2 船舶电站柴油发电机组的功率分配
  • 2/H∞控制理论'>1.3 混合H2/H∞控制理论
  • 1.4 本论文所作的主要工作
  • 2/H∞鲁棒控制理论'>第2章 混合H2/H∞鲁棒控制理论
  • 2.1 线性矩阵不等式理论概述
  • 2.2 线性矩阵不等式理论简介
  • 2.3 线性矩阵不等式在控制理论中的应用
  • 2.3.1 线性矩阵不等式与Riccati方程
  • 2.3.2 线性矩阵不等式与Lyapunov方程
  • 2.4 鲁棒控制理论概述
  • 2.5 系统的不确定性与鲁棒性
  • 2.6 函数空间和范数简介
  • 2.6.1 实域函数空间
  • 2.6.2 频域函数空间
  • 2范数和H∞范数'>2.6.3 H2范数和H∞范数
  • 2标准控制'>2.7 H2标准控制
  • 2标准控制问题'>2.7.1 H2标准控制问题
  • 2标准控制性能指标'>2.7.2 H2标准控制性能指标
  • ∞标准控制'>2.8 H∞标准控制
  • ∞标准控制问题'>2.8.1 H∞标准控制问题
  • ∞标准控制性能指标'>2.8.2 H∞标准控制性能指标
  • ∞控制'>2.9 混合H2/H∞控制
  • 2/H∞控制的LMI解法'>2.10 混合H2/H∞控制的LMI解法
  • 2/H∞状态反馈问题的LMI解法'>2.10.1 混合H2/H∞状态反馈问题的LMI解法
  • 2/H∞输出反馈问题的LMI解法'>2.10.2 混合H2/H∞输出反馈问题的LMI解法
  • 2.11 本章小结
  • 第3章 船舶电力系统的数学模型
  • 3.1 概述
  • 3.2 柴油发电机组的数学模型
  • 3.3 本章小结
  • 2/H∞调速器的研究'>第4章 柴油发电机组混合H2/H∞调速器的研究
  • 2/H∞控制器设计的一般步骤'>4.1 混合H2/H∞控制器设计的一般步骤
  • 2/H∞调速器的设计（不考虑δ）'>4.2 柴油发电机组混合H2/H∞调速器的设计（不考虑δ）
  • 4.2.1 系统的数学模型
  • 4.2.2 鲁棒控制器设计
  • 4.2.3 计算机仿真结果
  • 2/H∞控制与H2控制和H∞控制的关系'>4.2.4 混合H2/H∞控制与H2控制和H∞控制的关系
  • 2/H∞调速器的设计（考虑δ）'>4.3 柴油发电机组混合H2/H∞调速器的设计（考虑δ）
  • 4.3.1 柴油机调速系统的数学模型
  • 2/H∞调速器的设计'>4.3.2 混合H2/H∞调速器的设计
  • 4.3.3 计算机仿真结果分析
  • 4.3.4 考虑功角δ及和不考虑功角δ的区别及分析
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 柴油发电机组综合控制器的研究
  • 5.1 系统的数学模型
  • 5.2 控制器的设计
  • 5.3 计算机仿真结果分析
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 柴油发电机组双机并联的仿真研究
  • 6.1 系统的数学模型
  • 6.2 调速器的设计
  • 6.3 柴油发电机组双机并联系统的仿真结果分析
  • 6.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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