【技术实现步骤摘要】
非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法和系统
本专利技术属于非线性控制
，涉及非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法和系统，具体涉及一种非线性非最小相位隐极水轮发电机水门与励磁联合调节系统设计方法。
技术介绍
水轮机组作为一种典型的非最小相位系统，其传统控制方法为在小波动情况下采用系统的线性化模型，然后采用PID控制方法对机组转速进行控制，但是这一方法将发电机简化为一个一阶模型不考虑励磁输入，只是通过水门控制机组转速，存在很大局限性：当系统非线性特性十分明显时(转速出现大扰动)，这种方法将不再适用。非小相位系统的稳定控制方法一直是人们研究的重点，由此产生了各种不同的控制方法和策略，近似线性化方法和微分几何方法是其中最常用的两种方法。近似线性化的基本思想是在状态空间的平衡点处用全微分来代替系统的增量，从而将系统近似转换为线性系统，从而进行控制。然而实际系统非常复杂，当系统出现较大扰动偏离平衡点时，线性系统就很难表征此时实际的系统特性，那么这时的控制器的调节效果就很难达到实际性能要求，因此客观上就需...
【技术保护点】
1.非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法，其特征在于，包括如下步骤:/n步骤SS1：采集隐极水轮发电机的发电机转子角转速、水门开度、有压引水管道流量、发电机功角和发电机输出电磁功率；根据采集的数据建立隐极水轮发电机的水门与励磁联合调节系统的非线性数学模型；/n步骤SS2：选择特定的坐标变换，将所述非线性数学模型进行精确状态反馈线性化，得到线性化后的标准型系统，所述标准型系统包括相对阶分别为一阶和三阶的两个子系统，并将零动态归入选定的一阶线性子系统进行调节；/n步骤SS3：根据非最小相位三阶子系统系统控制器的一般形式建立非最小相位子系统状态方程；/n步骤SS4：利用控制...
【技术特征摘要】
1.非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤SS1：采集隐极水轮发电机的发电机转子角转速、水门开度、有压引水管道流量、发电机功角和发电机输出电磁功率；根据采集的数据建立隐极水轮发电机的水门与励磁联合调节系统的非线性数学模型；
步骤SS2：选择特定的坐标变换，将所述非线性数学模型进行精确状态反馈线性化，得到线性化后的标准型系统，所述标准型系统包括相对阶分别为一阶和三阶的两个子系统，并将零动态归入选定的一阶线性子系统进行调节；
步骤SS3：根据非最小相位三阶子系统系统控制器的一般形式建立非最小相位子系统状态方程；
步骤SS4：利用控制器实现水轮发电机组水门与励磁联合调节控制。
2.根据权利要求1所述的非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合调节方法，其特征在于，所述非线性数学模型包括：隐极发电机为三阶模型采用单机无穷大系统，水轮机部分为二阶系统，机组的动力模型为：
其中δ为发电机功角，ω为发电机转子角速度，Pm为水轮机输出机械功率，μ为水门开度，E′q为q轴暂态电势，系统控制输入为水门控制量u和励磁控制电压Vf；其他参数意义：ω0为同步角速度，VS为无穷大母线电压，D为发电机阻尼系数；H为发电机惯性常数，Tw为水击时间常数，Ts为伺服马达时间常数，μ0为水门初始位置，x′d为d轴暂态电抗；xd为d轴同步电抗；双回路运行时：xdΣ＝xd+xT+xL/2；x′dΣ＝x′d+xT+xL/2；xT为变压器电抗；xL为单条线路电抗；Td0为励磁绕组时间常数；xf故障接地小电抗，被控输出电磁功率为Pe，表达式如下：
3.根据权利要求2所述的非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合控制方法，其特征在于，所述步骤SS2具体包括：
选取如下坐标变换：
引入反馈控制律v＝[v1v2]T，将步骤SS1中的非线性控制系统化为如下标准型：
将零动态归入阶数为3的线性子系统，将系统变为两个子系统，分别表示如下:
4.根据权利要求3所述的非线性隐极水轮发电机水门与励磁联合控制方法，其特征在于，对于第二个三阶子系统其控制器的一般形式为：
v2＝-k1(δ-0.5)-k2(ω-1.0)-k3z23-k4(η-2.4)+vNL
其中，待定参数K＝[k1k2k3k4]为行增益向量用于调节子系统中线性部分，待定参数vNL是非线性补偿项。
5.根据权利要求4所述的非...
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