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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来我国工业水平不断提升，在电力工业规模壮大的同时，电力系统在生活中的应用范围越来越广，随着时间推移，我国电力系统的输电结构也变得越来越复杂。就目前来说，我国输电系统已经具备了远距离、高电压输电和发电机自动控制统等功能，电网的增多对系统稳定性造成了极大干扰，一旦超过电网所能承担的极限，整个系统便很可能产生各种故障如短路故障、断路故障等，严重时甚至会造成系统崩溃从而导致地区大范围停电，造成的损失是无法估量的。基于上述各种原因，可以发现改善电力系统的稳定性是我国当前在输电技术上急需处理的大难题。

通过励磁控制发电机是目前来说最为常见的用于电机控制的方法。早在上个世纪的中期，致力于发电机研究的科技工作者就发现了同步发电机励磁有着十分重要的功能，它能提高输电系统静态稳定性，它还可以通过抑制低频振荡来增强系统的抗干扰能力。与此同时，发电机励磁控制还是一种经济的控制方式，因此能够节约投资成本，可以说它是理想的控制手段之一。

众所周知，线性化理论无法解决所有非线性系统设计问题，而电力系统就是强非线性系统。最近几年来，通过使用励磁方法的设计在不断得到提高和改进，励磁控制理论及其应用的发展也逐步得到完善。非线性理论中精确反馈线性化方法占有十分重要的地位，这个方法从理论上解决了如何将非线性系统大范围转化为线性控制系统的问题。本文在运用精确反馈线性化方法的基础上，结合二次型指标推导出最优励磁控制规律，同时设计出最优控制器，为了体现最优控制在励磁系统设计方面的优点，本文还设计了传统的pid控制器，最后将两个控制器的仿真结果进行对比，证明了最优控制器在提升电力系统品质方面要优于传统pid控制。

2. 研究的基本内容

首先，研究目的是利用精确反馈线性化方法和最优控制理论等知识来设计非线性励磁最优控制器，得出控制器的规律，在对控制器进行仿真后证明最优控制方法对于提高励磁系统稳定性有重要的作用。

其次，建立一个单机-无穷大母线输电系统的励磁模型，在此模型基础上，用最优控制和pid方法设计励磁控制器并且进行matlab仿真，将实验结果对比后表明：最优控制器能更有效的抑制扰动，可以大幅提高励磁控制器的鲁棒性，通过对二次型指标的选择，可以调节电压控制的精度和控制器稳定性。再根据非线性系统的根据状态反馈的不同形式，可以将解耦分为静态干扰解耦和动态干扰解耦，绝大多数情况下，对于我们研究的飞线性系统只需要进行干扰解耦就足够。

最后对上述两种预测效果进行对比分析，讨论整合，分析其性能特点，突破改进。论文定稿，完成毕业设计和论文写作。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

用微分同胚变换的方法，将原来的非线性励磁控制系统进行精确线性化处理，从而可以得到线性化的系统，根据线性化后的方程推导出最优励磁控制律。利用matlab程序和simulink中的模块搭建仿真图并对设计的最优励磁控制器进行了暂态大扰动情况下的仿真。再进行解耦控制

进度：2月22日-2月25日 论文开题报告写完并找到论文相关资料

2月28日-4月30日 初步完成论文内容、仿真软件的运行和程序的编写。

4. 参考文献

[1] 刘取. 电力系统稳定性及发电机励磁控制[m]. 北京: 中国电力出版社, 2007: 33-51.

[2] 胡寿松, 王执铨, 胡维礼编著. 最优控制理论与系统[m]. 北京: 科学出版社, 2005: 24-30.

[3] 张秀华, 张庆灵. 非线性微分代数系统的控制理论与应用[m]. 北京: 科学出版社, 2007: 26-28.