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迭代学习控制算法研究及其在风电控制系统中的应用

关注热度:143   来源:新能源学术论文  作者:邹燃
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【摘要】: 迭代学习控制是智能控制中一个具有严格数学描述的分支,它对于非线性系统、模型未知的系统的控制有着独到的优势,在数控机床、工业机器人等具有重复运行特性的领域有很好的应用前景。这个算法简单、有效,近年来受到各界研究人员的关注,研究内容包括学习律的构成、收敛性、鲁棒性、初值及学习速度等问题。 迭代学习控制适合具有某种重复运动性质的被控对象,可以实现有限区间上的完全跟踪。控制被控系统,用系统输出和给定轨迹的偏差信号来修正不理想的控制信号,进而产生一个新的控制信号,并使系统的跟踪性得到提高。 它的基本思想是:针对具有重复运动性质的被控对象,利用上一次迭代时的输入信息和输出误差的校正项,迭代地修正控制信号。在给定的时间区间上,使未知被控对象能够以任意精度跟踪一个给定的期望轨迹。 论文主要创新工作在于,针对风力发电控制系统中的风能转换系统部分,提出了一种改进后的迭代学习控制算法,利用该算法进行迭代学习控制,使系统的实际输出能够更好地收敛于系统的理想期望。进一步地,从理论上证明了新算法的收敛性,给出并分析了仿真结果。 论文主要研究内容如下: 1.概述了迭代学习控制算法的原理、研究的主要内容、与其他控制算法的比较,并给出了与研究迭代学习控制算法相关的数学知识。 2.针对开环P型,闭环D型学习律及开闭环P D型学习律提出了算法设计,作了收敛性证明并给出收敛条件。对每种基本的迭代学习算法都做了仿真研究,分别提供了一到两个实例,给出了仿真结果图并分析了该算法的可行性和有效性。 3.针对具体的工程应用背景,结合前文所述的迭代学习控制算法基础,对已有的一种迭代学习控制算法进行改进,并证明了其收敛性,讨论了迭代学习控制在风力发电控制系统中的工程应用等问题。 4.根据当前迭代学习控制的研究现状,论述了这种控制方法存在的问题,对其进一步的研究方向作了总结和展望。
【关键词】:迭代学习控制 风力发电控制系统 开闭环PD型 工程应用
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP181;TM614
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-10
  • 第一章 绪论10-17
  • 1.1 迭代学习控制概述10-14
  • 1.1.1 基本原理10-13
  • 1.1.2 收敛性和鲁棒性13-14
  • 1.2 迭代学习控制的研究背景和意义14-15
  • 1.3 迭代学习控制的发展现状15-16
  • 1.4 本章小结16-17
  • 第二章 变速风力发电系统的控制策略17-22
  • 2.1 变速风力发电原理17
  • 2.2 风力发电机组的基本特性17-18
  • 2.3 变速风力发电机组的控制策略18-21
  • 2.4 本章小结21-22
  • 第三章 迭代学习控制研究22-55
  • 3.1 迭代学习控制理论的数学基础23-24
  • 3.2 开环迭代学习控制的研究24-32
  • 3.2.1 开环控制结构24-25
  • 3.2.2 线性系统开环P 型ILC 收敛性分析25-27
  • 3.2.3 仿真实例27-32
  • 3.3 闭环迭代学习控制的研究32-42
  • 3.3.1 闭环控制结构33
  • 3.3.2 非线性系统闭环D 型ILC 收敛性分析33-36
  • 3.3.3 仿真实例36-42
  • 3.4 开闭环迭代学习控制的研究42-53
  • 3.4.1 开闭环控制结构42-43
  • 3.4.2 线性系统开闭环PD 型ILC 收敛性分析43-47
  • 3.4.3 仿真实例47-53
  • 3.5 本章小结53-55
  • 第四章 新型开闭环迭代学习控制在风能转换系统中的应用55-78
  • 4.1 工程背景55-56
  • 4.1.1 风力发电机组的总体结构55
  • 4.1.2 变速风力发电系统的控制55-56
  • 4.2 系统控制原理分析56-58
  • 4.3 控制对象分析与建模58-61
  • 4.3.1 风轮机58-59
  • 4.3.2 异步发电机59
  • 4.3.3 增速齿轮箱及次传动轴59
  • 4.3.4 基于ILC 设计的系统状态方程59-61
  • 4.4 改进的迭代学习控制算法设计61-62
  • 4.5 仿真及结果分析62-72
  • 4.5.1 理想风激励64-67
  • 4.5.2 随机风激励67-69
  • 4.5.3 随机风加扰动激励69-72
  • 4.6 与其他迭代学习控制算法比较72-76
  • 4.6.1 开闭环P 型ILC72-74
  • 4.6.2 闭环D 型ILC74-76
  • 4.7 与其他风机控制算法比较76-77
  • 4.8 本章小结77-78
  • 第五章 结论和展望78-81
  • 5.1 本论文研究总结78-79
  • 5.2 存在的问题79
  • 5.3 进一步的研究方向79-81
  • 致谢81-82
  • 参考文献82-85
  • 攻硕期间取得的研究成果85-86


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关键词: 迭代学习控制

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