张敏[1]2004年在《非线性跟踪—微分器在VaR中的应用研究》文中研究表明风险测量是风险管理的核心和基础。VaR体系因其测量的综合性而成为金融市场风险测量的主流方法。VaR的概念虽然简单,但对它的度量却是一个具有挑战性的统计问题。围绕VaR的计算,中西方学者进行了深入探讨。计算VaR有叁种主流方法,但每一种VaR计算方法都各有其不足之处。近年来人们对此提出了许多改进的方法。90年代中期逐渐兴起的“经济物理学”给主流经济学研究提供了一个新的视角,基于这一视角,复杂科学的研究方法开始进入经济学和金融学领域。这一自然科学方法向社会经济领域扩散的新方法为本文的研究提供了一个新思路,本文将利用控制论中的非线性跟踪—微分器对金融时间序列进行模拟和预测,试图提出一种新的仿真模拟方法,应用于VaR的计算。本文首先介绍了VaR模型框架,并对VaR的叁种主流计算方法进行了详细的讨论,然后提出其不足之处和可以改进的地方;接着介绍非线性跟踪—微分器的一般理论,推导出二阶最速控制系统跟踪—微分器的离散形式,并且进行了数值仿真,然后将非线性跟踪—微分器应用于VaR的计算,得到非线性跟踪—微分器模拟VaR;最后,用非线性跟踪—微分器模拟VaR风险测量技术对中国股票市场进行实证研究,并且对叁种VaR计算方法(Monte Carlo模拟VaR、历史模拟VaR、非线性跟踪—微分器模拟VaR)进行了比较分析和评价。
屠新曙[2]2002年在《证券的收益和风险度量方法与证券组合的优化模型研究》文中认为1952年3月，Harry. M. Markowitz在《The Journal of Finance》发表了一篇具有划时代意义的论文“Portfolio Selection”，第一次使用证券收益率的方差（或标准差）来度量证券的风险，并进而研究了证券组合优化问题。这篇论文被公认为现代投资理论的起点。半个世纪以来，金融学家们先后提出了各种不同的风险度量方法和相应的证券组合优化模型，如下半方差的风险度量方法，和风险度量方法，VaR，等等。然而，不管是Markwitz模型还是其替代模型，都有这样或那样的缺陷，而这些缺陷主要是由于风险度量方法所引起的。因而，有必要对风险度量方法进行仔细研究，以弥补Markwitz模型的不足。本文就是基于这点展开讨论的，并对Markwitz模型及其替代模型用自己独创的一个技术方法进行了研究，使人们可以从另外一个角度来审视Markwitz模型。本文首先对证券价格运动模型进行了研究，采用控制论中的非线性跟踪微分器原理建立了一个新的证券价格运动模型，并用它对我国上海证券交易所的上证指数进行了模拟与预测分析，指出非线性跟踪微分器在对证券价格的模拟和短期预测上都要比传统的预测方法更有优势。接着，本文对证券的收益率与风险的度量方法进行了深入研究。针对证券历史收益率的变动情况，利用统计学和控制论的相关知识上提出了四个实用的模型来度量证券的预期收益率。在非线性跟踪微分器的基础上借用物理学的相关概念提出了一个对价格运动和交易量两个因素都予以考虑的风险度量新方法——能量型风险，以求既能反映通常情况下的风险状况，又能对突发事件的影响有所反映，以达到有效地防范各种情况下的风险。最后，本文对以方差度量风险的Markowitz优化模型及其效用最大化问题以及其它的一些证券组合优化模型进行了深入的研究。在对这些模型的研究方法上，本文主要采用本人独创的几何方法，该方法是对常用的数学规划中的最优化方法的一个补充，并能解决一些Lagrange乘子法等常用方法所不能解决的问题。
汤勇刚[3]2007年在《载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究》文中提出“北斗一号”导航系统是我国目前唯一拥有完全自主知识产权的卫星导航系统,但是从目前的系统总体架构、定位体制和应用范围来看,该系统与GPS还有较大差距。面对国防和经济建设的需求,迫切需要大力发展基于北斗导航系统的应用技术。论文以地面车辆和水面舰艇等中低动态载体的导航为背景,以北斗卫星导航系统和激光陀螺捷联惯导系统构成的组合导航系统为研究对象,针对“北斗一号”系统定位时延大、隐蔽性差、用户数目受限的缺点,提出利用载波相位时间差分建立北斗/捷联惯导组合导航系统,并对主要理论问题和方法进行了研究。论文主要完成了以下研究工作:(1)根据载波相位测量模型和在对主要误差源时空相关特性分析的基础上,建立了载波相位时间差分的数学模型,讨论了载波相位时间差分/惯导组合导航的基本原理。根据整周模糊度在不发生周跳的情况下是常数的性质,以及主要误差具有较强的时空相关性的特点,载波相位时间差分通过历元间求差避免了解算、检验整周模糊度和修复周跳等一系列繁琐的运算,基本上抵消了共模误差,能够精确地反映用户的位置变化信息。因此,利用载波相位时间差分与惯导组合,能够估计并修正惯导系统的误差,有效地抑制导航误差的积累。(2)根据卫星导航/惯导组合导航系统的非线性模型,利用新近提出的从基本定义出发的全局可观性分析方法,对考虑杆臂不确定性条件下的卫星导航/捷联惯导组合导航系统全局可观性进行了研究,给出了全局可观性充分条件,并通过仿真和实验进行了验证。全局可观性分析方法避免了传统方法中繁琐的矩阵求秩运算,分析过程简洁、直观,不需要使用近似的线性系统模型(线性时变模型或分段线性定常模型)来代替准确的非线性系统模型,更全面、更深刻地揭示了状态估计与载体运动之间的关系,为杆臂标定和组合导航算法设计提供了理论基础和数学工具。(3)根据全局可观性分析方法和全局可观充分条件,对载波相位时间差分/捷联惯导组合导航系统的可观性进行了分析,证明对于一般的卫星导航系统,以载波相位时间差分为观测量,如果能够观察到4颗以上的卫星,在一般的机动条件下,除位置以外系统各状态均可观;对于目前只有3颗卫星可供观测的“北斗一号”系统,如载体为受顶向(或天向)速度约束的地面车辆和水面舰艇,在一般的机动条件下,除位置以外系统各状态可观。在可观性分析的基础上,建立了滤波器模型,完成了组合导航算法设计,并研究和解决了若干关键问题,包括滤波器的降阶、周跳的影响及检测、非完整约束的应用等。通过静态实验、跑车实验和水面舰艇实验,对理论分析的结果、数学模型和算法进行了实验研究和验证。实验结果表明:利用载波相位时间差分与捷联惯导组合,能够准确地估计惯导系统的误差,从而有效地抑制导航误差的积累。因此,北斗载波相位时间差分/捷联惯导组合导航技术可应用于地面车辆和水面舰艇的导航,能够在不对外发射信号、不受用户数目限制的前提下,在较长的时间保持较高的导航精度。(4)研究了利用载波相位时间差分测量速度的方法。主要工作包括:对载波相位时间差分速度估计算法的研究、速度估计精度及其误差分析、对利用非线性跟踪—微分器提取载波相位率和时滞补偿算法的研究、实验和仿真验证。实验结果表明,利用载波相位时间差分可以获得精确的速度信息;非线性跟踪—微分器及时滞补偿算法的使用在基本消除时滞的基础上有效地减弱了对噪声的放大作用;在一般观测条件下(6颗星,速度几何误差因子3～4),用单GPS接收机,静态条件下测速精度可达到10~(-3)m/s的水平,动态条件下与差分GPS的精度水平相当;北斗系统卫星数目少,并受几何构形的限制,在天向运动约束的辅助下,北向精度达到10~(-1)m/s的水平,东向速度估计的精度达到10~(-2)m/s的水平。对几何精度因子的分析及北斗与GPS实验结果的比较说明:如果卫星分布的几何构形得到改善,北斗载波相位时间差分速度估计的精度还可以进一步提高。
张贵生[4]2016年在《数据驱动的金融时间序列预测模型研究》文中进行了进一步梳理1997年诺贝尔经济学奖获得者美国经济学家Robert Carhart Merton提出,现代金融理论的核心问题就是如何在不确定的环境下对资源进行跨期的最优配置。而按照非线性动力学的观点来看,现代金融理论中金融系统的不确定性恰恰源于其自身就是一个受多种因素综合影响的具有开放性质的复杂巨系统,相应地,作为系统观测值的金融时序数据则从形式上表现了该系统的复杂运动规律。相关金融时序可预测性的文献研究表明,无论是线性范式下的传统统计方法,还是非线性的计算智能方法,以及多种不同类型方法的组合模型都在一定范围内提升和改善了人们对于金融时序数据预测的精确性和稳定性,但大多缺乏对不同类型金融时序数据内部时间相关性知识、价格变化趋势信息以及不同市场间互信息等经验知识的有效融合,制约了其预测性能的进一步提高。基于此,本研究借鉴复杂系统视角建模的思想,针对各种不同类型的金融时序数据,结合智能计算、计算实验金融、数据挖掘以及控制论等相关领域的最新研究成果,“自底向上”地展开金融时序数据经验知识融合下的机器学习预测建模创新研究,以探索金融系统的复杂演化规律。主要研究成果和创新概括如下：1、针对单变量金融时序数据变化趋势信息和市场隔夜跳空开盘信息的重要性,在借助跟踪微分器提取数据近似微分的基础上,分别构造了基于微分信息和基于梯度信息的ARMA-GARCH单预测模型,旨在增强模型在高噪声扰动环境下对于时序数据变化趋势的判别能力；从分阶段混合模型构造的角度,提出了一种新的基于ARIMA和泰勒展开的预测模型,改进传统方法对于时序数据内部经验知识学习不够充分的问题。2、针对多变量金融时序数据所具有的高维复杂性,考虑到金融市场间日益显着的联动及传染效应,提出了一种基于近邻互信息的SVM-GARCH模型,旨在融合市场联动行为信息的基础上,提高传统单模型对于时序数据非线性成分的处理能力；从构造混合模型提高预测稳定性的角度,借助时间测地线距离的概念构造新的混合预测模型,改善模型对于时序数据内部时间相关性知识的学习和泛化能力,提高预测结果的精确性和有效性。数据驱动的“自底向上”的建模方法就是要通过对复杂系统的观测数据进行分析,来展开对金融系统的反向研究,有利于克服规范分析假设过于严格、实证分析难以进行灵敏度测试的弱点,是金融理论与实践的高度统一。本研究中无论是相关单变量金融时序数据的分析,还是针对于高维金融时序面板数据的研究,数据驱动的模型创新都体现了复杂系统视角建模思想在金融领域的应用,旨在从不同的角度充分挖掘并发现复杂金融现象背后的客观规律,降低金融系统的不确定性,提高金融市场效率,并为相关金融理论创新研究提供新的动力和方向。
袁燎原[5]2015年在《飞行控制系统传感器信息融合与容错方法研究》文中研究指明可靠性与安全性是飞机设计需要考虑的关键因素。当前电传操纵技术和主动控制方法的发展与应用,在大幅提升飞机操纵性、机动性的同时,也增加了飞行控制系统的复杂程度,给系统的可靠性与安全性带来了挑战。高精度、高可靠性的容错传感器子系统是保证飞行控制系统正常工作的基础。先进信息融合技术与容错方法的应用,能够取代典型管理方法——基于余度技术的表决监测,满足更高的性能指标要求。在传感器正常工作时,信息融合技术能够综合先验信息、量测信息等多种信息来源,提高传感器信号精度;在传感器发生故障时,故障诊断方法能够及时对故障源进行检测与隔离,减小故障传播对飞行安全造成的危害,信号重构方法则基于飞行状态量之间的数学关系,计算解析信号从而维持飞行控制任务的执行。因此,围绕飞行控制系统传感器的信息融合与容错方法的研究,对于保证系统的可靠性与安全性具有重要意义。本文以飞行控制系统传感器为研究对象,确定了容错飞行控制系统传感器信息融合的整体框架,对传感器元件的故障诊断方法、基于信号重构的俯仰角速度传感器容错设计、基于方差变化检测的传感器组件加权融合方法、基于自适应非线性滤波的子系统级融合以及混合余度系统的可靠性建模分析方法进行了研究。论文的主要工作和创新点如下:(1)根据飞行控制系统传感器的组成和配置特性,设计了包括元件级、组件级和子系统级叁层融合层级的信息融合方案。每一融合层级均能利用互补和冗余信息,提高传感器信号精度,增强飞行控制系统的容错能力。(2)研究了余度传感器元件的故障诊断方法。在平均奇偶向量法(Average Parity Vector,APV)的基础上,采用模型群切换(Model Group Switching,MGS)算法对奇偶向量进行补偿,提出了一种MGS-APV故障检测隔离方法。MGS-APV方法根据元件组的工作模式,对模型群进行了覆盖定义;并且设计了模型群激活和终止逻辑,实现模型集合的在线调整,有效地减小了传感器误差对于决策函数的影响。通过典型传感器元件组在稳态飞行与机动飞行下的仿真,并与典型方法进行对比,验证了MGS-APV算法能够快速实现幅值较小故障的检测隔离,同时每一解算周期运行的滤波器数量较少,运算量较小。(3)俯仰角速度传感器是保证飞行安全的关键元件。为提高元件组的容错能力与可靠性,提出了包括解析信号辅助故障诊断和容错控制功能的容错设计方案。根据两种功能对于解析信号的不同要求,分别设计了对应的信号重构方法。容错控制对信号实时性要求较高,信号重构方法采用跟踪微分器法。而针对故障诊断功能对解析信号的高精度要求,提出了一种基于模糊“当前”统计模型的信号重构方法。为提高模糊模型与实际运动模式的匹配精度,提出了一种基于杂草入侵机制的变长染色体遗传算法,对模糊模型的规则和参数进行了同时优化。解析信号辅助故障诊断功能则通过对移动数据窗法的改进实现。典型算例的测试验证了改进优化算法收敛性与精度的提升。典型飞行状态下的仿真验证了信号重构、容错控制以及故障诊断方法的有效性。(4)针对传感器测量噪声变化导致加权数据融合精度下降的问题,提出一种改进加权融合算法。加权融合算法包括方差估计和假设检验两个环节。首先,采用自适应移动数据窗实现方差估计,窗口长度由多元假设检验的结果决定。然后,假设检验环节则应用信号分段处理方法与中心极限定理,使得检验统计量满足正态分布,简化了后续计算与理论推导;并根据马尔可夫状态转移理论和最大后验概率准则,实现噪声方差变化的快速检测。最后通过与典型算法的仿真对比,验证所提算法克服了典型方法的局限性,能够保证加权数据融合以及方差估计具有更高精度。(5)为解决大气数据传感器测量精度低、失效率高的问题,提出一种自适应中心差分卡尔曼滤波(ACDKF)算法。ACDKF方法在传感器正常工作时,基于飞机运动学方程和精确的惯性信号,有效提高大气数据精度;在传感器发生故障时,通过新息序列分布变化的假设检验以及多重渐消因子的引入,对滤波增益矩阵进行自适应调整,实现了故障传感器的检测与隔离。通过单一传感器故障与多数传感器故障设置下的仿真,并与CDKF和表决监测方法进行对比,验证了ACDKF方法的有效性和优越性。(6)针对信息融合与容错方法引入的时序故障与复杂管理逻辑,从可靠性的角度对混合余度传感器系统进行建模分析。首先,分别对系统的故障过程和诊断过程进行建模,集成建立半马尔可夫过程可靠性模型。然后,通过代数模型与补充变量法的结合,提出了一种定量分析方法,采用代数模型法将系统模型简化为故障模式的逻辑和,应用补充变量法求解化简后的半马尔可夫过程。接着,基于事件的分布函数推导了时序故障概率计算公式,用于求解各故障模式的定量概率。最后,通过算例分析以及与典型方法的比较,体现了模型的通用性以及定量分析方法的准确与简便,并在建模与定量概率计算研究的基础之上,对故障容错设计对于系统可靠性的影响进行了分析。
于阳[6]2012年在《基于自抗扰控制策略的SVC在风电系统中的应用研究》文中认为随着风力发电的蓬勃发展，电压稳定性及其无功补偿问题成为其主要问题之一。以异步电机为代表的风力发电系统吸取无功功率的特性导致风电系统较常规电力系统的电压更加不稳定，目前普遍的做法是通过无功补偿器对风电场进行无功补偿。无功补偿作用的发挥和很多方面有关系，包括容量和装设点的地点等因素，其中无功补偿器的控制方式也对其作用的发挥有着巨大影响。自抗扰控制器是一种不依赖系统确定模型的控制方式，这种控制策略有很好的鲁棒性和适应性。本文应用自抗扰控制（ADRC）策略对风电系统中的SVC控制问题进行了探索研究。本文主要工作如下：（1）针对风电系统的特殊性，应用自抗扰控制策略进行了静止无功补偿器的控制器设计研究。因为风电场的输出是个大范围变化的不可预测的时变量，本文建立风电场静态模型的方法是将看它作为整个系统的一个PQ节点，整个风电系统模型为含SVC的单机无穷多母线系统，对此系统进行分析，以维持风电系统电压稳定为控制目标，进而设计了针对此风电系统SVC的自抗扰控制器，首先设计TD安排了过渡过程，解决了噪声污染和微分信号的提取问题，然后设计ESO将内扰动和外扰动归结为总扰动进行估计和补偿，最后设计NL使反馈更加合理，实现了小误差大增益，大误差小增益。仿真实验证明自抗扰控制器能快速，适时适量的进行无功补偿，在系统发生故障时也能迅速回复，较PI控制器，自抗扰控制器有着更好的快速性、适应性和鲁棒性。（2）运用分岔理论对SVC和线性自抗扰控制器（LADRC）的参数进行了静分岔研究。静分岔理论对非线性系统的稳定性问题可以有效的分析，而风电系统正是一个典型的非线性动力系统，所以可以运用静分岔理论对风电系统稳定性进行分析。首先分析了静止无功补偿器对风电系统的影响，然后以风电系统SVC中的线性自抗扰控制器的比例参数Kp为分岔参数，得到风电系统母线电压鞍结分岔边界。通过3机6节点简单系统的仿真证明了风电系统在进行SVC补偿后，其临界有功功率和无功功率的输出及其电压稳定性得到了加强，而线性自抗扰控制器的控制参数Kp增大可有效提高风电场的电压稳定性。
于雁南[7]2017年在《级联H桥SVG电流环先进控制策略研究》文中进行了进一步梳理采用动态无功补偿和有源滤波装置是改善和提高电能质量的主要手段,静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)具有动态响应快、谐波含量少、储能元件体积小、成本低等特点。这些优点使级联H桥SVG具有广阔的应用前景,成为了近年来国际电力电子领域中的热点课题,并已在柔性交流输电领域获得了较好的工业化应用,对静止同步补偿器的理论研究起到了极大的推动作用。但是级联H桥SVG在电流环跟踪控制技术、数字延时问题、抗扰性和鲁棒性优化、动态性能优化等方面仍存在着一定的技术难题,这些问题严重制约了级联H桥SVG的进一步发展和应用。在此背景下,从级联H桥SVG的基本运行原理出发,对其数学模型进行了推导和分析。基于微分几何理论,判定了系统状态空间精确线性化的充要条件。根据SVG系统仿射非线性的特点,通过选取输出函数进行反馈线性化将非线性SVG系统降阶转换成2个线性系统,简化了控制算法,提高了系统动态性能。并从理论上分析了SVG系统的稳定性,对所提方案进行了仿真实验,并在实验样机上进行了实验验证。数字采样延时和输出脉冲等延时是导致系统动态响应速度慢的主要因素,为此提出了完整的无差拍改进控制算法。首先进行了延时环节导致系统性能恶化的机理研究,并探究和讨论了解决延时问题的叁种方法。在此基础上,以SVG离散数学模型为基础,构造一种新的状态观测器,并采用重复预测控制对输出电压值进行预估,消除了延时带来的跟踪滞后问题,提高了电流环的跟踪精度。改进无差拍控制可以有效减小延时环节所带来的电流误差,但是其对系统的内外扰动和非线性交叉耦合所影响的动态性能及抗干扰控制效果不明显。为此,首先设计了自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的基本构架,将最速控制综合函数设计为跟踪微分器,预设了跟踪变量及其微分轨迹,避免了系统高频震颤和滤波效果差。其次,采用扩张状态观测器实时提取系统所有的状态信息,抑制和消除了系统的内外扰动。最后,设计了线性和非线性自抗扰解耦控制器,所提控制方法在实验样机上进行了对比试验。在前述所提ADRC控制策略的基础上考虑时滞问题所带来的慢一拍问题,首先,建立了考虑延时环节的SVG系统数学模型,设计最速控制综合函数安排过渡过程并作为非线性状态误差反馈控制律,避免了SVG系统电流环输出积分饱和,设计了叁阶非线性扩张状态观测器估计系统电流环的状态变量以及系统内扰和总和扰动。所提控制方案在实验样机上进行了各种稳态和动态实验,并与比例谐振(Proportional Resonant,PR)和无差拍控制算法进行样机对比实验和分析。基于以上所提出的运行控制方法,为了验证所提出的控制策略和总体方案的正确性及控制效果,搭建了10k V级联H桥SVG硬件系统平台,对级联H桥SVG开展了试验研究。给出了级联H桥SVG硬件系统的总体方案和主功率电路参数设计,并设计了功率单元模块、主控板的电路和参数,以及载波相移空间矢量调制算法。进行了各种工况的静态和动态试验,并验证了所提出的控制策略在级联H桥SVG上的动态、稳态、抗干扰等性能。
许湘莲[8]2006年在《基于级联多电平逆变器的STATCOM及其控制策略研究》文中指出随着人们对电力供电品质要求的提高,柔性交流输电系统(FACTS)作为一项能有效改善电能质量的新技术,得到飞速发展。作为柔性交流输电系统中的一项核心技术,静止同步补偿器(STATCOM)由于其先进的控制性能和良好的补偿效果,使其成为当今电力系统柔性交流输电装置研制的热点。国内外当前投入使用的STATCOM基本上都采用变压器多重化的结构进行设计,在一定程度上满足了装置容量的需求,但是设备一般都比较昂贵、笨重,同时由于多重化变压器的非线性特性,使得控制器难以设计。因此,本文提出用级联多电平逆变器取代变压器多重化结构的STATCOM拓扑结构,用载波相移正弦脉宽调制技术(Carrier phase-shifted SPWM,以下简称CPS-SPWM)取代工频调制。这种基于CPS-SPWM级联多电平逆变器的STATCOM不仅去掉了多重化变压器,而且用较低的开关频率可以获得较高的等效开关频率的输出效果,简化了滤波;针对电力系统强耦合、非线性的特征,本文提出了将自抗扰控制应用于STATCOM装置的控制策略,此控制策略不但可以大大缩短动态过程,改善系统的动态性能,而且具有较强的鲁棒性。本文主要开展了以下几个方面的研究工作:(1)针对大功率器件的开关频率和开关容量的矛盾,提出了一种单极倍频的CPS-SPWM调制技术。在对单个逆变器的两种SPWM技术的实现方式:双极性SPWM和单极倍频SPWM进行数学分析的基础上,找到了单极倍频SPWM相对于双极性SPWM的优越之处,然后将它们推广到级联多电平逆变器,并运用载波移相技术,获得了相应双极性CPS-SPWM调制和单极倍频CPS-SPWM调制两种方法,并对两种方法进行了详细的数学分析和仿真对比,得出载波相移SPWM技术能在较低的开关频率下实现较高等效开关频率的效果,都具有良好的谐波特性。其中双极性CPS-SPWM能将等效开关频率提高为实际开关频率的N(每相级联单元数)倍,而单极倍频CPS-SPWM能将等效开关频率提高2N倍,可见单极倍频CPS-SPWM能用更低的频率来获得更高的等效开关频率,谐波特性更好,更能简化输出滤波。(2)针对目前采用多重化变压器结构的STATCOM存在价格昂贵、损耗大、体积大而笨重、变压器的铁磁非线性使控制器设计困难等弊端,提出了基于单极倍频CPS-SPWM多电平逆变器的STATCOM的拓扑结构。由于级联多电平逆变器具有单元结构相同、所用元件数少、易于实现电路的模块化设计和封装等一系列优点,它的引入可以去掉多重化变压器,从而弥补以上各种弊端;同时在STATCOM系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平逆变器的优势可以得到充分的发挥。用单极倍频CPS-SPWM调制策略代替工频调制,可以使装置在较低的开关频率下实现较高的等效开关频率,并将等效开关频率提高为实际开关频率的2N倍,使装置的低次谐波更容易滤除。(3)通过对STATCOM的无功补偿原理进行深入的分析,建立了STATCOM在abc叁相坐标系和dq0两相同步旋转坐标系下的数学模型,给出了相应的等效电路。并根据STATCOM的开环传递函数进行了稳定性分析,结果表明,对于任意给定的控制角δ和逆变器的放大倍数K,装置都能稳定运行。这些分析为控制器的设计提供了理论依据。(4)由于传统基于PAM的控制策略涉及直流电容的充放电,具有装置响应速度较慢等弊端,本文采用基于PWM的控制策略,可以有效加快装置的响应速度。在PARK变换的基础上,提出了一种状态反馈解耦的PI控制器,它将叁相对称的交流量变为两相直流量分别进行控制,具有动态响应快,且稳定后无静差的特性。在此基础上搭建了STATCOM装置在MATLAB的SIMULINK环境下的仿真系统,仿真结果验证了本文所设计装置进行无功补偿的可行性,以及基于状态反馈解耦PI控制器的控制效果及性能。(5)基于扩张状态观测器(ESO)的自抗扰控制(ADRC)是一种针对不确定对象的非线性鲁棒控制技术,它将模型的不确定性和外扰作用均当作系统的总扰动,并对其进行估计并自动给予补偿,因而具有很强的适应性和鲁棒性。本文针对电力系统的强耦合和非线性特性,提出了将自抗扰控制应用于STATCOM控制。在对ADRC的实现方法和参数整定规律的理论研究基础上,通过对STATCOM工作机理的分析,建立了基于ADRC的控制器仿真模型。对ADRC和PID的控制效果和控制性能进行仿真对比分析,结果表明,在相同的模型参数条件下,ADRC控制具有更快的动态响应速度,稳定后无静差;更为重要的是,在模型参数和负载变化时,ADRC的动态性能不受影响,具有比PID更好的鲁棒性。(6)设计了基于单极倍频CPS-SPWM级联5电平逆变器的STATCOM的试验平台。采用DSP和FPGA组合作为STATCOM的控制系统,其中DSP主要完成信号采样及控制计算工作,FPGA完成24路PWM波形的产生。实验结果表明基于单极倍频CPS-SPWM级联多电平逆变器的STATCOM能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,而且可以根据系统的电压等级进行扩展,具有良好的工业应用前景。
田永贵[9]2015年在《变速恒频双馈风力发电机并网控制策略研究》文中研究说明风力发电作为新能源的一种,具有来源广、无污染、全天候等优点。因此,风能是当今世界最具竞争力、最具有发展前景的可再生能源之一,将风能应用于发电则是目前能源供应中重要的一项技术。研究风力发电技术将会对我国兆瓦级风力发电机组国产化及推动我国风力发电事业的不断发展有着重要的意义。首先,本文介绍了风力发电的国内外发展现状,列举了目前世界上常用的几种风力发电机组和变换器,预测出未来风力发电技术的发展方向。论文还介绍了自抗扰控制技术的发展,在高阶和二阶自抗扰控制器基础上,设计出实用性更强的一阶自抗扰控制器。其次,本论文重点改进了网侧变流器的控制方法。网侧变流器是一个非线性、多变量、强耦合系统,对外界扰动和系统参数变化比较敏感。其传统PI结合矢量控制策略有功率因数高、交流侧谐波低和算法简单的优点,但当有扰动时,控制效果不理想。针对该问题,本文设计了一阶非线性自抗扰控制器来改进传统的控制策略,包括利用扩张状态观测器将外界扰动和系统内部扰动归结为总扰动,然后利用非线性反馈控制进行控制。其仿真结果表明当系统发生扰动时,改进后的控制策略较原控制策略具有更强的鲁棒性,控制效果理想。最后,由于传统PI结合矢量控制在DFIG空载并网并发生系统扰动时控制效果不理想,因此,本文设计出一阶非线性自抗扰控制器来改进该控制策略。利用Matlab/Simulink软件搭建了该改进型控制策略下变速恒频双馈风力发电系统空载并网的仿真模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,本文所采用的自抗扰控制,能够完成发电系统的空载并网运行、实现输出有功功率、无功功率的独立调节。自抗扰控制方案与PI控制方案相比,具有更好的动态响应性能。
杜继伟[10]2007年在《含静止无功补偿器的电力系统非线性协调滑模控制研究》文中认为随着电力电子技术、微处理技术和控制技术的发展，柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System—FACTS)的出现，为提高电力系统传输容量和改善电力系统稳定性提供了新的控制方法或手段。静止无功补偿器(static Var compensator—SVC)作为FACTS家族的成员之一，在提高电力系统传输容量和改善电力系统稳定性方面已取得可喜的成绩。近年来，越来越多的FACTS控制器被加入电力系统来实现电力系统性能的改善。同时，这些控制器也增加了电力系统的复杂性、不确定性。另外FACTS控制器与励磁控制系统、FACTS控制器与汽门控制系统、FACTS控制器与FACTS控制器等这些控制行为之间的相互影响和协调作用也变得更加明显。所以，对这些控制器与系统本身构成的一个典型多输入非线性动态系统，必须采取快速、可靠、鲁棒性强的先进协调控制方法，以确保系统能安全稳定运行。因此，本文主要研究了含静止无功补偿器电力系统的非线性协调滑模控制的有关问题，其主要内容有：一、概要总结FACTS技术，特别地介绍了静止无功补偿器(static Var compensation-SVC)的基本结构和原理；深入分析静止无功补偿器在电力系统中作用或功能；详细地阐述了静止无功补偿怎样提高电力系统稳态输送能力、改善暂态稳定、增强系统阻尼、缓解系统的次同步振荡、预防或控制电压的波动、优化直流输电系统的性能等。二、介绍了微分几何理论的基本概念，以及分别分析了单输入单输出、多输入多输出系统的精确线性化的条件、线性化的过程；介绍了变结构控制的基本概念和原理，以及其控制器的设计过程和方法；最后再总结分析了变结构控制抖动原因和减弱抖动的方法等。叁、首先分析具有静止无功补偿器(SVC)的单机无穷大系统的数学模型，并利用微分几何理论进行精确线性化，得出了伪线性系统模型；再采用具有饱和函数的准滑模控制方法设计了SVC和励磁的协调控制器；最后对设计的控制系统进行了MATLAB仿真试验，并与非线性最优控制方法进行了比较。四、考虑SVC、汽门与励磁的单机无穷大系统数学模型，对此系统模型能否精确线性化进行了论证；并进一步精确线性化，得出叁输入叁输出的伪线性系统；然后，把伪线性系统划分为叁个子线性系统，第一个子系统采用了具有李雅普诺夫直接法的滑模控制设计，另外两个采用了线性极点配置法的滑模控制器设计；最后，对设计的SVC、汽门与励磁的协调滑模控制器进行了仿真研究，并与常规线性控制、非线性最优控制分别进行了比较，取得了较好的控制效果。五、建立了可控串联补偿器(TCSC)、SVC、汽门与励磁的单机无穷大系统数学模型，并对数学模型进行了精确线性化，得出了伪线性系统；然后对四输入四输出伪线性系统采用了最终滑动模态的控制方法设计了系统协调控制器；最后对设计的控制系统进行了仿真研究，验证了TCSC和SVC对电力系统稳定性的改善。
参考文献：
[1]. 非线性跟踪—微分器在VaR中的应用研究[D]. 张敏. 湘潭大学. 2004
[2]. 证券的收益和风险度量方法与证券组合的优化模型研究[D]. 屠新曙. 天津大学. 2002
[3]. 载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究[D]. 汤勇刚. 国防科学技术大学. 2007
[4]. 数据驱动的金融时间序列预测模型研究[D]. 张贵生. 山西大学. 2016
[5]. 飞行控制系统传感器信息融合与容错方法研究[D]. 袁燎原. 西北工业大学. 2015
[6]. 基于自抗扰控制策略的SVC在风电系统中的应用研究[D]. 于阳. 天津理工大学. 2012
[7]. 级联H桥SVG电流环先进控制策略研究[D]. 于雁南. 哈尔滨工业大学. 2017
[8]. 基于级联多电平逆变器的STATCOM及其控制策略研究[D]. 许湘莲. 华中科技大学. 2006
[9]. 变速恒频双馈风力发电机并网控制策略研究[D]. 田永贵. 西南交通大学. 2015
[10]. 含静止无功补偿器的电力系统非线性协调滑模控制研究[D]. 杜继伟. 西南交通大学. 2007
标签：数学论文; 宏观经济管理与可持续发展论文; 无功补偿原理论文; 仿真软件论文; 线性系统论文; 非线性论文; 传感器技术论文; 载波频率论文; 动态模型论文; 人工智能论文; spwm论文;