基于模糊观测器的多机耦合电力系统H_∞跟踪控制窦春霞，吴忠强（燕山大学电气工程学院，河北省秦皇岛市066004）摘要：将多机耦合电力系统的每个单机子系统用一系列模糊逻辑模型逼近，每个模糊逻辑模型代表子系统在特定运行点的局部线性化模型，并采用模糊观测器来估计子系统的状态。基于该系列带有观测器的模糊模型，采用H_∞模糊跟踪控制方法实现了多机耦合电力系统的稳定跟踪控制，并用线性矩阵不等式的凸优化方法求解控制器参数，以确保系统的全局渐近稳定性。仿真验证了方案的有效性。
关键词：模糊观测器；电力系统；H_∞模糊跟踪控制；线性矩阵不等式（LMI）1引言
随着大规模电力系统的不断涌现，电力电子技术在电力系统中的广泛应用，电力系统已成为一个巨维数、强耦合的非线性系统，难以建模，因而对电力系统的控制提出了更高的要求和挑战。尽管电力系统的控制问题日益引起研究者们的关注^[1]，但对更为复杂的电力系统控制，如多机耦合电力系统跟踪控制的研究，相关报道还较少。近年来，现代控制理论中的一些非线性控制方法，如自适应控制、滑模控制和非线性H_∞控制等被引入到电力系统控制中，但仍难以解决多机耦合的非线性电力系统的稳定控制问题^[2-4]。
模糊领域的研究发现，非线性系统能很好地用T-S模糊线性模型逼近，因而引起了研究者们的兴趣^[5,6]，但用T-S模糊模型实现多机电力系统的跟踪控制的报道更少。
鉴于上述原因，本文将多机耦合电力系统的每个单机子系统用一系列T-S模糊模型线性化，并用模糊观测器来估计子系统中不可测的状态变量，在此基础上设计了多机耦合电力系统的H_∞模糊跟踪控制器^[7,8]。通过两机耦合电力系统的仿真研究，验证了方案的有效性。
2多机耦合电力系统的模糊模型
考虑n台电机耦合的电力系统
第i个单机子系统的控制矢量和外界扰动矢量；y_i(t)和v_i(t)分别为第i个单机子系统的输出矢量和测量噪声矢量；f_i(^.)和g_i(^.)均为光滑的矢量场。
基于式(1)设计多机耦合非线性系统的全局稳定控制器很困难。然而，耦合系统的单机子系统可以表示成一系列局部线性化模型¾¾T-S模糊模型，该模型被描述成“if-then”模糊规则。
若模糊化采用单点模糊集合，解模糊采用加权平均法，则第i子系统模型为
考虑到子系统状态的不可测性，设有模糊状态观测器为
第i个单机子系统状态观测器的状态矢量估计值、输出矢量估计值和增益矩阵。
解模糊得状态观测器为
多机耦合电力系统的状态观测器可表示为
3多机耦合电力系统的H_∞跟踪控制
设模糊控制器为
考虑初始条件，H_∞性能指标可重写为
4仿真研究
从第i台电机的状态方程可以看出：电力系统模型不仅具有非[1][2]下一页