保性能和鲁棒H∞的燃料电池网络化控制

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近年来智能电网概念的出现和发展对电网提出了更多更高的要求,传统的集中式供电的弱点也变得愈发明显。为了增加能源供应的多样化,增强电网的鲁棒性,可再生能源以及分布式能源DER(Distributed Energy Resources)技术越来越受到关注。燃料电池(Fuel Cell)具有清洁、高效、可模块化等优点使其成为DER中一种重要的发电技术。分布式能源的使用必然导致控制的分散,在此背景下,研究燃料电池的网络控制策略具有一定的现实意义。为此,本文做了如下工作:  本文首先给出了网络控制系统(NCS)的概述,介绍了网络控制系统的基本理论、存在的问题和目前在智能电网中的应用现状,说明了分布式能源发电的背景和研究燃料电池网络控制的意义。总结了带有随机短时延网络控制系统的建模方法,针对不同的节点驱动方式,建立了不同的网络控制系统模型。  其次,对于存在网络诱导短时延的情形下,考虑燃料电池系统具有状态不可测量的状况,以及实际控制系统对控制输入有约束的问题,设计了一个带观测器的输入受限保性能控制器,将其用于燃料电池系统的控制上,取得了较理想的工作效果,通过仿真验证了算法的有效性。  再次,针对一个同时存在时延、丢包和扰动的网络控制系统,根据系统是否丢包将系统建模为一个包含两个子系统的切换系统,对每个子系统则分别利用代数方法进行建模,并将系统中时延的不确定性转化为线性离散系统参数的不确定性;然后利用提出的基于线性矩阵不等式的鲁棒H∞控制律设计方法,设计出相应的状态反馈控制器,将其用于燃料电池的网络控制上,取得了较好的控制效果。  最后对本文所做的工作进行了总结,并对需要进一步研究的工作给出了建议。
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