区间观测器及其在风电控制系统中的应用

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1、１Ｉ中图分类号：ＴＰ３９１ＪＬ学校化巧：１０８５６＾学号：Ｍ０１０２１３１巧心狀Ｗ識Ｉ？Ｉｄｉｍｍｅｒ．；硕±学位论文ＩＭ，ａｓ１；ｅｒｓＴｈｅｓｉｓＩ论文题目区间观测器及其在风电控制系统中Ｉ賊用＾欄电子工程专业吴锐作者姓名指导教师＾完成日期１５１２月２０年Ｉ中图分类号！ＴＰ３９１学校代码：１０８５６学号；Ｍ０１０２１３１３７上海工程技术大学硕±学位论文区间观测器及其在风电控制系统中的应用作者姓名；吴锐指导教师

2、；章伟专业：机械电子工程学院：机械工程学院申请学位；工学硕壬完成时间：２０１５年１２月评阅人：參猶！制；‘城傲後；答辩委员会主席：基语木嫩旅；成员：《《茲乙哀嫩始城／必教成UniversityCodeL:10856StudentID:M010213137INTERVALOBSERVERANDTHEAPPLICATIONINWINDTURBINECONTROLSYSTEMCandidate:WuRuiSupervisor:ZhangWeiMajor:MechatronicengineeringColle

3、geofMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2015上海工程技术大学学位论文原创姓声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作。所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期；Ｗ占

4、年月曰＾上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。□，在年解密后适用本授权书。保密＿＿本学位论文属于／不保密＾＾＂＂（请在上方框内打Ｖ）＼＜之７学位论文作者签名；苗槪指导教师签名：＾曰期：７列ｉ年月曰曰期；若年３月ｆ伸ｉ＾摘要

5、长期以来，观测器设计一直是控制系统设计的一个重要专题，在工程实际中有广泛的应用。各种类型的观测器相继被提出，例如线性系统Luenberger（全维和降维）观测器、仿射系统观测器、自适应观测器以及含有未知参数的观测器等等，这些观测器设计条件是误差系统能化成不含输入的齐次方程，设计使误差系统渐近稳定，达到观测的目的。但是当系统存在不确定因素时，一般不能保证误差方程是齐次的，这时误差就不会趋向零。最近对于这类系统提出了区间观测器，并对含有不确定输入的线性系统给出了区间观测器的设计。区间观测器给出状态变化的一个范围，用不确定来解决不确定问题，体现了科学发

6、展的趋势。风力发电逐渐成为当前研究的热点，世界各地均有较大的风能储备，并且无污染，高效而环保，在当前能源危机的时代，无疑是代替不可再生资源的主要手段之一。风力发电机技术随之而发展起来，比较常见的一种风电机即为双馈感应发电机，其采用的矢量控制技术研究颇多，磁链观测技术作为矢量控制技术的必不可少的一部分，已有很多文献。但当前大部分研究如扩展Kalman滤波、自适应观测器和滑模观测器等等，都是基于齐次系统渐近稳定的方法的，并未有学者提出区间观测方法。本文旨在设计双馈感应电机的区间观测器。另外，在基于观测器的闭环控制律方面的研究中，双线性矩阵不等式（BM

7、I）的处理方法一直是一个难点，本文就此也进行了研究。首先，第一部分给出了正系统以及内部正实现的理论基础，并且基于此研究了一类线性时不变系统的区间观测器设计。第二部分研究了满足单边Lipschitz条件的非线性系统的基于观测器的控制方法，给出了闭环控制器的设计方法，研究了BMI难题的解决办法，通过Matlab仿真验证了控制器的有效性。第三部分给出了双馈感应电机的模型，讨论并给出便于本文进行区间观测器设计的电机模型，讨论了其矢量控制技术。第四部分以前序章节为基础，给出了异步电机在转速稳定时的区间观测器设计，考虑输入扰动，通过仿真实现了对转子电流上下区

8、间的观测。第五部分对本进行了总结，指出本文的局限性并给出了今后的研究方向。关键词：观测器设计，区间观测器，风力发电，矢量控制，磁链观测I