[发明专利]燃气轮机发电机组的鲁棒自适应控制器

权利要求书

1.燃气轮机发电机组的鲁棒自适应控制器，其特征在于：该控制器的设计方法如下：

S1：建立孤岛模式下燃气轮机发电系统的数学模型如下：

其中、i＝1,2,3、g_i表示第i个控制器增益、g₄(x)表示第4个控制器增益、θ_i^T表示第i个参数矩阵、θ₄^T表示第4个参数矩阵、为第i个非线性函数、为第4个非线性函数、u为系统的设计控制输入、y为系统输出、x₁表示燃气轮机转速ω、x₂为进入涡轮气体流量W_f2、x₃为燃烧室燃料流量W_f3x₄为经过阀门调整后进入的燃料量W_f4、x(t)＝[x₁,…,x₄]^T∈R⁴为状态矩阵；

S2：引入健康因子ρ(t)，表示如下公式(1)改写为公式(2-1)：

其中，△_i表示第i个时变未知扰动项、△₄表示第4个时变未知扰动项，u_a为系统实际输入；

u_a＝ρ(t)u； (2-2)

其中，u为系统的设计控制输入，ρ(t)代表执行器的健康因子，0<ρ(t)<1；

S3：动态面设计，引入坐标变换如公式(3-1)和(3-2)：

z₁＝x₁-y_d； (3-1)

z_i＝x_i-α_if,i＝2,3,4； (3-2)

其中，y_d为转速参考值，α_if为一阶滤波器；

定义误差面如公式(3-3)：

y_i＝α_if-α_i-1,i＝2,3,4； (3-3)

α_i为虚拟控制器如公式(3-4)：

其中，ξ_i表示滤波参数，ξ_i>0，且α_if(0)＝α_i-1(0)；

S4：设计鲁棒自适应控制器如下所示：

当i＝1时，虚拟控制器设计如公式(4-1)至公式(4-3)所示：

α₁＝N(ζ₁)η₁； (4-1)

当i＝2,3时，虚拟控制器设计如公式(5-1)至公式(5-3)所示：

α_i＝N(ζ_i)η_i； (5-1)

当i＝4时，系统的鲁棒自适应控制器设计如公式(6-1)至公式(6-3)所示：

u＝N(ζ₄)η₄； (6-1)

其中，k_i＝k_i0+2,k_i0>0,i＝1,2,3；k₄>0；和分别为θ_i、b_i的估计值，i＝1,2,3；和分别为θ₄、b₄的估计值；b_iψ_i表示扰动的最大绝对值，其中，b_i为未知常数，ψ_i表示非负的光滑函数，i＝1,2,3,4；φ_i表示非线性函数，i＝1,2,3,4；ε_i为大于零的数，i＝1,2,3,4；ζ(t),N(ζ_i)是定义在[0,t_f)上的光滑函数，N(ζ_i)是Nussbaum型函数，i＝1,2,3,4。