【正文】 系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成軟件包。它可以處理的系統(tǒng)包括線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。在 SIMULINK 提供了友好的圖形用戶界面 (GUI)，模型通過用模塊組成的框圖來表示，只需要鼠標(biāo)拖動的方法便能迅速地建立起系統(tǒng)框圖模型，甚至不需要編寫一行代碼，用戶的建模就像是傳統(tǒng)地在紙上用筆來畫一樣容易。它和 MATLAB 的無縫結(jié)合使得用戶可以利用 MATLAB 豐富的資源，建立仿真模型。 使用 SIMULINK 可以很容易地使用框圖創(chuàng)建系統(tǒng)的模型，或者是修改舊的模型。在模型創(chuàng) 建以后，用戶可以通過 SIMULINK 的菜單命令或 MATLAB 的命令窗口輸入命令對它進(jìn)行仿真。通過 Scope 模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進(jìn)行的同時，可以觀察仿真結(jié)果。除此之外，用戶還可以隨時修改參數(shù)，實(shí)時觀察系統(tǒng)行為的變化。 電力系統(tǒng)模塊庫 PSB(Power System Block)以 Simulink 為運(yùn)算環(huán)境，涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型。它由以下六個子模塊庫組成：①電源模塊庫，②基本元件模塊庫，③電力電子模塊庫，④電機(jī)模塊庫，⑤連續(xù)模塊庫，⑥測量模塊 庫。在這六個模塊庫的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要還可以組合、封裝出常用的更為復(fù)雜的模塊，添加到所需模塊庫中去。 4． 2 線性最優(yōu)最優(yōu)控制器模型 在 SIMULINK 環(huán)境下搭建線性最優(yōu)勵磁控制器模型如圖 41 所示。 圖 41 線性最優(yōu)勵磁控制器模型 本模型 以機(jī)端電壓、發(fā)電機(jī)的有功功率和機(jī)端頻率為狀態(tài)量，以機(jī)組勵磁電壓為控制量 。主要 由兩個部分組成： 第一部分是狀態(tài)量的測量 (標(biāo)么值 )和濾波部分 。 Vd 和 Vq 是發(fā)電機(jī)端電壓的 d 軸和 q軸分量，由函數(shù)功能模塊將其轉(zhuǎn)換為端電壓 Vt； 機(jī) 端電壓 Vt、發(fā)電機(jī)有功功率 PG和發(fā)電機(jī)機(jī)端頻率 f (等于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 ω)的經(jīng)測量環(huán)節(jié)后，得到相應(yīng)狀態(tài)量的瞬時值。 PG和 f 分別經(jīng)積分環(huán)節(jié)后，得到相應(yīng)狀態(tài)量的平均值； V0 是機(jī)端電壓給定值， V0＝ 1。考慮到勵華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 磁系統(tǒng)的響應(yīng)時間很快，因此各測量環(huán)節(jié)時間常數(shù)取值為 ，積分環(huán)節(jié)系數(shù)取值為。 第二部分是線性最優(yōu)控制部分。勵磁控制器根據(jù)機(jī)組當(dāng)前工況，確定各最優(yōu)反饋增益系數(shù)。然后，確定最優(yōu)控制量為： fvwtpeV k P k k V?? ? ? ? ? ? ? 4． 3 單機(jī)無窮大系統(tǒng)仿真模型 在 SIMULINK 環(huán)境下搭建單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型如圖 42 所示。 圖 42 單 機(jī)無窮大系統(tǒng)模型 其中 Synchronous Machine 為同步發(fā)電機(jī)，它通過一升壓變壓器接入無窮大系統(tǒng)中。Excitation System 即是所設(shè)計(jì)的多變量線性最優(yōu)勵磁控制系統(tǒng)。系統(tǒng)側(cè) 1s 時 發(fā)生 瞬時性三相短路故障 (3Phase Fault)， 切除，考察 此勵磁控制系統(tǒng)的工作情況。 圖 43 線性控制器下機(jī)端電壓變化曲線 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 44 線性控制器下勵磁電壓變化曲線 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和勵磁電壓的變化曲線如圖 43 和圖 44 所示?？梢钥闯?， 所設(shè)計(jì)的線性 最優(yōu)勵磁控制器具有良好的暫 態(tài)過渡特性和良好 電壓 調(diào)節(jié)特性。 4． 4 仿真結(jié)果分析 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)采用線性最優(yōu)控制能較大地改善和提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)運(yùn)行點(diǎn)附近， Q 值在較大范圍內(nèi)變化時，系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)輸出影響差別并不大。該控制器是在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)固定的條件下設(shè)計(jì)的，因?yàn)橄到y(tǒng)參數(shù)一旦發(fā)生變化，將直接影響最優(yōu)反饋增益的改變，所以有它的局限性。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 總結(jié) 本文借鑒線性最優(yōu)控制理論應(yīng)用于勵磁控制系統(tǒng)的研究成果，主要進(jìn)行了線性最優(yōu)勵磁控制器的設(shè)計(jì)和仿真。 首先介紹了勵磁控制的發(fā)展及現(xiàn)狀，著重介紹了最優(yōu)控制理論，尤其是線性最優(yōu)控制理論這一分支，針對電力系統(tǒng)這一特定 對象，根據(jù)最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)需要選擇了二次型性能指標(biāo)，隨后介紹決定一般閉環(huán)控制系統(tǒng)最優(yōu)控制規(guī)律的 海米爾登－龐特亞金方程 (簡稱 HP 方程 )的推導(dǎo)過程。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推導(dǎo)出線性定?？刂葡到y(tǒng)在采用二次型性能指標(biāo)情況下的最優(yōu)化條件，并給出了線性最優(yōu)勵磁控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟。 然后按照前面介紹的設(shè)計(jì)步驟，在 MATLAB 環(huán)境下計(jì)算得出最優(yōu)反饋增益，隨后在SIMULINK 環(huán)境下建立單機(jī)無窮大系統(tǒng)線性模型，搭建和引入了線性最優(yōu)勵磁控制模型，隨后對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)，通過仿真對所設(shè)計(jì)的勵磁控制器進(jìn)行了分析。 本文所設(shè)計(jì)的 最優(yōu)勵磁控制器主要是對于單機(jī)無窮大系統(tǒng)進(jìn)行仿真，在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)更多地考慮多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的情況；另外該控制器是基于某一運(yùn)行點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)改變后，該控制器的性能肯定會受到影響。 本人能力有限，文中會有很多不足之處，希望得到各位老師的指教。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 致謝 本文是在劉興杰老師的悉心指導(dǎo)下完成的。劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神給學(xué)生留下了深刻的印象，并將使學(xué)生受益終身。值此論文完成之際，謹(jǐn)向劉老師表示崇高的敬意，衷心感謝對我的關(guān)心和指導(dǎo)。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 參考文獻(xiàn) 1 盧強(qiáng) ,王仲鴻 ,韓英鐸 .輸電系統(tǒng)最優(yōu)控制 .北京 :科學(xué)出版社 ,1982 2 楊冠城 .電力系統(tǒng)自動裝置原理 .北京 :水利電力出版社 ,1995 3 商國才 .電力系統(tǒng)自動化 ,天津大學(xué)出版社 ,1999 4 李文 ,梁昔明 ,龍祖強(qiáng) .最優(yōu)控制理論的發(fā)展與展望 .廣東自動化與信息工程 ,2021,(1):1～ 4 5 袁亞湘 ,孫文瑜 .最優(yōu)化理論與方法 .北京 :科學(xué)出版社 ,1997 6 解可新 ,韓立興 ,林友聯(lián) .最優(yōu)化方法 .天津大學(xué)出版社 ,1996 7 周志堅(jiān) ,毛宗源 .一種最優(yōu)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 .控制與決策 2021,15(3):358360 8 曹潔 ,周鵬 ,陳希平 .基于遺傳算法的 LQ 控制器的權(quán)值優(yōu)化．工業(yè)儀表 與自動化裝置 ,2021,1:68 9 王勛先 ,韓曾晉 ,何克忠 .感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的魯棒最優(yōu)控制 .控制理論與應(yīng)用 ,2021,17(2):226230 10 彭詠龍 ,王仁洲 ,柳焯 .同步發(fā)電機(jī)勵磁控制研究綜述 .電力情報(bào) ,1996,(4):1～ 5 11 Yu Y N et. 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