第1章引言
1.1概述
混纯现象是非线性动力系统中普遍存在的一种特殊运行状态,它始终局限于某个特定区域，并且它的运动轨迹永不重复的复杂运动状态。它不同于人们过去所了解的准周期、周期及平衡三种运动状态。它对外表现为一种无规则的运动。人们一般认为，在实际的工程应用存在混纯现象是不利的，因此对混纯研究具有极其深远的实际意义。上世纪90年代初期，我国著名的电力系统自动控制和动态学科学家卢强院士，发表专著《电力系非线性控制》，对非线性电力系统控制研究起到了非常重要的作用。互联电力系统是一种具有发生混纯现象非线性系统，正如上面所提到的，电力系统混沛现象是一种无规则的机电振荡现象。在一定程度下，会导致互联多机电力系统的解列。
在电力系统运行中，有许多关于混纯振荡现象的实例，例如文献中的所记录的1966年美国西北及西南电力系统在互联一段时间内发作6次的振荡现象，这种振荡是在以前从未遇见过的现象。在我国一些互联电力系统也多次观测到这种随机性的振荡现象。随着对混纯现象认识的不断深入，人们逐渐认识到电力系统不但具有负阻尼引起的低频振荡，而且还存在着另外一种混纯振荡现象。这种振荡现象会导致系统解列。因为混纯现象具有很强的复杂性，电力系统具有众多的不确定性因素。所以对电力系统的混纯分析和控制仍有较大的研究空间。本论文采用偏微分动力学方程、时间序列分析和非线性控制理论和方法，对电力系统混纯动态振荡现象进行分析、检测和控制。
电力系统是一种典型的非线性动力系统，采用时间序列分析方法，通过对系统状态变量进行相空间重构，检测电力系统中存在的混纯现象；并采用相关混合检测法，对待检测信号幅值进行检测。根据Lyapunov函数及自适应理论，釆用反演法，设计自适应控制器，有效消除了电力系统的混纯振荡现象。寻求新的控制算法，设计出自适应控制器，实现对电力混纯振荡系统的同步控制。最后如何釆用递推法，设计出自适应控制器并进行滤波，实现了对参数未知、外部扰动的不确定性电力系统鲁棒性自适应跟踪控制。因此，对电力系统混纯振荡分析和控制研究，具有十分重要的理论和实际意义。
1.2电力系统混沌研究
上世纪九十年代等研究了三母线电力系统的混纯现象。2000年，贾宏杰等人分析混纯产生的途径并研究了混纯与电力系统失稳之间的关系。2001年，等人研究了铁磁共振中的混纯现象。2001年，王宝华等人对混纯控制和分盆控制等若干问题的研究。2008年，王政等等人研究了电机驱动中混纯现象。电力系统的混纯振荡现象研究主要包括以下几个方面①分析电力系统混纯振荡运行状态及其机理产生过程②控制及跟踪电力混沛系统振荡现象；③利用混纯理论对电力系统经济调度运行进行优化；④利用混纯理论对电力系统负荷进行短、中期预测；⑤利用混沛理论对电气设备的状态进行检测等等。
1.4本文研究的主要内容和方法
本论文研究目的是对电力系统的非线性模型进行动力学行为分析，研究其混纯振荡产生的机理，从而达到有效抑制或消除电力系统中混沛振荡现象的目的。
1.4.1研究的主要内容
(1)本文研究主要采用基于Lyapunov理论和反演法的状态反馈控制及自适应控制相关方法，对电力系统混纯振荡现象进行抑制与控制同步。
(2)本文建立二阶及四阶的电力系统模型及直流电机驱动模型，根据非线性系统的基本理论，研究了导致电力系统出现混沛振荡产生的机理，并结合Melnikov方法研究互联双机系统混纯振荡的阈值区域、振荡条件。
(3)对非线性电力系统混沛振荡现象进行分析，研究其产生混纯的条件、判据、途径及其发展结果以及电力系统各种运行状态的关系。
(4)通过对电力系统状态量的时间序列进行相空间重构，来判别电力系统振荡现象。
(5)本文研究通过递推、自适应控制等方法，对各种情形下的电力系统振荡现象进行自适应控制，从而使电力系统中的振荡现象得到有效抑制或消除。
第2章电力系统非线性模型及其振荡分析
2.1概述
电力系统的振荡属于非线性问题，通过分析系统的性能参数，来判断系统的动力学行为。本章将在一定条件下，对电力系统的混纯现象进行分析和仿真，其结构原理示意图如图2.1所示。
第3章 电力系统混沌振荡状态检测....................................... 33-40
3.1 概述....................................... 33
3.2 时间序列数据空间重构检测....................................... 33-34
3.3 电力系统混沌振荡现象检测....................................... 34-36
3.4微弱信号幅值的检测方法 ....................................... 36-38
3.4.1 混合检测方法....................................... 36
3.4.2 互相关混沌检测方法....................................... 36-37
3.4.3 自相关混沌检测方法....................................... 37-38
3.5 高斯白噪声检测性能分析....................................... 38
3.5.1 互相关混沌混合测量方法....................................... 38
3.5.2 自相关混沌混合测量方法 ....................................... 38
本章小结....................................... 38-40
第4章 电力系统混沌振荡自适应控制....................................... 40-46
4.1 概述....................................... 40
4.2 电力系统混沌振荡消除....................................... 40-42
4.2.1 系统模型....................................... 40
4.2.2 反演自适应控制法....................................... 40-42
4.2.3 数值仿真 ....................................... 42
4.3 电力混沌振荡系统自适应同步控制....................................... 42-44
本章小结....................................... 44-46
第5章 电力系统混沌振荡自适应跟踪控制....................................... 46-50
5.1 概述....................................... 46
5.2 系统模型描述....................................... 46-47
5.3 跟踪控制器设计....................................... 47-48
5.4 数值仿真 ....................................... 48-49
结论
为了使电力系统运行可靠性进一步提高，供电质量得到一定的保证，如何分析及控制电力系统非线性振荡现象是十分必要的。过去近似线性化的控制和分析方法，如今已经很难满足研究的需要。非线性混沌是自然界中存在的普遍现象，混沌研究已是非线性科学研究的主要内容，并与其它学科存在着密切的联系，目前已成为科学领域的研究热点问题。为了进一步提高安全运行可靠性，本文在电力系统振荡现象进行分析、电力系统混沌检测和电力系统混沌仰制及同步等几个方面，进行了研究工作。本文主要包括以下几个方面的内容：
(1)研究混沌及电力系统混沌振荡现象发展史及现状.
(2)本文建立电力系统二阶及四阶非线性模型与直流电机驱动模型，利用了非线性系统的基本理论，结合Melnikov方法研究了互联双机系统混沌振荡的阈值区域与振荡条件、判据、途径及发展结果以及电力系统的稳态、分岔、混沌等之间的关系。
(3)通过对电力系统的状态量的时间序列进行相空间重构，来判别电力系统振荡现象。
(4)本文研究通过反演法、设计控制器，消除电力系统中的振荡现象，并实现了其同步控制。最后通过对未知参数不确定性电力系统进行控制，达到有效消除或跟踪电力系统中的混沌振荡现象的目的。