Flatness-Based Feedback Linearization of A Synchronous Machine Model With Static Excitation And Fast Turbine Valving

Abstract

This paper focuses attention on the concept of flatness-based feedback linearization and its practical application to the design of an optimal transient controller for a synchronous machine. The feedback linearization scheme of interest requires the generation of a flat output from which the feedback control law can easily be designed. Thus the computation of the flat output for reduced order model of the synchronous machine with simplified turbine dynamics is hereby presented. The corresponding linearized compensator is derived as well as the nonlinear controller for transient stabilization of a synchronous machine subjected to large disturbances. The transient behavior of a single machine equipped with the so designed nonlinear controllers feeding an infinite bus is illustrated via simulation in Matlab environment. The results obtained for transient disturbances on the single machine infinite bus system (SMIBS) are presented and compared with other control algorithms to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.

Sensorless Control of Distributed Power Generators With the Derivative-Free Nonlinear Kalman Filter

“…The design of nonlinear observers for estimating the nonmeasurable parameters of electric power generators and subsequently for using the estimated variables in control loops has been studied in [31]- [34]. It has been shown that estimation of the complete state vector of the power generator is possible through processing of encoder measurements of the rotor's turn angle.…”

About the applicability of flat systems theory in analysis and control of nonlinear systems

“…Ngoài ra, hệ tuyến tính điều khiển được như trên còn là hệ phẳng có dạng mô hình Brunovsky (18) với vector hàm F F F(ξ), ξ = (y y y, y y y (1) ), y y y (2) , ...) T vô hạn chiều thỏa mãn tính chất khá đặc biệt là F F F(y y y, y y y (1) , ...) = (y y y, y y y (1) ), y y y (2) , ...)…”

“…Để gợi ý cho việc đi tìm tín hiệu ra phẳng, các tài liệu [9][10][11][12][13][14][15] đã cung cấp một số tính chất của tín hiệu ra phẳng y y y, nhưng cũng không có nhiều ý nghĩa ứng dụng, chẳng hạn như các gợi ý rằng số phần tử của tín hiệu ra phẳng phải bằng số tín hiệu vào u u u của hệ, hoặc hệ phi tuyến phẳng (17) là hệ tương đương Lie-Backlund với hệ cơ sở, tức là hệ (19) có tín hiệu ra phẳng y y y và mô hình Brunovsky (20) của nó thỏa mãn G G G( y y y , y y y (1) , ...) = ( y y y (1) , y y y (2) , y y y (3) , ...) mà thực chất, như [21] đã chứng minh, nó chính là hệ quả suy ra được từ tính điều khiển được của hệ tuyến tính (22). Những tài liệu nghiên cứu hệ phẳng trên đều chỉ có thể an ủi người sử dụng với nhận định rằng số các hệ phẳng trong thực tế là rất nhiều.…”

Sliding Mode Control of a Stand-Alone Wound Rotor Synchronous Generator

“…The control of the machine connected to an infinite bus using H ∞ techniques [12], advanced linear control techniques [44], feedback linearization [3], passivity based control [62] and variable structure model reference adaptive control [22] were also studied.…”