基于MATLAB的H∞LMI双馈风力发电系统鲁棒控制器设计

资 源 简 介

本项目运用MATLAB实现H∞控制与线性矩阵不等式（LMI）方法，为双馈感应发电机（DFIG）设计鲁棒控制器，有效抑制电网波动与机械扰动，提升系统在复杂工况下的稳定性与抗干扰性能。

详 情 说 明

基于H∞LMI的DFIG风力发电系统鲁棒控制器设计与仿真

项目介绍

本项目针对双馈感应发电机（DFIG）风力发电系统，采用H∞鲁棒控制理论与线性矩阵不等式（LMI）优化方法，设计了一套能够有效抑制电网电压波动和机械转矩扰动的控制器。通过建立DFIG的高阶非线性模型，将其在平衡点附近线性化，并转化为标准H∞控制问题框架。利用LMI技术求解控制器参数，确保系统在参数不确定性和外部扰动下保持稳定运行，同时实现最大风能捕获目标。项目完成了从系统建模、控制器综合、稳定性证明到动态性能仿真的全流程验证。

功能特性

• 鲁棒稳定性：基于H∞性能指标，保证系统在模型不确定性和外部扰动下的内在稳定性
• 扰动抑制：有效抑制电网电压跌落、波动以及机械转矩扰动对系统输出的影响
• 最大功率点跟踪：维持风能转换系统在最佳叶尖速比附近运行，实现风能捕获最大化
• 多目标优化：通过LMI框架同时处理性能鲁棒性和稳定鲁棒性要求
• 全面验证：提供Lyapunov稳定性理论证明和时域动态仿真双重验证手段

使用方法

1. 参数配置：编辑参数配置文件，输入DFIG电气参数（定转子电阻、电感、互感等）、风力机机械参数（惯性系数、桨距角等）以及运行工况数据
2. 系统建模：运行建模脚本，生成DFIG在d-q坐标系下的状态空间模型
3. 控制器设计：执行LMI优化求解程序，综合满足H∞性能指标的鲁棒控制器
4. 稳定性分析：运行分析模块，验证闭环系统Lyapunov稳定性并计算稳定裕度
5. 性能仿真：在多种扰动场景下进行时域仿真，评估控制器动态性能和鲁棒性

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2020a或更高版本
• 必要工具箱：Control System Toolbox，Robust Control Toolbox，LMI Control Toolbox
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上用于大型LMI问题求解

文件说明

主程序文件实现了项目核心功能流程，包括系统动态模型的构建、工作点的线性化处理、广义被控对象的集成、基于线性矩阵不等式的H∞控制器综合算法、闭环系统配置与稳定性验证模块，以及多种扰动场景下的时域仿真与性能分析功能。该文件通过模块化设计将控制器设计与性能验证有机结合，为DFIG风力发电系统提供完整的鲁棒控制解决方案。