State feedback predictive control for nonlinear hydro-turbine governing system

The present work introduces a novel predictive control strategy for the analysis of the dynamic performance of hydro-turbine governing systems based on fuzzy logic. Firstly, a six-dimensional nonlinear dynamic model of the system is defined. The defined model is applied to a realistic case-study, aiming to investigate the dynamic behavior of the system. In order to deal effectively with the nonlinearity of the system under study, the Takagi–Sugeno fuzzy approach is adopted. The results demonstrated through the use of the discrete Lyapunov function and Schur complements of matrices suggest that the closed-cycle control system can achieve a global asymptotic stability state. The second part focuses on the quantification of the impact of sudden changes in operating conditions on the overall performance. The numerical results indicate that the proposed predictive control method can ensure the performance of the system to be reliable and robust to external inferences. In addition to this, the approach proposed has unquestionable advantages over the traditional proportional–integral–derivative and model predictive controllers with regard to nonlinear systems applications

Passivity - Based Control and Stability Analysis for Hydro-Solar Power Systems

Los sistemas de energía modernos se están transformando debido a la inclusión de renovables no convencionales fuentes de energía como la generación eólica y fotovoltaica. A pesar de que estas fuentes de energía son buenas alternativas para el aprovechamiento sostenible de la energía, afectan el funcionamiento y la estabilidad del sistema de energía, debido a su naturaleza inherentemente estocástica y dependencia de las condiciones climáticas. Además, los parques solares y eólicos tienen una capacidad de inercia reducida que debe ser compensada por grandes generadores síncronos en sistemas hidro térmicos convencionales, o por almacenamiento de energía dispositivos. En este contexto, la interacción dinámica entre fuentes convencionales y renovables debe ser estudiado en detalle. Para 2030, el Gobierno de Colombia proyecta que el poder colombiano El sistema integrará en su matriz energética al menos 1,2 GW de generación solar fotovoltaica. Por esta razón, es necesario diseñar controladores robustos que mejoren la estabilidad en los sistemas de energía. Con alta penetración de generación fotovoltaica e hidroeléctrica. Esta disertación estudia nuevas alternativas para mejorar el sistema de potencia de respuesta dinámica durante y después de grandes perturbaciones usando pasividad control basado. Esto se debe a que los componentes del sistema de alimentación son inherentemente pasivos y permiten formulaciones hamiltonianas, explotando así las propiedades de pasividad de sistemas eléctricos. Las principales contribuciones de esta disertación son: una pasividad descentralizada basada control de los sistemas de control de turbinas hidráulicas para sistemas de energía de múltiples máquinas para estabilizar el rotor acelerar y regular el voltaje terminal de cada sistema de control de turbinas hidráulicas en el sistema como, así como un control basado en PI pasividad para las plantas solares fotovoltaicas

Passivity - Based Control and Stability Analysis for Hydro-Solar Power Systems

Los sistemas de energía modernos se están transformando debido a la inclusión de renovables no convencionales fuentes de energía como la generación eólica y fotovoltaica. A pesar de que estas fuentes de energía son buenas alternativas para el aprovechamiento sostenible de la energía, afectan el funcionamiento y la estabilidad del sistema de energía, debido a su naturaleza inherentemente estocástica y dependencia de las condiciones climáticas. Además, los parques solares y eólicos tienen una capacidad de inercia reducida que debe ser compensada por grandes generadores síncronos en sistemas hidro térmicos convencionales, o por almacenamiento de energía dispositivos. En este contexto, la interacción dinámica entre fuentes convencionales y renovables debe ser estudiado en detalle. Para 2030, el Gobierno de Colombia proyecta que el poder colombiano El sistema integrará en su matriz energética al menos 1,2 GW de generación solar fotovoltaica. Por esta razón, es necesario diseñar controladores robustos que mejoren la estabilidad en los sistemas de energía. Con alta penetración de generación fotovoltaica e hidroeléctrica. Esta disertación estudia nuevas alternativas para mejorar el sistema de potencia de respuesta dinámica durante y después de grandes perturbaciones usando pasividad control basado. Esto se debe a que los componentes del sistema de alimentación son inherentemente pasivos y permiten formulaciones hamiltonianas, explotando así las propiedades de pasividad de sistemas eléctricos. Las principales contribuciones de esta disertación son: una pasividad descentralizada basada control de los sistemas de control de turbinas hidráulicas para sistemas de energía de múltiples máquinas para estabilizar el rotor acelerar y regular el voltaje terminal de cada sistema de control de turbinas hidráulicas en el sistema como, así como un control basado en PI pasividad para las plantas solares fotovoltaicas

Nonlinear Predictive Control of a Hydropower System Model

A six-dimensional nonlinear hydropower system controlled by a nonlinear predictive control method is presented in this paper. In terms of the nonlinear predictive control method; the performance index with terminal penalty function is selected. A simple method to find an appropriate terminal penalty function is introduced and its effectiveness is proved. The input-to-state-stability of the controlled system is proved by using the Lyapunov function. Subsequently a six-dimensional model of the hydropower system is presented in the paper. Different with other hydropower system models; the above model includes the hydro-turbine system; the penstock system; the generator system; and the hydraulic servo system accurately describing the operational process of a hydropower plant. Furthermore, the numerical experiments show that the six-dimensional nonlinear hydropower system controlled by the method is stable. In addition, the numerical experiment also illustrates that the nonlinear predictive control method enjoys great advantages over a traditional control method in nonlinear systems. Finally, a strategy to combine the nonlinear predictive control method with other methods is proposed to further facilitate the application of the nonlinear predictive control method into practice