CAREER: Nonlinear Analyses and Robust Control of Interactive Power Networks
职业:交互式电力网络的非线性分析和鲁棒控制
基本信息
- 批准号:0239131
- 负责人:
- 金额:$ 40万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2003
- 资助国家:美国
- 起止时间:2003-02-01 至 2009-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Reliable interactive power networks (IPN), with applications ranging from FACTS and distributed power generation to naval ships and telecommunications, constitute one of the pillars of foundation of our socio-economic progress and security. IPN are characterized by hybrid dynamics, nonlinearities, multi-dimensionalities, and multiple time scales. Conventional approaches to modeling, analysis, and control of IPN using smooth averaged models are not always adequate and in many cases yield inaccurate results.This proposal addresses these inadequacies and has four objectives: (a) develop a theoretical underpinning of IPN to realize a unified hybrid-modeling framework (UHMF); (b) nonlinear analyses of IPN using the UHMF to predict instabilities (leading to failures) due to complex inter- and intra-network interactions, hybrid dynamics, parametric variations, and disturbance propagations; (c) develop robust hybrid controllers (beyond the realm of traditional feedback control) in an optimal and anticipatory framework to stabilize the dynamics of the IPN in the presence of destabilizing influences and identify impending and incipient failures by establishing thresholds for instabilities; and (d) develop efficient and robust algorithms to analyze the dynamics of IPN, validate the predictions of nonlinear analyses and the effectiveness of control using existing off- and on-line simulations on virtual test beds, ultimately leading to experimental verifications on a scaled prototype. On a broader note, the proposed work will promote integration of research and education, dissemination of knowledge for enhanced technical and scientific understanding, focused industry-university collaborations, cross-disciplinary growth, student and faculty involvement at local and national levels, and participation of students from under-represented and minority groups.
可靠的交互式电力网络(IPN)的应用范围从FACTS和分布式发电到海军舰艇和电信,构成了我们社会经济进步和安全的基础支柱之一。 IPN 具有混合动力学、非线性、多维度和多时间尺度的特点。使用平滑平均模型对 IPN 进行建模、分析和控制的传统方法并不总是足够的,并且在许多情况下会产生不准确的结果。本提案解决了这些不足之处,并有四个目标:(a) 开发 IPN 的理论基础,以实现统一的 IPN 模型。混合建模框架(UHMF); (b) 使用 UHMF 对 IPN 进行非线性分析,以预测由于复杂的网络间和网络内相互作用、混合动力学、参数变化和扰动传播而导致的不稳定性(导致故障); (c) 在最优和预期框架中开发鲁棒的混合控制器(超出传统反馈控制的范围),以在存在不稳定影响的情况下稳定IPN的动态,并通过建立不稳定阈值来识别即将发生和初期的故障; (d) 开发高效、鲁棒的算法来分析 IPN 的动态,使用虚拟试验台上现有的离线和在线仿真来验证非线性分析的预测和控制的有效性,最终在比例原型上进行实验验证。从更广泛的角度来看,拟议的工作将促进研究和教育的融合,传播知识以增强技术和科学理解,重点行业与大学的合作,跨学科发展,地方和国家层面的学生和教师的参与以及来自代表性不足和少数群体的学生。
项目成果
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