CN107346892A - 基于广域多信号输入分层控制的pss设计方法 - Google Patents

Abstract

基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，包括：（1）采用高精度辨识算法通过现场测量数据或非线性时域仿真直接导出系统精确的低阶线性化模型；（2）分别在全系统选择可观性及可控性均较强的多个广域信号作为控制器的反馈输入；（3）实现分层控制；（4）为各模态分别设计不同的固定时滞补偿环节，以消除广域信号时滞对于控制效果的影响；（5）将各模态控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出。本发明具有如下优点：（1）能够以最小的控制代价获得最优的阻尼效果；（2）不仅比传统控制器具有更好的控制效果与鲁棒性而且有利于工程实际。（3）能够达到更好的控制效果。（4）整体控制效果更好。

Description

基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法

技术领域

本发明涉及一种基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，属于电力系统稳定控制领域。

背景技术

在全国电网互联的大背景下，我国电网规模不断扩大，结构日趋复杂，低频振荡日益成为严重威胁电网动态安全稳定的突出问题。PSS因其结构简单经济性好且可以从源头上消除产生负阻尼的根源,目前已经成为应用最为广泛的低频振荡抑制手段。但是传统PSS自由度低、鲁棒性差，控制效果一般。

许多研究者尝试将模糊控制、自适应控制、变结构控制、粒子群算法等先进的控制理论或优化算法应用于PSS设计，这在一定程度上提高了PSS的控制效果。这些设计方法，在一定程度上均达到了优化系统阻尼、抑制低频振荡的目的，但是均属于本地控制策略，且采用单一的输入信号，所设计PSS自由度低、区域协调能力差，并不能较好的抑制系统多模态的低频振荡。

发明内容

发明目的：

本发明涉及一种基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，其目的是针对已有研究的不足，其针对系统的每一种振荡模态，分别采用留数法在全系统选择可观性及可控性均较强的多个广域信号作为控制器的反馈输入，并基于射影定理从系统状态方程出发对系统各个模态分别设计输出反馈控制器和时滞补偿环节，实现各个模态间的分层控制，将各模态控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出。

技术方案：

一种基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)采用高精度辨识算法通过现场测量数据或非线性时域仿真直接导出系统精确的低阶线性化模型；

(2)采用留数法针对不同的振荡模态，分别在全系统选择可观性及可控性均较强的多个广域信号作为控制器的反馈输入；

(3)通过带通滤波器分离系统模态，并基于射影定理对各个模态分别设计输出反馈控制器，为各个模态分别提供恰当的阻尼，实现分层控制；

(4)为各模态分别设计不同的固定时滞补偿环节，以消除广域信号时滞对于控制效果的影响；

(5)将各模态控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出。

针对多个振荡模态，分别采用多个不同广域信号输入，设计多个模态控制器，最后将各控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出；基于广域多信号输入分层控制的PSS相比传统的单一输入信号的多模块级联PSS，每个振荡模态的输入信号更优，提供的阻尼更恰当，控制器间的交互影响更小，整体控制效果更好。

对于有n台发电机组的某系统，首先采用TLS-ESPRIT算法辨识出系统中1号机组的低频振荡模态，筛选出其中的弱阻尼模态1、模态2……模态m；

对于1号机组PSS的待选广域反馈输入信号包括系统内所有发电机组的转速差Δω_i(i＝1,2,…,n)；在进行反馈信号选择时，应使反馈信号对于目标模式具有很强的控制能力；应尽量选择对于目标模式留数较大的反馈信号；

对于被控系统有

R_i＝CΦ_iΨ_iB (2)

式中，G(s)为系统传递函数；Y(s)为输出变量；U(s)为输入变量；s是拉普拉斯算子；A为状态矩阵；B为控制矩阵；C为输出矩阵；λ_i是系统特征值；R_i是特征值所对应的留数，综合反映信号对于相应模态的可控性与可观性；Φ_i和Ψ_i分别为特征值对应的左、右特征向量；

应用TLS-ESPRIT算法进行系统振荡模态辨识时，可以直接辨识出系统的传递函数，通过“系统传递函数”与“系统状态空间描述”之间的转换关系即得到矩阵A、B、C；随后即可计算出其左、右特征向量；

在系统进入稳态运行后，对其施加不影响系统线性化条件的小幅值扰动；以1号机组励磁电压参考信号低幅值阶跃扰动Δu_ref为输入信号，以系统中各台发电机转子角速度增量Δω_i为输出，分别得到各发电机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压的降阶模型：1号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₁₁、2号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₂₁、……n号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G_n1；根据所辨识的传递函数，按照式(1)分别计算出其留数如表1所示；

表1广域反馈信号留数辨识结果

根据表1，对于模态1留数R_1i较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_i作为模态1的广域反馈输入信号；同理，对于模态2留数R_2j较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_j作为模态2的广域反馈输入信号；……；对于模态m留数R_mk较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_k作为模态m的广域反馈输入信号；

不同控制通道的广域信号输入分别通过留数法在全系统寻优获得；控制器的滤波环节采用Butterworth滤波器；

根据表1辨识结果，振荡模态1选择Δω_i为广域反馈信号，振荡模态2选择Δω_j为广域反馈信号，……,振荡模态m选择Δω_k为广域反馈信号；以直流系统整流侧定电流控制信号的低幅值阶跃扰动为输入，1号机组频率偏差为输出，采用TLS-ESPRIT算法辨识出m个振荡模态频率作为控制器输入时，所对应的系统传递函数为：G_1i、G_1j、……、G_1k；

根据辨识出的不同模态下的系统传递函数，分别选择闭环系统的期望特征值，利用阿克曼公式求得相应的状态反馈增益向量K_mod1、K_mod2、……、K_modm；

基于状态反馈向量，结合射影定理和控制效果，此时求出的两种模态下控制器的传递函数G_mod1、G_mod2、……、G_modm；

对于采用广域信号的通道，时滞补偿环节采用相位补偿环节来实现，以消除信号时滞对于控制效果的不良影响，其传递函数为

将各模态分层控制的控制输出信号叠加即得到基于广域多信号输入分层控制的PSS最终控制输出信号；基于广域多信号输入分层控制的PSS即设计完成。

为了消除不同振荡模态间的影响，在控制器中加设带通滤波器，对不同的振荡模式分别设计射影控制器G_modi，抑制各模态间的相互影响，进而实现分层控制；控制器被设置在1号机组上。

本发明具有如下优点：

(1)采用广域信号作为PSS反馈输入信号，能够以最小的控制代价获得最优的阻尼效果,同时提高了控制器的自由度和区域协调能力；采用留数法在全系统选择最佳反馈信号，在有效减小计算量的同时，综合考虑了反馈信号能观性和能控性指标；广域信号传输所造成的时滞不可忽略，时滞补偿环节的设计可以有效地消除其不良影响。

(2)基于射影定理通过保留系统主导特征值，将系统全状态反馈控制器映射为低阶的输出反馈控制器，不仅比传统控制器具有更好的控制效果与鲁棒性而且有利于工程实际。

(3)利用带通滤波器分离不同振荡模态，对各个模态采用各自最优的不同广域信号输入，分别设计射影控制器，为不同频段的振荡分别提供恰当的阻尼，有助于消除控制器间的交互影响，实现了不同模态间的分层控制，能够达到更好的控制效果。

(4)基于广域多信号输入分层控制的PSS相比采用单一信号单一控制器的传统PSS，每个振荡模态的输入信号更优，提供的阻尼更恰当，控制器间的交互影响更小，整体控制效果更好。

附图说明

图1为基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法流程图

图2为基于广域多信号输入分层控制的PSS结构图。

图3为仿真模型拓扑图。

图4为传统PSS结构图。

图5为三相短路故障时，配置不同PSS时系统频率变化仿真图。

图6为直流功率提升5％时，配置不同PSS系统频率变化仿真图。

具体实施方式

一种基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)采用高精度辨识算法通过现场测量数据或非线性时域仿真直接导出系统精确的低阶线性化模型；

(2)采用留数法针对不同的振荡模态，分别在全系统选择可观性及可控性均较强的多个广域信号作为控制器的反馈输入；

(3)通过带通滤波器分离系统模态，并基于射影定理对各个模态分别设计输出反馈控制器，为各个模态分别提供恰当的阻尼，实现分层控制；

(4)为各模态分别设计不同的固定时滞补偿环节，以消除广域信号时滞对于控制效果的影响；

(5)将各模态控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出。

针对多个振荡模态，分别采用多个不同广域信号输入，设计多个模态控制器，最后将各控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出；基于广域多信号输入分层控制的PSS相比传统的单一输入信号的多模块级联PSS，每个振荡模态的输入信号更优，提供的阻尼更恰当，控制器间的交互影响更小，整体控制效果更好。

对于有n台发电机组的某系统，以其中的1号机组PSS设计为例，首先采用TLS-ESPRIT算法辨识出系统中1号机组的低频振荡模态，筛选出其中的弱阻尼模态1、模态2……模态m。

对于1号机组PSS的待选广域反馈输入信号包括系统内所有发电机组的转速差Δω_i(i＝1,2,…,n)。在进行反馈信号选择时，应尽量使反馈信号对于目标模式具有很强的控制能力。留数是反映可观性和可控性的综合性指标，能够衡量出控制器对于相应模态的影响程度。所以应尽量选择对于目标模式留数较大的反馈信号。

对于被控系统有

R_i＝CΦ_iΨ_iB (2)

式中，λ_i是系统特征值；R_i是特征值所对应的留数，综合反映信号对于相应模态的可控性与可观性；Φ_i和Ψ_i分别为特征值对应的左、右特征向量。

应用TLS-ESPRIT算法进行系统振荡模态辨识时，可以直接辨识出系统的传递函数，通过“系统传递函数”与“系统状态空间描述”之间的转换关系即可得到矩阵A、B、C。随后即可计算出其左、右特征向量。

为了进行PSS广域反馈信号选取，辨识系统中所有发电机转速偏差相对于1号机组励磁参考电压的传递函数。在系统进入稳态运行后，对其施加不影响系统线性化条件的小幅值扰动。以1号机组励磁电压参考信号低幅值阶跃扰动Δu_ref为输入信号，以系统中各台发电机转子角速度增量Δω_i为输出，分别得到各发电机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压的降阶模型：1号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₁₁、2号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₂₁、……n号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G_n1。根据所辨识的传递函数，按照式(1)分别计算出其留数如表1所示。

表1广域反馈信号留数辨识结果

根据表1，对于模态1留数R_1i较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_i作为模态1的广域反馈输入信号；同理，对于模态2留数R_2j较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_j作为模态2的广域反馈输入信号；……；对于模态m留数R_mk较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_k作为模态m的广域反馈输入信号。

为了消除不同振荡模态间的影响，在控制器中加设带通滤波器，对不同的振荡模式分别设计射影控制器G_modi，抑制各模态间的相互影响，进而实现分层控制。控制器被设置在1号机组上，其结构如图2所示。

不同控制通道的广域信号输入分别通过留数法在全系统寻优获得；控制器的滤波环节采用Butterworth滤波器；

根据表1辨识结果，振荡模态1选择Δω_i为广域反馈信号，振荡模态2选择Δω_j为广域反馈信号，……,振荡模态m选择Δω_k为广域反馈信号。以直流系统整流侧定电流控制信号的低幅值阶跃扰动为输入，1号机组频率偏差为输出，采用TLS-ESPRIT算法辨识出m个振荡模态频率作为控制器输入时，所对应的系统传递函数为：G_1i、G_1j、……、G_1k。

根据辨识出的不同模态下的系统传递函数，分别选择闭环系统的期望特征值，利用阿克曼公式求得相应的状态反馈增益向量K_mod1、K_mod2、……、K_modm

基于状态反馈向量，结合射影定理和控制效果，此时求出的两种模态下控制器的传递函数G_mod1、G_mod2、……、G_modm。

对于采用广域信号的通道，时滞补偿环节采用相位补偿环节来实现，以消除信号时滞对于控制效果的不良影响，其传递函数为

将各模态分层控制的控制输出信号叠加即得到基于广域多信号输入分层控制的PSS最终控制输出信号。基于广域多信号输入分层控制的PSS即设计完成。

实施例：

基于PSCAD/EMTDC所搭建的某实际电网仿真网络如图3所示。系统运行方式为：电厂A和电厂C各开两台600MW汽轮发电机组，电厂B开一台600MW汽轮发电机；直流系统单极降功率(1600MW)运行，控制方式为整流侧定电流控制、逆变侧定熄弧角控制。

采用TLS-ESPRIT算法辨识出系统中电厂A中1号机组的低频振荡模态如表2所示。

表2电厂A中1号机组振荡模态

由表2可知，系统中存在0.746Hz和1.244Hz两个低频振荡模态，且两种模态均属于弱阻尼振荡模式。

对于图3系统，辨识得到各发电机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压的降阶模型：

1号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₁₁：

2号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₂₁：

3号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₃₁：

4号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₄₁：

5号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₅₁：

根据所辨识的传递函数，按照式(1)分别计算出其留数如表3所示。

表3反馈信号留数辨识结果

由表3可知，对于模态1留数较大的反馈信号为Δω₄，因此选择Δω₄作为模态1的反馈输入信号；同理，对于模态2，选择留数最大的Δω₁作为反馈输入信号。

根据表3辨识结果，振荡模态1选择Δω₄为广域反馈信号，振荡模态2选择本地信号Δω₁为反馈信号。采用TLS-ESPRIT算法辨识出两个振荡模态频率作为控制器输入时，所对应的系统传递函数为：

根据辨识出的不同模态下的系统传递函数，利用阿克曼公式求得相应的状态反馈增益向量

K_mod1＝[1.5075 0.5902 1.1367 -0.0693] (6)

K_mod2＝[2.219 5.3847 115.5282 78.971] (7)

基于状态反馈向量式(6)和(7)，结合射影定理和控制效果，此时求出的两种模态下控制器的传递函数为

由于模态2采用本地信号作为反馈输入，所以只需对模态1控制通道进行时滞补偿。目前国内外正在运行的WAMS实测时滞大约为60～80ms，因此控制器时滞按80ms进行校正。校正环节在系统振荡频率附近大概需要产生28°的超前相位补偿，由此计算时滞补偿环节传递函数为

设计出基于广域多信号输入分层控制的PSS后，为与传统的单一输入信号的多模块级联PSS进行比较，再次设计传统PSS。基于辨识出的传递函数G₁₁，根据相位补偿法设计传统PSS，其参数如表4所示，其结构如图4所示。

表4传统PSS参数

将设计的基于广域多信号输入分层控制的PSS和传统PSS分别配置到电厂A中1号机组，施加不同的扰动在PSCAD/EMTDC中进行验证。

(1)交流侧三相短路故障

以最为严重的三相短路故障为例进行说明：设置2s时刻节点A至节点B两回交流线路中的某一回线在节点B侧10％处发生三相短路故障，故障后0.1秒故障消除。分别配置不同PSS时，交流系统频率变化情况如图5所示。由图5可知，在系统发生三相短路故障后，系统低频振荡模态将被激发，系统失稳。此时，两种PSS均可以有效抑制系统低频振荡，但是本发明所设计的基于广域多信号输入分层控制的PSS控制周期更短、鲁棒性更强，控制效果远远优于传统PSS。

(2)直流侧功率紧急提升

设置直流系统在2s时刻紧急功率提升0.05p.u.。此时，分别配置不同PSS时，观测到的交流系统频率变化情况如图6所示。由图6可知，当直流系统功率紧急提升时，系统低频振荡模态将被激发。传统PSS可以有效的抑制系统低频振荡，但是抑制周期长，鲁棒性不足；与之相比，加装本发明所设计的基于广域多信号输入分层控制的PSS后，机组转速第一摆虽然较大，但是仍可以更为迅速地恢复稳定，控制器鲁棒性较传统PSS得到了提高。

Claims (4)

1.一种基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)采用高精度辨识算法通过现场测量数据或非线性时域仿真直接导出系统精确的低阶线性化模型；

(2)采用留数法针对不同的振荡模态，分别在全系统选择可观性及可控性均较强的多个广域信号作为控制器的反馈输入；

(3)通过带通滤波器分离系统模态，并基于射影定理对各个模态分别设计输出反馈控制器，为各个模态分别提供恰当的阻尼，实现分层控制；

(4)为各模态分别设计不同的固定时滞补偿环节，以消除广域信号时滞对于控制效果的影响；

(5)将各模态控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出。

2.根据权利要求1所述的基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，其特征在于：针对多个振荡模态，分别采用多个不同广域信号输入，设计多个模态控制器，最后将各控制器输出信号叠加后作为基于广域多信号输入分层控制的PSS的最终控制输出；基于广域多信号输入分层控制的PSS相比传统的单一输入信号的多模块级联PSS，每个振荡模态的输入信号更优，提供的阻尼更恰当，控制器间的交互影响更小，整体控制效果更好。

3.根据权利要求1所述的基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，其特征在于：对于有n台发电机组的某系统，首先采用TLS-ESPRIT算法辨识出系统中1号机组的低频振荡模态，筛选出其中的弱阻尼模态1、模态2……模态m；

对于1号机组PSS的待选广域反馈输入信号包括系统内所有发电机组的转速差Δω_i(i＝1,2,…,n)；在进行反馈信号选择时，应使反馈信号对于目标模式具有很强的控制能力；应尽量选择对于目标模式留数较大的反馈信号；

对于被控系统有

<mrow> <mi>G</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>Y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mi>C</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mi>I</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mi>B</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mfrac> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

R_i＝CΦ_iΨ_iB (2)

式中，G(s)为系统传递函数；Y(s)为输出变量；U(s)为输入变量；s是拉普拉斯算子；A为状态矩阵；B为控制矩阵；C为输出矩阵；λ_i是系统特征值；R_i是特征值所对应的留数，综合反映信号对于相应模态的可控性与可观性；Φ_i和Ψ_i分别为特征值对应的左、右特征向量；

应用TLS-ESPRIT算法进行系统振荡模态辨识时，可以直接辨识出系统的传递函数，通过“系统传递函数”与“系统状态空间描述”之间的转换关系即得到矩阵A、B、C；随后即可计算出其左、右特征向量；

在系统进入稳态运行后，对其施加不影响系统线性化条件的小幅值扰动；以1号机组励磁电压参考信号低幅值阶跃扰动Δu_ref为输入信号，以系统中各台发电机转子角速度增量Δω_i为输出，分别得到各发电机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压的降阶模型：1号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₁₁、2号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G₂₁、……n号机组转速偏差信号相对于1号机组励磁参考电压降阶模型G_n1；根据所辨识的传递函数，按照式(1)分别计算出其留数如表1所示；

表1 广域反馈信号留数辨识结果

根据表1，对于模态1留数R_1i较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_i作为模态1的广域反馈输入信号；同理，对于模态2留数R_2j较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_j作为模态2的广域反馈输入信号；……；对于模态m留数R_mk较大，因此选择相应的广域反馈信号Δω_k作为模态m的广域反馈输入信号；

不同控制通道的广域信号输入分别通过留数法在全系统寻优获得；控制器的滤波环节采用Butterworth滤波器；

根据表1辨识结果，振荡模态1选择Δω_i为广域反馈信号，振荡模态2选择Δω_j为广域反馈信号，……,振荡模态m选择Δω_k为广域反馈信号；以直流系统整流侧定电流控制信号的低幅值阶跃扰动为输入，1号机组频率偏差为输出，采用TLS-ESPRIT算法辨识出m个振荡模态频率作为控制器输入时，所对应的系统传递函数为：G_1i、G_1j、……、G_1k；

根据辨识出的不同模态下的系统传递函数，分别选择闭环系统的期望特征值，利用阿克曼公式求得相应的状态反馈增益向量K_mod1、K_mod2、……、K_modm；

基于状态反馈向量，结合射影定理和控制效果，此时求出的两种模态下控制器的传递函数G_mod1、G_mod2、……、G_modm；

对于采用广域信号的通道，时滞补偿环节采用相位补偿环节来实现，以消除信号时滞对于控制效果的不良影响，其传递函数为

<mrow> <msub> <mi>H</mi> <mi>T</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>T</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> <mi>s</mi> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>&amp;beta;</mi> <mi>s</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

将各模态分层控制的控制输出信号叠加即得到基于广域多信号输入分层控制的PSS最终控制输出信号；基于广域多信号输入分层控制的PSS即设计完成。

4.根据权利要求3所述的基于广域多信号输入分层控制的PSS设计方法，其特征在于：为了消除不同振荡模态间的影响，在控制器中加设带通滤波器，对不同的振荡模式分别设计射影控制器G_modi，抑制各模态间的相互影响，进而实现分层控制；控制器被设置在1号机组上。