无法满足的。随之，就诞生了PID调节方式，它在一定程度上缓和了对单反馈量的励磁调节系统，按系统稳定性与按稳态调压精度对调节器放大倍数要求之间的矛盾，它就相当于一台可自动改变增益的比例式调节器。
1.4.2基于现代控制理论的多变量控制方式
为了进一步改善与提高电力系统的动态品质与小干扰稳定性，多变量反馈的励磁控制方式便逐步发展起来。具有代表性的方法就是增加了PSS环节的PID励磁控制和LOEC线性最优励磁控制。所谓PSS的控制方式，实际上是采用双状态变量的反馈控制方式，就是在励磁调节器中除了用状态量Vt作为反馈量外再引入一附加镇定参量。为了得到尽可能好的控制效果，所引的镇定参量不是直接进行反馈于另一反馈量Vt相加，而是经过一定的校正环节后再与反馈量Vt相加，目前所采用的附加镇定参量种类有转速w，发电机端电压的频率f，发电机电磁功率pe。PSS环节的存在，在其参数设计和选取得比较合适的条件下，可使原有的PID控制系统主导特征值左移，起到改善电力系统阻尼特性和小干扰稳定性的作用。
为了进一步改善电力系统小干扰稳定性及动态品质，科学工作者提出了线性最优励磁控制方式，简称LOEC。该控制方式由于考虑了电力系统多个控制目标的综合，并采用最优化设计，因而具有更好的动态性能，在鲁棒性和适应性上也有很大的改善。弥补了PSS控制方式的不足之处。最优控制理论的主要特点是:不是建立在传递函数的基础上，而是建立在空间状态方程的基础上，是基于系统稳定性的方法;适用于多控制量的系统;可以根据被控对象的实际要求，用解析的方法得出最优控制规律，以保证要求的性能指标达到极值;不局限于常系数线性系统，而亦适用于时变的线性系统、非线性系统及离散系统等。描述发电机系统的运动方程是
一系列非线性方程，线性最优控制将这些非线性方程在时域内逐点线性化，计算出最优控制规律。控制效果与PSS相比，可提高发电机的静稳20%，提高暂稳30%。其局限性之一是线性化的结果与实际的非线性方程有一定的偏离；其二是当电力系统的接线方式发生变化，其描述系统的状态方程将和实际的系统出现偏差而导致控制性能出现微小的下降。但这种控制规律比起PID+PSS仍然具有明显的优势。它是基于电力系统状态变量的线性组合，这种控制方式具有以下优点:第一，可直接根据解析结果整定控制器的最优参数。第二，系统在偏离设计的最优运行状态下的动态响应与设计的最优运行状态下的动态响应之间相差甚微。第三，最优励磁控制规律是全部状态量的最优线性组合。这种组合能够保证系统在过渡过程中各状态量对其稳态值的平方误差的积分最小，故其控制效果不受振荡频率的影响。第四，可使系统获得高的微动态稳定极限。
但是，LOEC励磁控制方式也存在一些不足，首先由于设计是基于平衡点处的近似线性化模型，因而当系统远离所设计的平衡点时或在系统受大干扰引起的暂态过程中，不能够保证具有很好的控制特性，即对系统的运行点变化的鲁棒性得不到保证。
其次所设计的控制器和网络结构相关，对系统网络结构变化的适应能力也无法得到保证。再次在多机系统线性最优分散协调励磁控制中，由于只能获取有限的状态变量，因此只能获得相对次最优的控制效果。最后，与AVRPSS式励磁控制器相比，往往缺少足够高的电压反馈增益。
1.4.3非线性多变量励磁控制方式
由于电力系统是一个强非线性和结构多变的系统，大多数实际工程控制系统也都是非线性系统，非线性系统的问题最后要用非线性的控制理论来解决。随着非线性控制理论的发展，如微分几何法、直接反馈线性化
法，李雅普诺夫函数法，变结构控制、逆系统法等等，各种非线性励磁控制方式也迅速发展起来。
a)李雅普诺夫方法
李雅普诺夫(LyaPunov)稳定性定理是关于运动稳定性问题的一般理论和方法，提出一个多世纪以来，大量学者围绕其应用作了系统的研究。该方法以李雅普诺夫第二稳定性理论为基础，通过构造能反映机组运行规律的李雅普诺夫函数并以其为最小目标进行设计。它的特点是直接考虑系统的非线性特性从而进行控制。将李雅普诺夫函数法运用到单机无穷大系统励磁控制器的设计，并取得了较为满意的结果。另外，该方法具有原理简单易于掌握等优点，但缺点是LyaPunov函数不容易找到。且在多机系统的设计中难以实现分散控制。文献将李雅普诺夫第二稳定性理论应用到电力系统控制中，通过构造反映机组运行规律的李雅普诺夫函数并以其为最小目标进行设计。这些方法直接考虑系统的非线性特性，原理简单，易于掌握。其中推导了以同步发电机机端电压、功角(转子运行角)和转速等作为变量的非线性状态方程，构造出一个能反映机组运行规律的LyaPunov函数，并根据LyaPunov渐进稳定原理设计发电机组的励磁控制规律。用大范围线性化方法将非线性系统转化为线性系统，然后利用线性系统的Lyapunov方法进行设计。但是使用这种方法有一个较大的局限就是李雅普诺夫函数不容易得到，尤其是对于复杂系统，当系统数学模型超过三阶时，寻找李雅普诺夫函数非常困难。
b)基于微分几何数学方法
基于微分几何方法属于反馈线性化方法的一种，它通过合理的坐标变换找到非线性反馈规律，引入虚拟控制量将非线性系统映射为一个线性系统，使非线性系统在一定范围内实现精确线性化，线性控制理论所有的方法都可以直接加以利用，从而把非线性系统的分析与设计转化为线性系统
的分析与设计问题。
近年来，许多学者将微分几何方法引入到发电机非线性励磁控制规律的设计中，取得了较为满意的控制效果。该方法的缺点是数学过程复杂、不直观，不易为工程技术人员所掌握。
直接反馈线性化方法是另一种使非线性系统实现线性化的方法，与微分几何法相比，这种方法数学过程非常简单，不需要进行复杂的坐标变换和数学推导，直接便可得到线性化的结果。通过变化系统的状态方程，使非线性因素和控制量集中出现在某一高阶微分方程中，通过虚拟控制输入量的建立，直接找到非线性补偿规律，从而使原非线性系统达到线性化的目的。该方法的优点是数学过程简单，物理概念清晰，且适用于所有非线性系统，易于工程应用。缺点是运用该方法设计的控制器与网络参数有关，因此无法保证对网络变化的鲁棒性。用解析的方法证明直接反馈线性化方法和微分几何法可以得到完全相同的非线性励磁控制规律。
上述应用于电力系统的微分几何方法，直接线性化和逆系统方法实质上都是一种反馈线性化的方法。它们把非线性的电力系统控制问题，采用各种方法，线性化成线性系统，再利用线性控制理论加以分析与设计，克服了采用单点线性化模型产生的不足，对发电机运行点的变化和系统网络结构的改变具有较好的适应能力。
c)非线性变结构和鲁棒控制设计方法
八十年代以来，变结构控制开始应用于电力系统同步发电机励磁控制器的设计中，研究表明其能有效地解决电力系统控制的鲁棒性问题。
但目前这些方法还存在一些问题，如滑动模态的到达条件比较严格，开关逻辑函数的设计比较困难等。特别是变结构控制的抖动问题严重影响了它的广泛应用。
鲁棒励磁控制的主要目的是通过一种设计方法来保证得到的控制器在
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