一种具有自适应抗电压扰动的建模方法与流程

技术特征：

1.一种具有自适应抗电压扰动的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、建立自适应数据库：利用自适应滤波器对输入信号数据进行调整，成动态参数，非自适应滤波器有静态的滤波器系数，动态参数与静态的滤波器系数一起形成传递函数，构成自适应数据库；

(2)、对数据特性进行分析：使用自适应滤波器调整滤波器系数及频率响应，分析数据的变化特征、周期性特征和变化幅值特征；

(3)、根据步骤(2)的数据特性，建立初步的数学模型，形成控制程序的数学模型，随着负载电流大小变化，使收敛的解析函数，还是非收敛的函数，进行分段函数处理；

(4)、根据数学模型设计便于计算机系统的软件控制程序；

(5)、根据软件控制程序，得到适应于配电网电气方面和机械方面的自适应软件，以满足现场实际运行需要；

(6)、在生产运行中，不断搜集电气、机械两面的运行参数，不断地进行自适应迭代，接近最优解，直至满足需求，达到系统稳定，确保生产安全。

2.根据权利要求1所述的具有自适应抗电压扰动的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、建立自适应数据库：利用自适应滤波器，根据输入信号自动调整性能进行数字信号处理动态参数，非自适应滤波器静态的滤波器系数与动态参数一起形成传递函数，构成自适应数据库，由自适应滤波器进行异常数据筛查和过滤，根据输入的电压和电流信号，把不能表征数据运行轨迹的数据率除掉，首先去掉电压电流数据的最大值和最小值，剩余数值取中间值，找出正常运行过程和异常运行过程中的运行曲线规律；

(2)、对数据特性进行分析：使用自适应滤波器调整滤波器系数及频率响应，分析数据的变化特征、周期性特征和变化幅值特征；由于现场不知道所需要进行操作的参数，噪声信号的特性，所以要求使用自适应的系数进行处理，自适应滤波器使用反馈来调整滤波器系数以及频率响应，分析数据的变化特征，根据第一步自适应数字滤波器过滤后的数据来进行下一步分析，找出这些数据的周期性特征、变化幅值特征，具体来说就是电压电流幅值、频率和相位的变化规律，频率限定45Hz～55Hz/60Hz，超出该值范围之外的数据在通过滤波器被除掉，找到在正常运行情况下和异常运行情况下电压电流幅值，电压范围在0～1000V，电流范围在0～5A之间，和0～180°相位的变化规律，找到数据的特性，以电压与电流的相位关系表征整个三相系统的相位关系；

(3)、根据步骤(2)的结果，得到初步的控制数学模型，也就是下一步形成控制程序的数学描述模型，随着负载电流大小变化，是收敛的解析函数或是非收敛的函数，进行分段函数处理，建立数学模型：

自适应控制器运行时间区间为[0，T]，用d(t)表示t时刻能源功率变化率，u(t)为t时刻的机械元件的变化率，自适应控制器内协调量x(t)的变化率为：

设电气特性产生特性和机械要求特性的理想数值分别为ud(t)和xd(t)，0≤t≤T，为克服理想数值的偏差，自适应控制器性能指标泛函：

其中，c、h>o为常数，使泛函J(u)达到最小值，x(t)≥o，u(t)≥o，设xd(t),ud(t)适当地大，最小值保持在x≥0，u≥0的范围内；

根据哈密顿函数:

H(x,u,λ)＝-c(u-u_d)²-h(x-x_d)²+λ(u-d)

其辅助函数为

由最大值原理可知：

$\frac{\∂H}{\∂u}=-2c(u-u_d)+\mathrm{\λ}=0$

也即为：

将式(4)代人式(1)，得到：

式(5)和式(3)组成一个关于最优轨线和辅助变量的两点边值，不直接求解，求辅助变量的如下式(6)的解：

λ(t)＝a(t)+b(t)x*(t) t≥0 式(6)

由微分方程式(6)得到：

λ′(t)＝a′+b′x*+bx′* 式(7)

用式(5)和式(3)去替代式(7)中的和则有

将式(6)代入式(8)，并消去λ(t)，对一切0≤t≤T，得到包含待定函数a(t)和b(t)的微分方程如下：

为了确定a和b，让它们满足以下的式子：

与此同时，式(9)也得到满足，根据λ(T)＝0，不失一般性：

λ(T)＝0，a(T)＝0

式(10)是关于b的里卡蒂方程，通过变换b(t)＝2cξ′/ξ,化为下式

2cξ″-2hξ＝0，ξ(T)＝1，ξ′(T)＝0 式(12)

求得其解为：

为因此有

当将式(13)代入式(11)就得到一个关于a的线性微分方程.这个方程可以用变动参数法求解；

选择实际运行中常见的特殊情况，即：u_d(t)＝d(t)，x_d(t)＝C_d，运行稳定，电气量保持一个常数Cd时，与机械量相匹配的协调量，a满足：

所以有以下相应数学推导：

进一步，将(14)和(13)代入(4)得反馈最优控制函数为

于是得出结论：最优控制等于需求率加上一个协调修正因子.

进一步将式(15)代人式(1)，得到:

得出x＝Cd是微分方程(16)的解：

相应的齐次方程的通解为

代入给定的初值条件，即x(O)＝x0，则得到：

对于所得到一系列的数学结论，只要将初始条件代入式(18)，即实际运行数字，由在特定的实验室环境下，对于抗晃电自适应控制器代入稳定的功率，在特定的时间段，测量电气设备，电动机等元件的变化量，做出统计表格，就可以得到相应的数值，时间区间[0-T]；

由于运行环境是一个随机变化的量，趋近于高斯分布，所以，为了进一步计算，评估数学模型的准确率，采用三个标准差来计算置信度，也就是说，对于现场环境的模拟具有99％的置信度满足实际运行需求；

(4)、根据步骤(3)所得到的数学模型，代入计算机软件，以数字形成计算软件，有效地为电路设计提供量化指标，设计出便于计算机系统运行的软件控制程序；移植到硬件芯片中，硬件平台采用ARM嵌入式微处理器，程序的编制采用C语言，编译器采用IAR；

(5)、根据第四步编制的程序，通过修正软件对运行中的异常情况进行错误捕获处理，滤除异常数据，得到适应于配电网电气方面和机械方面的自适应动作满足现场实际运行需要；本发明数学模型的适用范围为1000V及以下的低压配电网中抗击电压扰动引起的接触器脱扣；

(6)、在模型运行中，模型能自动地搜集电气运行参数，不断地进行自适应迭代，接近最优解这一过程，直至满足需求，达到系统稳定，并能在运行过程中把这些运行方法形成记忆，放在存储媒介中，当现场运行条件符合数学模型时，自动执行，用于防止晃电。