一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，使控制器满足马尔科夫跳变系统稳定，并在此基础上考虑不确定性带来的影响，增强控制器的鲁棒性，对控制效果也进行了优化，在系统发生较大波动的情况下，该控制器的设计方法能够保证控制器稳定运行，有力保障了敏感用户的安全稳定运行。
【专利说明】一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电压暂降治理设备控制策略，具体涉及基于不确定性马尔科夫跳 变系统的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法。
【背景技术】
[0002] 电压暂降问题是近十多年来，在电能质量涉及问题中出现频率最高及造成电压敏 感负荷不能正常工作的主要原因。这些电压敏感设备大部分应用在半导体制造业、精密机 械加工业、医疗等行业。为了减小电压暂降对工业所造成的巨大经济损失，以STATCOM(静 止无功补偿器）装置为主的电压暂降治理设备以其具有的无功快速响应、占地小、安装方 便等优点受到人们的重视并得到广泛应用。
[0003] 目前工程应用方面，STATCOM控制器主要以经典PI(ProportionalIntegral controller，比例调节和积分调节）控制为主，控制器参数设计主要考虑响应速度，波动等 要求，实际应用中主要依赖人员经验进行调试改动，存在人员主观性。
[0004]马尔科夫跳变系统提出，若系统存在一系列稳定点，当系统参数发生变化，从初始 稳定点过渡到第二稳定点的过程中系统还未稳定，系统参数再次发生变化过渡到第三稳定 点，以此类推。即使系统在各点稳定，在这一系列的跳变过程中系统依然可能不稳定。在发 生电压暂降的情况下，系统存在较大波动，以经验调试为主设计的电压暂降治理设备控制 器可能失稳导致无法正常工作甚至加剧电压暂降。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，使控制 器满足马尔科夫跳变系统稳定，并在此基础上考虑不确定性带来的影响，增强系统鲁棒性， 对控制效果也进行了优化，在系统发生较大波动的情况下，该控制器的设计方法能够保证 控制器稳定运行，有力保障了敏感用户的安全稳定运行。
[0006] 实现上述目的的技术方案是：
[0007] 一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，包括下列步骤：
[0008] 步骤S1，根据各子系统参数以及电压暂降综合治理设备的参数，写出各子系统表 达式；
[0009]步骤S2,运用IQC(IntegralQuadraticConstraints，积分二次约束）方法对步 骤Sl中的所述各子系统表达式进行解耦，并扩大不确定性设定值以包含有界范数以及非 线性算子；
[0010] 步骤S3,对各子系统进行分散控制器设计，控制器改用输出反馈控制，形成控制器 表达式，控制器满足绝对稳定条件，在此基础上对控制器的控制效果进行优化，得到目标函 数，对最坏情况下控制效果进行最优控制；
[0011] 步骤S4,运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳 定条件以及目标函数进行变换，该变换是充分必要的；
[0012] 步骤S5,对步骤4得到的变换结果进行数值计算，通过LMIRank工具箱计算获得 控制器参数。
[0013] 上述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其中，步骤Sl中，所述 各子系统表达式为：
[0014]
【权利要求】
1. 一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在于，包括下列步骤： 步骤S1，根据各子系统参数以及电压暂降综合治理设备的参数，写出各子系统表达 式； 步骤S2,运用IQC方法对步骤S1中的所述各子系统表达式进行解耦，并扩大不确定性 设定值以包含有界范数以及非线性算子； 步骤S3,对各子系统进行分散控制器设计，控制器改用输出反馈控制，形成控制器表达 式，控制器满足绝对稳定条件，在此基础上对控制器的控制效果进行优化，得到目标函数， 对最坏情况下控制效果进行最优控制； 步骤S4,运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条 件以及目标函数进行变换，该变换是充分必要的； 步骤S5,对步骤4得到的变换结果进行数值计算，通过LMIRank工具箱计算获得控制 器参数。
2. 根据权利要求1所述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在 于，步骤S1中，所述各子系统表达式为：
其中，Xi是状态变量，h是控制输入，| ,是输出G,带来的子系统模型误差，ri代表子 系统互联带来的影响，Zi为控制输出，yi为送到本地控制器的测量输出，n(t)代表模式切 换。
3. 根据权利要求1所述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在 于，步骤S2中，对于本地系统带来的不确定性，可假定：
对于互联系统带来的不确定性，可假定：
4. 根据权利要求1所述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在 于，步骤S3中，所述控制器表达式为：
所述绝对稳定条件为：
5.根据权利要求1所述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在 于，步骤S4中运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条 件以及目标函数进行变换为：
【文档编号】G05B19/418GK104483932SQ201410698256
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】黄建涛, 余志文, 艾芊, 沈晓峰, 陆敏安, 吴继健, 方祺, 许震欢, 许婧琦, 陆怡, 卢婧婧, 许磊, 沈超, 苗轶群, 许铁峰 申请人:国网上海市电力公司, 上海交通大学