一种用于电流源型STATCOM状态反馈增益矩阵求解的改进算法的制作方法

技术特征：

1.一种用于电流源型STATCOM状态反馈增益矩阵求解的改进算法，其特征在于以下步骤：

第一步，建立电流源型STATCOM数学模型

参照实际电路，对其电流源型STATCOM系统拓扑结构进行数学建模，采用状态反馈控制策略，经过状态反馈线性化处理，得到电流源型STATCOM数学建模，如公式(6)和公式(7)所示：

$\stackrel{\·}{x}=Ax+Bu+Fe---\left(6\right)$

y＝Cx (7)

其中，x为状态变量；e和u为输入变量；y为输出变量；A、B、C、F为具体电路参数矩阵；

第二步，根据第一步得到的电流源型STATCOM数学建模，采用适用于改进算法的电流源型STATCOM状态反馈控制器设计系统控制框图，建立其仿真模型；

所述的电流源型STATCOM状态反馈控制器，如公式(8)所示：

u＝-Kx+Ty_ref+Me (8)

其中，y_ref是输出变量的参考值；K是状态反馈增益矩阵；T是二阶由常数构成用来得到输入量参考值的对角矩阵；M是常数增益向量；

由公式(6)、公式(7)和公式(8)，得到输入量与输出量之间存在的闭环控制器，如公式(9)所示：

y＝C(sI-A+BK)^-1[BTy_ref+(BM+F)e] (9)

其中，I为单位矩阵，s为传递函数的通用复数；

采用公式(10)计算算子V：V＝C(BK-A)^-1B (10)

由公式(9)和公式(10)，根据系统控制要求s＝0，y_ref＝y得到：

T＝V^-1 (11)

M＝-V^-1C(BK-A)^-1F (12)

第三步，求解理想的状态反馈增益矩阵

3.1)根据适用于改进算法的线性二次型控制器(LQR)，通过权重矩阵计算得到状态反馈增益矩阵K，所述的线性二次型控制器(LQR)的形式为：

$J=\underset{0}{\overset{\mathrm{\∞}}{\∫}}{x}^{T}Qxdt+\underset{0}{\overset{\mathrm{\∞}}{\∫}}{u}^{T}Rudt---\left(13\right)$

其中，t为时间；x和u分别是状态变量和输入变量；Q和R是对称非负的权重矩阵；

3.2)设计如公式(14)所示的适用于改进算法的遗传算法适应度函数：

Fobj＝a*Mp+b*ts+c*tr+d*SSE+f (14)

其中，Mp、ts、tr、SSE分别为输出量i_q或曲线的超调量、稳定时间、上升时间和稳态误差；常数a、b、c、d分别为超调量、稳定时间、上升时间和稳态误差的对应系数；常数f为适应度函数的惩罚因子，通常为正数；

3.3)根据实际情况对步骤3.2)中的常数进行调整，得到符合需要的适应度函数并在遗传算法工具箱中将其调用，再运行遗传算法对步骤3.1)中的线性二次型控制器LQR权重矩阵进行全局寻优，得到理想的状态反馈增益矩阵，最后通过状态反馈控制保证电流源型STATCOM具有良好的动态性能。