一种基于无模型自适应的附加阻尼控制方法与流程

本发明涉及一种基于无模型自适应的附加阻尼控制方法，属于电力
技术领域：
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背景技术：
：高压直流输电在我国电网中使用愈来愈遍及，远距离和超远距离的高压、特高压直流在西电东送中扮演着紧要角色。随着电网发展，电网互联结构越来越大，电网显著呈现以远、大、高、混联复杂运行的特点。这些因素的存在，导致电系统低频振荡的现象，若没有有效的抑制，将发生系统连锁故障，进一步恶化成大面积的停电。而传统的阻尼控制器在抑制低频振荡发挥了重要作用，但是现在电网结构和运行方式变化较复杂，其不能适应此变化，针对此问题，有必要对此予以深入研究。无模型控制方法是一种把输入输出数据作为控制器设计唯一参量的自适应控制方法。与传统的基于模型的控制设计相比，它的优点表现是突出的，研究人员不需要掌握模型的数学问题。但一般的无模型控制器存在跟踪性能差的问题，需要进一步的优化。为此，提出无模型自适应控制(modelfreeadaptivecontrol，mfac)算法实现了具备自适应功能的直流附加阻尼控制器的设计，并基于模拟退火粒子群算法对控制器参数寻优。技术实现要素：本发明提供了一种基于无模型自适应的附加阻尼控制方法，以用于解决传统的阻尼控制器无法适应电网结构和其运行方式的变化，以及无模型控制器存在跟踪性能差的问题。本发明的技术方案是：一种基于无模型自适应的附加阻尼控制方法，所述方法的具体步骤如下：step1、首先在交直流系统的整流侧构建无模型自适应控制器，使控制器和系统形成闭环控制；step2、然后利用模拟退火粒子群算法建立寻优的目标函数对无模型自适应控制器的关键参数进行参数寻优，找出控制参数最优值；step3、再根据模拟退火粒子群算法找到的最优值带入无模型自适应控制器从而形成无模型自适应的直流附加阻尼控制器；step4、最后在电力系统不同工况下当系统发生振荡时进行无模型自适应的直流附加阻尼控制器的控制。所述步骤step2中，找出控制参数最优值的具体步骤如下：首先确定直流系统不同工况，在某一工况下将控制器关键参数带入模拟退火粒子群算法中，寻优算法对参数数值进行变更，在参数每发生一次变化之后计算系统阻尼目标函数值，再判断系统阻尼目标函数值是否变优，若系统阻尼目标函数值没有变优则进入寻优算法下一个循环，直到找到系统阻尼目标函数值最佳，则输出控制器关键参数，寻优过程结束。本发明的有益效果是：1、提出了对于交直流电力系统抑制低频振荡的直流附加阻尼控制新方法，并且指明了控制器关键参数寻优的方法和方向；2、通过电力系统验证基于无模型自适应的直流附加阻尼控制能有效增强这些工况的阻尼水平，也体现了该控制的自适应能力特点；3、本发明通过仿真系统验证结果表明：该方法能适应系统变化，并且对抑制故障后系统低频振荡效果显著；仿真结果证明了本文所构建的基于无模型自适应控制的直流附加阻尼控制设计方法的有效性；因此从电网运行安全性角度考虑，应用更高效的附加阻尼控制是很必要的，但目前还没有相关研究将无模型自适应控制应用到直流附加控制中。附图说明图1为本发明控制器参数寻优的结构框图；结合图，寻找控制参数最优值的流程可以具体为：首先选择关键参数值域，将参数设置为全局变量，然后带入交直流系统运行，运行后计算出目标函数值，由模拟退火粒子群算法判断关键参数计算的目标函数是否为最优值，若达到最优，则输入最优值；若不是，则重新由模拟退火粒子群算法重新选择粒子参数，再带入交直流仿真系统运行，直至找出最优值为止；图2为本发明离线控制闭环结构框图；结合图2看，输入为功率变化量δp，输出为功率p，通过引入输出功率p到输入端的控制称为闭环控制，这个过程则构成了闭环控制结构；图3为本发明实施例1中优化参数设计的无模型自适应控制和取经验值设计的无模型自适应控制对比图；图4为本发明实施例2中优化参数设计的无模型自适应控制和取经验值设计的无模型自适应控制对比图；图5为本发明实施例3中优化参数设计的无模型自适应控制和取经验值设计的无模型自适应控制对比图。具体实施方式实施例1：如图1-3所示，一种基于无模型自适应的附加阻尼控制方法，所述方法的具体步骤如下：step1、首先在交直流系统的整流侧构建无模型自适应控制器，使控制器和系统形成闭环控制；step2、然后利用模拟退火粒子群算法建立寻优的目标函数对无模型自适应控制器的关键参数进行参数寻优，找出控制参数最优值；step3、再根据模拟退火粒子群算法找到的最优值带入无模型自适应控制器从而形成无模型自适应的直流附加阻尼控制器；step4、最后在电力系统不同工况下当系统发生振荡时进行无模型自适应的直流附加阻尼控制器的控制。所述步骤step2中，找出控制参数最优值的具体步骤如下：具体为：首先确定直流系统为轻载运行，在轻载运行下将控制器关键参数带入模拟退火粒子群算法中，依据寻优算法对参数进行变化，在参数每发生一次变化之后计算确定的系统阻尼目标函数值，判断系统阻尼目标函数值是否变优，若目标函数值没有变优则进入寻优算法下一个循环，直到找到系统阻尼目标函数值最佳，则输出控制器关键参数，寻优过程结束。最后根据离线寻优找出的最优控制器参数设计无模型自适应的直流附加阻尼控制器，然后通过交直流系统的不同工况下对比传统直流附加阻尼控制器，验证无模型自适应直流附加阻尼控制器抑制系统低频振荡的效果。表1基于模拟退火粒子群算法的优选结果优选参量αβ优选数值1.7370.253将优选后的参数带入无模型自适应控制器中，通过仿真对比优选前后控制效果来进一步说明优选参数设计的合理性和必要性。仿真对比图如图3。通过图3对比电力系统轻载情况下经验取值设计和优选后的值设计无模型自适应控制器，可以知道通过模拟退火粒子群算法求得的最优结果使控制器效果得到了提高，使整个仿真系统的稳定运行能力得到了提高。实施例2：如图1-2，图4所示，一种基于无模型自适应的附加阻尼控制方法，所述方法的具体步骤如下：step1、首先在交直流系统的整流侧构建无模型自适应控制器，使控制器和系统形成闭环控制；step2、然后利用模拟退火粒子群算法建立寻优的目标函数对无模型自适应控制器的关键参数进行参数寻优，找出控制参数最优值；step3、再根据模拟退火粒子群算法找到的最优值带入无模型自适应控制器从而形成无模型自适应的直流附加阻尼控制器；step4、最后在电力系统不同工况下当系统发生振荡时进行无模型自适应的直流附加阻尼控制器的控制。所述步骤step2中，找出控制参数最优值的具体步骤如下：具体为：首先确定直流系统为重载运行，在重载运行下将控制器关键参数带入模拟退火粒子群算法中，依据寻优算法对参数进行变化，在参数每发生一次变化之后计算确定的系统阻尼目标函数值，判断系统阻尼目标函数值是否变优，若目标函数值没有变优则进入寻优算法下一个循环，直到找到系统阻尼目标函数值最佳，则输出控制器关键参数，寻优过程结束。最后根据离线寻优找出的最优控制器参数设计无模型自适应的直流附加阻尼控制器，然后通过交直流系统的不同工况下对比传统直流附加阻尼控制器，验证无模型自适应直流附加阻尼控制器抑制系统低频振荡的效果。表2基于模拟退火粒子群算法的优选结果优选参量αβ优选数值1.9141.456将优选后的参数带入无模型自适应控制器中，通过仿真对比优选前后控制效果来进一步说明优选参数设计的合理性和必要性。仿真对比图如图4。通过图4对比电力系统重载情况下经验取值设计和优选后的值设计无模型自适应控制器，可以知道通过模拟退火粒子群算法求得的最优结果使控制器效果得到了提高，使整个仿真系统的稳定运行能力得到了提高。实施例3：如图1-2，图5所示，一种基于无模型自适应的附加阻尼控制方法，所述方法的具体步骤如下：step1、首先在交直流系统的整流侧构建无模型自适应控制器，使控制器和系统形成闭环控制；step2、然后利用模拟退火粒子群算法建立寻优的目标函数对无模型自适应控制器的关键参数进行参数寻优，找出控制参数最优值；step3、再根据模拟退火粒子群算法找到的最优值带入无模型自适应控制器从而形成无模型自适应的直流附加阻尼控制器；step4、最后在电力系统不同工况下当系统发生振荡时进行无模型自适应的直流附加阻尼控制器的控制。所述步骤step2中，找出控制参数最优值的具体步骤如下：具体为：首先确定直流系统为满载运行，在满载运行下将控制器关键参数带入模拟退火粒子群算法中，依据寻优算法对参数进行变化，在参数每发生一次变化之后计算确定的系统阻尼目标函数值，判断系统阻尼目标函数值是否变优，若目标函数值没有变优则进入寻优算法下一个循环，直到找到系统阻尼目标函数值最佳，则输出控制器关键参数，寻优过程结束。最后根据离线寻优找出的最优控制器参数设计无模型自适应的直流附加阻尼控制器，然后通过交直流系统的不同工况下对比传统直流附加阻尼控制器，验证无模型自适应直流附加阻尼控制器抑制系统低频振荡的效果。表3基于模拟退火粒子群算法的优选结果优选参量αβ优选数值1.9152.895将优选后的参数带入无模型自适应控制器中，通过仿真对比优选前后控制效果来进一步说明优选参数设计的合理性和必要性。仿真对比图如图5。通过图5对比电力系统满载情况下经验取值设计和优选后的值设计无模型自适应控制器，可以知道通过模拟退火粒子群算法求得的最优结果使控制器效果得到了提高，使整个仿真系统的稳定运行能力得到了提高。仿真结果表明：本发明模型提出了对于交直流电力系统抑制低频振荡的直流附加阻尼控制新方法，并且指明了控制器关键参数寻优的方法和方向；最后通过电系统验证基于无模型自适应的直流附加阻尼控制能有效增强这些工况的阻尼水平，也体现了该控制的自适应能力。上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。当前第1页12