[发明专利]用于互联电网自动发电控制的可变域MPC方法

说明书

本发明涉及一种用于互联电网自动发电控制(AGC)的可变域MPC控制方法。由于传统模型预测控制(MPC)算法的控制域是固定的，因此复杂环境下控制域固定的模式缺乏区分度和灵活性。通过引入阈值构成控制域变换条件，根据控制状态优劣进行MPC控制器的控制域变换，即根据不同的控制需求与控制效果进行不同控制域的切换，以满足不同环境下AGC的控制精度要求，从而提升算法实际运用价值，实现互联电网AGC系统的灵活控制。

技术领域

本发明涉及一种用于互联电网自动发电控制(AGC)的可变域MPC方法，通过引入阈值构成控制域变换条件，根据控制状态优劣进行MPC控制器的控制域变换，即根据不同的控制需求与控制效果进行不同控制域的切换，以满足不同环境下AGC的控制精度要求，从而提升算法实际运用价值，实现互联电网AGC系统的灵活控制，属于AGC控制技术领域。

背景技术

近年来，随着互联电网规模的不断扩大，负荷变化形式越来越复杂，如何优化AGC系统控制方法也成为一个值得研究的课题。目前针对此问题出现了多种控制方法：基于遗传模糊PID的液压AGC控制系统研究、基于无模型自适应控制算法的互联电网AGC、基于时滞模型预测控制算法的网络化AGC研究。基于遗传模糊PID的AGC控制系统能克服传统模糊控制需人为设定隶属度且不能动态调整参数的弊端；基于无模型自适应控制算法的互联电网AGC系统具有较强的鲁棒性、非线性适应性及CPS指标；基于时滞模型预测控制算法的网络化AGC控制系统确保了网络化AGC对通信延迟的鲁棒性和适应性。上述列举控制方法虽然能够保证控制系统的稳定性和动态性能，但普遍存在控制精度单调，控制算法复杂的问题，而实际控制过程中，互联电网AGC有各种不同的控制精度和效果需求。因此，针对不同控制需求的控制方法更具实际意义。

鉴于MPC不仅能提升对具有时滞性、非线性和不确定性特征系统控制的鲁棒性，还能实现控制量实时在线优化和控制域的灵活改变。所以，模型预测控制算法对于AGC系统不同控制需求的处理有很大的参考意义。

模型预测控制(Model predictive control,MPC)技术从上世纪70年代问世以来,已经从最初在工业过程中应用的启发式控制算法发展成为一个具有丰富理论和实践内容的新的学科分支。预测控制针对的是有优化需求的控制问题,30多年来预测控制在复杂工业过程中所取得的成功,已充分显现出其处理复杂约束优化控制问题的巨大潜力。进入本世纪以来,随着科学技术的进步和人类社会的发展,人们对控制提出了越来越高的要求,不再满足于传统的整定设计,而希望控制系统能通过优化获得更好的性能。同时,优化受到了更多因素的制约,除了传统执行机构等物理条件的约束外,还要考虑各种工艺性、安全性、经济性(质量、能耗等)和社会性(环保、城市治理等)指标的约束,这两方面的因素对复杂系统的约束优化控制提出了新的挑战。

模型预测控制是一种基于模型的闭环优化控制算法，其算法的核心是：可预测未来的动态模型，在线反复优化计算并滚动实施的控制作用和模型误差的反馈校正。模型预测控制具有控制效果好、鲁棒性强等优点，可有效地克服过程的不确定性、非线性和并联性，并能方便的处理过程被控变量和操纵变量中的各种约束。

模型预测控制算法是一种滚动的优化算法：在每一时刻以系统的当前状态为初始状态，通过在线求解一个有限时域的优化问题而得到一个控制序列，并将该序列的第一项作为输入应用到系统中，在下一个采样时刻，重复上述过程。

在AGC的实际控制过程中，特别是在涉及区域较大较多的互联电网系统中，在应对环境复杂、控制要求多样化时，传统模型预测控制算法(MPC)的固定控制域模式无法满足多元化控制要求。所以需要提出一种处理方法来满足复杂环境下AGC的多元化控制需求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于互联电网自动发电控制(AGC)的可变域MPC控制方法，通过引入阈值构成控制域变换条件，根据控制状态优劣进行MPC控制器的控制域变换，以满足不同复杂环境下AGC的多元化控制精度要求，从而提升算法实际运用价值，实现互联电网AGC系统的灵活控制。