[发明专利]双机互联电力系统混沌振荡的快速抑制方法

说明书

本发明提供一种双机互联电力系统混沌振荡的快速抑制方法，适用于电器工程领域。根据固定时间稳定性理论，结合传统的自适应控制和快速Terminal滑模控制方法，设计非线性控制器，使控制量在有限时间内到达其参考值任意小的邻域内，实现了全局固定时间在平衡点的渐进稳定。其在不依赖初值的条件下在有限时间内使系统稳定；能够保证稳定时间范围有上界，并且稳定时间的上界可以由本发明提供的方法计算得到；具有很强的鲁棒性和抗干扰能力；在任意初始条件下均能在预定时间内实现系统全局一致渐近稳定，更有效的抑制电力系统中的混沌振荡，提高电力系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种快速抑制方法，尤其适用于电气工程领域中使用的双机互联电力系统混沌振荡的快速抑制方法。

背景技术

电力系统，作为一种典型的多变量强耦合的非线性系统，在运行过程中表现出大量非线性动态行为，例如低频振荡、分叉以及混沌现象。特别是在受到外部扰动时，只要扰动幅值满足一定条件，电力系统就会出现持续无规则的混沌振荡，这种振荡可能会导致系统失稳，电压崩溃，造成大面积停电。因此，研究电力系统混沌的抑制方法是十分必要的。双机互联电力系统是两个含发电机的独立电力系统通过联络线连接起来的系统，每一个单独的系统主要由等值发电机，等值主变压器，断路器和负荷组成，并通过系统联络线相连接。

混沌控制是学术界的研究热门。混沌振荡的控制方法分为引导混沌振荡向预期的轨道发展和抑制系统混沌的发生两个方面，目前常用的控制方法有参数微扰法(OGY)、反馈控制法、自适应控制法、模糊控制法、反推控制等。这些控制方法对于保证电力系统的稳定和安全运行具有重要的理论和实践意义，但同时也有一定缺点。举例来说，反推控制是通过反向设计使得系统的Lyapunov函数和控制器的设计过程系统化、结构化。但是结构非常复杂，特别是当模型具有不确定性而存在非线性阻尼时，回归矩阵将变得更为复杂。模糊控制难以适应大规模调整的要求，需要不断调整控制规则和参数。并且，所有上述控制方法只能达到渐近最终稳定性，即不能提前分配收敛时间。

从电力系统运行的观点来看，如果在有限的时间内阻尼，振荡才是可以接受的。而有限时间控制则可以保证t大于T(t，x₀)后，系统稳定，并且具有使得系统具有更好的鲁棒性、抗外界干扰性和更快收敛的优点。快速Terminal滑模控制也可以在有限的时间内实现系统稳定，另外相比传统滑模控制只能在有限时间使系统状态到达滑模面的特质，快速Terminal滑模控制能保证系统状态在滑模面上在有限时间收敛到平衡点。这两种控制方法都能使得系统在有限时间内稳定，但是同样受限于有限时间稳定的局限性系统稳定性受系统初始条件影响，而系统初始条件在电力系统中一般很难获得准确参数。

发明内容

本发明提供一种通过设计电力系统混沌振荡系统的自适应固定时快速Terminal滑模控制器，使控制量在不依赖于初值的有限时间内到达其参考值任意小的邻域内，从而实现了系统全局一致渐近稳定，有效抑制电力系统中的混沌振荡，有效提高电力系统稳定性的双机互联电力系统混沌振荡的快速抑制方法。

为了实现上述目的，本发明的一种双机互联电力系统混沌振荡的快速抑制方法，其步骤如下：

1)采用电机工程领域传统的双机互联电力系统数学模型建立电力系统的二阶微分方程，所述双机互联电力系统包括两个含发电机的独立电力系统利用联络线互联组成的系统；

2)根据固定时间稳定性理论设计双机互联电力系统状态变量的快速Terminal滑模面及不确定参数的自适应律；

3)利用快速Terminal滑模面及不确定参数的自适应律通过固定时间稳定性理论推导得出双机互联电力系统状态变量的非线性控制律；

4)构造李雅普诺夫函数，利用双机互联电力系统状态变量的非线性控制律以证明双机互联电力系统固定时间稳定；