[发明专利]一种参数自适应分数阶自抗扰自动发电控制方法

说明书

本发明提供一种参数自适应分数阶自抗扰自动发电控制方法，该方法将分数阶控制思路和自抗扰算法结合成分数阶自抗扰算法，然后将参数自适应策略应用于分数阶自抗扰算法中。本发明所提方法通过计算机算出分数阶控制量，使自动发电控制系统的控制性能提升。本发明所提方法能免去繁琐的人工调整控制器参数的过程。本发明所提方法利用参数自适应算法对系统的参数进行自动调整，调整后的分数阶自抗扰模型能够在无需人工调整参数的情况下得到较高的控制性能，且抗干扰能力好。

技术领域

本发明属于电力系统自动发电控制领域，涉及一种基于参数自适应策略、分数阶控制思想和自抗扰算法相结合的自动发电控制方法，适用于电力系统自动发电控制问题。

背景技术

随着科技的不断发展和控制水平的不断提高，传统的比例-积分-微分控制器依然在自动控制技术领域广泛应用。但是实际控制系统中被控对象的参数是变化的，且随着控制器内部及外部的环境干扰变化而变化的，这样造成期望值与实际值形成一定的误差。近年来，诸多研究者针对自动发电控制、负荷频率控制和自动电压调节提出许多改进的比例-积分-微分控制器，如通过遗传算法和萤火虫算法对控制器参数进行改进的控制器。改进的控制器在一定程度上提高了控制效果。

为提高控制器的性能，研究者们提出分数阶控制思想。在过去的几十年里，分数阶系统得到较大的发展，研究者们在分数阶控制思想的基立础上建立了分数阶控制器模型，如基于分数阶比例-积分-微分控制器。当然，可通过各种优化算法来调整分数阶比例-积分微分控制器的参数，如菌群优化算法、遗传算法和蚁群优化算法等算法。但在分数阶比例-积分-微分控制器中，微分和积分的阶次不一定是整数，分数阶比例-积分-微分控制器比传统的比例-积分-微分控制器多两个可变参数，使控制器更灵活、鲁棒性更强和控制性能更高，但分数阶比例-积分-微分控制器的结构变得复杂，增加了参数调整的难度。

传统控制理论一般研究较为简单的控制系统，而现代控制理论研究更为复杂的多输入多输出的系统。现代控制理论的研究对象具有多个参数变量、变量范围广和环境复杂等特点。传统比例-积分-微分控制对实时扰动性抗干扰能力差。为此，韩京清教授提出一种新颖的控制技术，即自抗扰控制技术。自抗扰控制技术可改善传统比例-积分-微分控制器抗干扰能力差的问题。自抗扰控制器具有结构简单、抗干扰能力强、调节方便和不依赖模型等优点。自抗扰控制器可在自动发电控制系统、负荷频率控制系统和气动伺服系统中广泛应用。自抗扰控制器不依靠固定的被控模型，且可对未知的被控对象进行控制。自抗扰控制器具有较好的适应能力和自动估计补偿外部未知干扰的能力，可把复杂的控制问题变得简单化。自抗扰控制器对被控对象进行实时反馈补偿，处理内外总干扰，抑制干扰对系统产生的不良影响，增强系统的稳定性。但是，自抗扰控制器具有控制带宽高、采样间隔短和观测误差大等问题。

因此，将分数阶控制思路和自抗扰算法结合成分数阶自抗扰算法，该算法结合了两者的优点。分数阶自抗扰控制器与传统的自抗扰控制器相比，具有以下优点：

1.由于引入分数阶运算，因此分数阶自抗扰控制器比自抗扰控制器的控制性能更高。

2.根据被控对象的模型特征，可重新设计扩张状态观测器，使扩张状态更精确。

3.用分数阶控制器代替整数阶控制器，使控制器对参数可调范围更大，控制速度更为高效。

由于引入可调参数λ和μ，使得分数阶自抗扰控制器的参数整定范围变大，且需人工调整，繁琐的人工调整使得控制效果并没有那么高效。为了在无需人工调整参数的情况下得到较高的控制性能，将参数自适应策略应用于分数阶自抗扰算法中，即本发明所提供的参数自适应分数阶自抗扰控制方法。将参数自适应分数阶自抗扰控制方法应用在自动发电控制系统中，可使系统的控制性能提升。

发明内容

本发明提出一种参数自适应分数阶自抗扰自动发电控制方法。该方法能够在无需人工调整参数的情况下得到较高的控制性能，且抗干扰能力强。