[发明专利]永磁同步发电机耦合混沌网络系统的自适应事件触发控制方法

说明书

本发明涉及一种永磁同步发电机耦合混沌网络系统的自适应事件触发控制方法，属于永磁同步电机领域，S1：建立动态模型：将K个相同的永磁同步发电机及电阻、电容连接形成耦合网络来描述实际的发电系统；S2：对动态模型进行动力学分析；S3：在反演控制的框架中，利用区间2型模糊神经网络估计动态模型的未知项；通过余弦障碍函数保证系统状态的有界性；通过改进的饱和函数趋近律和Nussbaum型函数实现在有限时间内的稳定控制，逼近动态模型的未知函数；采用事件触发策略和二阶跟踪微分器节省计算和通信资源，避免与反演过程相关的“项爆炸”问题。本方法可以使与永磁同步发电机耦合混沌网络系统相关的固有混沌振荡被完全抑制。

技术领域

本发明属于永磁同步电机领域，涉及一种永磁同步发电机耦合混沌系统事件的触发控制方法。

背景技术

永磁同步发电机具有运行可靠、无集电环和电刷、功率密度高、效率高等优点，广泛应用于航空航天高速发电、大型汽轮机发电和可再生能源风力发电。一台直驱风电机组主要由机械部分、永磁同步发电机、机侧换流器、网侧换流器和锁相环构成。其中，直驱风电机组机械部分负责捕捉风能，将风能转换成机械能并传递给永磁同步发电机；永磁同步发电机将机械能转换成电能；永磁同步发电机定子绕组经过机侧换流器、网侧换流器与交流电网相连。在电网中，每台发电机所产生的磁场都会对周围发电机的实时工作有影响。基于此，风电场发电系统是由多台相同的永磁同步发电机组成的耦合系统。在实际应用中，如果发电机各相电动势的瞬时值与电网末端相应相电压的瞬时值不完全一致，就会产生巨大的电流和机械冲击。在这种情况下，电网受到干扰，同步发电机会被损坏。

由多个个体形成的类似于风电场的复杂耦合系统在生活中非常常见，如通信网络、微生物群、人类神经网络等。为了研究这类耦合系统，许多学者通过提取个体间的关联规则对其进行分析，并建立了相应数学模型。Bhaskar等建立了一个微机械系统的数学模型，该模型由多个极限环振子以最近邻的形式耦合而成。Marszal和Stefaèski建立了耦合摩擦振子系统的运动方程，研究了耦合系数和激励角频率对系统同步的影响。然而，本工作并未考虑系统中存在的不确定性和非线性。Luo等建立了三机电传感器耦合系统的数学模型，并进一步讨论了参数变化对系统动态行为的影响。邓等设计了基于负载转矩观测器的双耦合电机同步速度控制器，但没有讨论系统参数的摄动和对初值的敏感性。此外，上述研究并未涉及非相邻个体间的耦合效应。

随着研究的不断深入，学者们发现永磁同步发电机中存在混沌振荡。耦合系统中永磁同步发电机的混沌振荡会降低发电、输电和传输效率，甚至破坏系统的稳定性。为了抑制混沌振荡，提高系统的稳定性，Piccinni等根据Van Der Pol混沌系统的特点，提出了一种新的跟踪控制算法。但是，该工作不涉及系统性能约束，而且研究结果的匹配条件有很大的局限性。Huang等将混沌粒子群优化算法引入到滑模控制中，设计了线控转向系统的容错滑模预测控制器。Wang等引入Takagi-Sugeno模糊模型和非均匀采样规则研究了一系列混沌系统的稳定性。Zhao等利用相图和分岔图揭示了MEMS谐振器的混沌行为，并结合神经网络和自适应反演设计了一种控制器来抑制混沌。在反演过程中引入一阶滤波器来处理复杂项的爆炸，但随着系统阶数的增加，其滤波精度变差。而且，Wang和Zhao等使用模糊神经网络处理不确定性问题的能力并不令人满意。鉴于此，Mohammadzadeh和Ghaemi设计了一个不确定超混沌系统的鲁棒控制器，并利用一种新的2型模糊神经网络来估计系统的未知函数。这种模糊神经网络虽然可以通过Karnik-Mendel迭代算法自动调整模糊规则的个数和隶属度函数，但整个求解过程极其复杂，消耗了大量的计算资源。Mohammadzadeh等进一步介绍了一种社会蜘蛛优化算法来调整模糊规则的个数和隶属度函数，该算法比前面提到的Karnik-Mendel算法更简单、更灵活。然而，这种方案仍然存在复杂的迭代过程，并且对初始条件的选择有很大的依赖性。