[发明专利]一种基于改进固定时间的电力系统混沌现象分层滑模控制方法

说明书

本发明公开了一种基于改进固定时间的电力系统混沌现象分层滑模控制方法，包括以下步骤：对九阶电力系统模型利用混沌分析工具对模型进行混沌现象分析；针对传统固定时间滑模控制的缺点进行改进避免了奇异性问题，并将固定时间非奇异终端滑模控制与自适应技术相结合，然后将分层滑模与固定时间非奇异自适应终端滑模相结合以减少设计控制器的数量，并加入双曲趋近律以减小滑模控制存在的抖振现象；最后为缩减控制参数寻找时间，在构建一种新的目标函数基础上利用改进蚁狮算法对控制参数进行寻优，研究结果对于控制实际电力系统混沌现象具有借鉴作用。

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，具体涉及一种基于改进固定时间的电力系统混沌现象分层滑模控制方法。

背景技术

作为一种高度非线性的复杂动力系统,现代电力系统表现出丰富的非线性动力学行为。其中，振荡是电力系统传输过程中的一种典型的非线性动力学行为。除了正常运行时的周期性振荡外，电力系统有时还会出现突然地、不规则地、无周期性振荡，随着研究的深入，许多学者发现电力系统所呈现出来的这种不规则振荡与其混沌运行行为密切相关。虽然这种不规则振荡不会总是破坏系统的整体稳定性，但是其对系统安全的潜在破坏力是巨大的，一旦系统持续产生无规则振荡，将有极大可能导致系统解列，甚至崩溃进而发生大面积停电事故，在这种情况下，为保证电力系统安全稳定运行，就要不断研究先进的控制理论、技术和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进固定时间的电力系统混沌现象分层滑模控制方法，本发明在传统固定时间滑模面的基础上设计了一种新的固定时间非奇异自适应终端分层滑模控制方法，通过加入饱和函数以及利用分段函数的思想来解决传统固定时间滑模控制存在的奇异性问题，同时设计的控制方法利用自适应方法对系统中的不确定参数进行估计，利用双曲趋近律对抖振现象进行减弱，将分层滑模控制与设计的滑模面结合从而减小控制器的个数，最后为缩减控制参数寻找时间，在构建一种新的目标函数基础上利用改进蚁狮算法对控制参数进行寻优。

本发明目的采用以下技术方案实现：

一种基于改进固定时间的电力系统混沌现象分层滑模控制方法，包括以下步骤:

步骤1：分析电力系统混沌模型，并利用混沌分析方法对混沌现象进行分析；

步骤2：针对传统固定时间滑模控制方法的缺点,从不同方面对该方法进行改进，建立改进固定时间的分层滑模控制方法；

步骤3：为缩短控制参数寻找时间，设计了一种新的目标函数，并对蚁狮算法进行改进用于控制参数的寻优。

进一步地，步骤1具体为：对九阶电力系统模型进行分析，并通过各状态时序图、系统分岔图、系统功谱图以及系统相图四个方面进行分析，来说明混沌现象的存在性。

系统模型：

式中，δ_v为发电机的功角，s_v为发动机转差；E_d′和E_d″为发电机d轴的暂态电动势和次暂态电动势；E_q′与E_q″为发电机q轴的暂态电动势和次暂态电动势；E_fd为发电机的励磁电动势；δ_L与V_L为负载母线电压的相角与幅值；d_v为发电机侧外来周期性干扰；u_v，u_L1和u_L2为系统的控制输入。在受控系统表达式的各个变量中，P_g、I_d、I_q、V_t、P、Q为各状态变量的函数。

为对混沌振荡现象进行抑制，根据电力系统动态数学特性，设计三个控制输入对分别对δ_v,s_v,δ_L,V_L进行控制，即将系统分为三个子系统，各子系统表达式如下所式：