[发明专利]一种高压直流附加频率控制方法

摘要

本发明公开了一种高压直流附加频率控制方法，通过TLS‑ESPRIT算法辨识出系统低阶模型，将低阶模型的传递函数转换为状态方程，再基于二次最优型变结构控制理论，利用二次型性能指标的最优控制来确定变结构控制的切换函数，接着引入状态观测器，实现输出反馈形式的HVDC附加频率控制器，最后利用极大极小值原理和改进粒子群优化算法对控制参数进行优化。本发明的控制方法不依赖于控制对象模型参数，具有对干扰和摄动的不变性，能有效地解决高压直流输电系统的鲁棒性问题，且在滑动模态上具有完全自适应性，变结构设计方法既能增加控制器的稳定裕度，又对实际大电网的复杂多变性具有较强的适应性。

主权项

1.一种高压直流附加频率控制方法，其特征在于，包括：通过TLS‑ESPRIT算法对系统模型进行辨识，用保留系统主要振荡模态的低阶模型代替高阶系统模型；求得系统的变结构控制的切换函数，设计含虚拟状态变量的附加控制器，并引入状态观测器，消除虚拟状态变量，实现输出反馈形式的HVDC附加频率控制器；将对控制器参数的优化转化为求式(1)所列目标函数的极大极小值的优化：式中，R1为所有可能的控制器参数的集合；R2为所有可能的运行条件的集合；λ为闭环控制系统的特征值；利用改进PSO算法求解目标函数J，对变结构附加频率控制中涉及的对角矩阵的对角元素，以及变结构指数趋近率参数k进行参数优化；所述利用改进PSO算法对求解目标函数J的具体步骤如下：在N维空间中存在m个粒子，其中第i个粒子在空间的位置为Xi＝(xi1,xi2,...,xiN)，飞行速度为Vi＝(vi1,vi2,...,viN)，其中i＝1,2,...,m；将Xi代入目标函数J来求取第i个粒子的适应值；设粒子个体经历过的最佳位置为Pi＝(pi1,pi2,...,piN)，全体粒子经历过的全局最佳位置Pg＝(pg1,pg2,...,pgN)；从首次迭代计算的当前迭代次数t代进化到t+1代后，粒子更新速度和位置为：式中，w为惯性权重，且w∈(0.4,1.2)；c1,c2为加速常数c1,c2∈(0,2)；r1,r2为随机数r1,r2∈(0,1)；然后对每个粒子个体的适应值进行大小排序，再通过对每个粒子的个体最佳位置分别乘以各自相应的位置权重系数βij，以其乘积的和来修正Pg：选用正切函数y＝tanx，x∈[0,π/4]来模拟w的变化趋势，定义惯性权重w为式中，wmax为最大惯性权重，wmin为最小惯性权重；r为第二次迭代计算中当前迭代次数，rmax为最大迭代次数。