[發(fā)明專利]一種基于卡爾曼濾波融合的風(fēng)速序列預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210203535.X
• 申請(qǐng)日: 2012-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102708305B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 修春波;張欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G06N3/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于時(shí)間序列預(yù)測(cè)分析領(lǐng)域，涉及一種用于風(fēng)速時(shí)間序列預(yù)測(cè)的方法，特別涉及一種采用卡爾曼濾波方法對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合的風(fēng)速序列預(yù)測(cè)分析方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電是一種理想的新能源，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電有利于緩解日益嚴(yán)峻的能源緊張問(wèn)題。風(fēng)速預(yù)測(cè)是發(fā)展風(fēng)電技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。風(fēng)速及風(fēng)功率預(yù)測(cè)對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃、風(fēng)功率的控制、風(fēng)電并網(wǎng)后電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義。風(fēng)速序列具有明顯的非線性、隨機(jī)波動(dòng)性等特點(diǎn)，這對(duì)有效實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)分析帶來(lái)了較大的困難。目前，常用的風(fēng)速時(shí)間序列預(yù)測(cè)分析方法有持續(xù)法、時(shí)間序列法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊邏輯法以及混沌時(shí)間序列預(yù)測(cè)分析方法等。盡管這些預(yù)測(cè)方法運(yùn)用不同的理論對(duì)風(fēng)速開(kāi)展預(yù)測(cè)研究，從不同的角度對(duì)風(fēng)速序列的預(yù)測(cè)性能起到改善作用。但目前的風(fēng)速預(yù)測(cè)性能還不夠理想。而卡爾曼濾波方法能夠融合幾種預(yù)測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)，改善單一預(yù)測(cè)方法的不足。

因此，采用卡爾曼濾波方法，設(shè)計(jì)一種能夠融合多種預(yù)測(cè)結(jié)果的預(yù)測(cè)分析方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，設(shè)計(jì)一種基于卡爾曼濾波融合的風(fēng)速時(shí)間序列預(yù)測(cè)分析方法，提高風(fēng)速時(shí)間序列的預(yù)測(cè)精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于卡爾曼濾波融合的風(fēng)速序列預(yù)測(cè)方法，利用采集到的風(fēng)速序列構(gòu)造出風(fēng)速變化率序列，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別對(duì)兩種序列進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，并將預(yù)測(cè)結(jié)果利用卡爾曼濾波方法進(jìn)行融合，從而得到風(fēng)速的最優(yōu)預(yù)測(cè)估計(jì)結(jié)果。

本發(fā)明的目的在于提出一種基于卡爾曼濾波融合的風(fēng)速序列預(yù)測(cè)方法，利用卡爾曼濾波方法將風(fēng)速序列和風(fēng)速變化率序列的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，改善單一預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)性能，減小風(fēng)速序列的預(yù)測(cè)誤差，提高風(fēng)速序列的預(yù)測(cè)精度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

設(shè)已知風(fēng)速序列為{V_i}，i＝0，2，...，M。風(fēng)速變化率序列可求得為{A_j}，j＝1，2，...，M。其中：

A_i＝(V_i-V_i-1)/T_s???????(1)

式(1)中T_s為系統(tǒng)采樣周期。

采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可分別實(shí)現(xiàn)對(duì)上述風(fēng)速序列和風(fēng)速變化率序列的預(yù)測(cè)分析。

為了改善神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的預(yù)測(cè)性能，利用卡爾曼濾波方法對(duì)上述兩種預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，以提高風(fēng)速序列的預(yù)測(cè)效果。

選擇風(fēng)速V和風(fēng)速變化率的偏差B作為狀態(tài)變量，建立狀態(tài)方程和測(cè)量方程為：