[發(fā)明專利]三相并聯(lián)型有源濾波器的線性化反饋神經(jīng)滑模控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310313678.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN103441499A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王哲;費(fèi)峻濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01;G06N3/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三相并聯(lián)型有源濾波器的線性化反饋神經(jīng)滑模控制方法，屬有源電力濾波器控制技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

隨著非線性負(fù)載的大量應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波含量日益增加，造成電能質(zhì)量越來越差。諧波會(huì)引起設(shè)備過熱、損耗增加、電流過大等一系列危害，必須予以抑制。相對(duì)于無源電力濾波器，有源電力濾波器（APF）更能有效地處理變化負(fù)載的諧波及功率因數(shù)，它具有實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的工作特點(diǎn)，被公認(rèn)為是綜合治理“電網(wǎng)污染”最有效的手段。?

APF的控制技術(shù)是APF的關(guān)鍵技術(shù)之一，APF的控制效果在很大程度上取決于其控制器的性能，并且隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求日益提高，為了更好地改善電能質(zhì)量，對(duì)APF的控制策略的研究有著重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。由于實(shí)際系統(tǒng)存在復(fù)雜性、非線性、時(shí)變形、不確定性等因素，無法獲得精確的數(shù)學(xué)模型，傳統(tǒng)的控制理論已經(jīng)不能滿足工業(yè)發(fā)展的要求，所以先進(jìn)控制理論得以提出和發(fā)展。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是智能控制的一個(gè)新的分支，為解決復(fù)雜的非線性、不確定、不確知系統(tǒng)的控制問題開辟了新途徑。?

徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬了人腦中局部調(diào)整、相互覆蓋接受域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它具有單隱層的三層前饋網(wǎng)絡(luò)，隱層作用函數(shù)采用高斯基函數(shù)，RBF網(wǎng)絡(luò)是局部逼近的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，理論上只要足夠多的神經(jīng)元，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近任意連續(xù)函數(shù)。RBF網(wǎng)絡(luò)由輸入到輸出的映射是非線性的，而隱層空間到輸出空間的映射是線性的，因此采用RBF網(wǎng)絡(luò)可大大加快學(xué)習(xí)速度并避免局部極小問題，適合于APF實(shí)時(shí)控制的要求。?

滑模變結(jié)構(gòu)控制是變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的一種控制策略。這種控制策略與常規(guī)控制的根本區(qū)別在于控制的不連續(xù)性，即一種使系統(tǒng)“結(jié)構(gòu)”隨時(shí)間變化的開關(guān)特性。該控制特性可以迫使系統(tǒng)在一定特性下沿規(guī)定的狀態(tài)軌跡作小幅度、高頻率的上下運(yùn)動(dòng)，即所謂的“滑模運(yùn)動(dòng)”。這種滑模運(yùn)動(dòng)是可以設(shè)計(jì)的，且與系統(tǒng)的參數(shù)及干擾無關(guān)。這樣，處于滑模運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)就具有很好的魯棒性。?

線性化反饋神經(jīng)滑模控制是線性化反饋技術(shù)、滑模控制、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制及自適應(yīng)控制的有機(jī)結(jié)合,綜合了各種控制的優(yōu)點(diǎn)，是一種解決參數(shù)不確定系統(tǒng)控制問題的新型控制策略，提高了系統(tǒng)的綜合性能。近年來，線性化反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論取得了一系列的重要進(jìn)展，由于該方法具有良好的精確性，魯棒性和自適應(yīng)性，在工程上具有很好的應(yīng)用前景。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近及自適應(yīng)控制的方法，利用線性化反饋技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)神經(jīng)滑模控制器，把線性化反饋方法、自適應(yīng)滑模控制與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法對(duì)APF系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠消除系統(tǒng)中不確定因素和外界干擾的影響，提高APF系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。?

本發(fā)明解決技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：?

三相并聯(lián)型有源濾波器的線性化反饋神經(jīng)滑模控制方法，包括以下步驟：?

1）建立被控對(duì)象三相并聯(lián)型有源濾波器的數(shù)學(xué)模型；?

2）將線性化反饋方法、滑模控制、自適應(yīng)算法以及RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，設(shè)計(jì)線性化反饋?zhàn)赃m應(yīng)RBF神經(jīng)滑模控制器，將線性化反饋神經(jīng)滑模控制律作用于三相并聯(lián)型有源濾波器的開關(guān)函數(shù)，具體為?

2-1）利用線性化反饋方法，設(shè)計(jì)滑模控制器，得到滑模控制律，具體為，?

定義滑模函數(shù)s為：s(t)＝ce?

其中，c為滑模系數(shù)，e為跟蹤誤差?

有源濾波器的數(shù)學(xué)模型式為：

根據(jù)線性化反饋技術(shù)，設(shè)計(jì)滑模控制律u₁為：

其中，R＝ξ(x)-ρsgn(s)?

x_m為給定信號(hào)，ρ是線性化反饋參數(shù)，ρ＞0?

2-3）設(shè)計(jì)自適應(yīng)RBF神經(jīng)滑模控制器，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出代替f(x),得到線性化反饋神經(jīng)滑模控制律u，實(shí)現(xiàn)所述控制器對(duì)三相并聯(lián)型有源濾波器開關(guān)函數(shù)的逼近，從而控制有源濾波器主電路開關(guān)的通斷，產(chǎn)生與諧波電流大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流，抵消諧波，具體為，?

首先，假設(shè)存在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值w，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出逼近于時(shí)變函數(shù)f(x)，其逼近精度為ε，即：?