[發明專利]確定分數階PID控制器參數的方法、裝置、電力系統穩定器及電力系統

有效

• 申請號: 201810619408.5
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108646546B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 崔明勇;陳辰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅;苗源

1.一種確定分數階PID控制器參數的方法，其特征在于，包括：

確定由以下公式表示的函數W(P)作為目標函數：

W(P)＝(1-e^β)·(M_p+E_ss)+e^-β·(t_s-t_r)+J(P)

其中，P＝[K_P，K_I，K_D，λ，μ]為由分數階PID控制器的比例參數、積分參數、微分參數、積分階次參數、微分階次參數組成的控制器參數向量，β為加權因子，M_p為超調量，E_ss為穩態誤差，t_r為上升時間，t_s為調整時間，J(P)為懲罰函數，L大于等于0；

基于帝國競爭算法來確定所述分數階PID控制器的最優控制器參數向量；

其中，帝國競爭算法包括以下步驟：

(1)初始化帝國，包括國家數量、帝國數量、算法維度、最小優化參數、最大優化參數、革命系數、同化系數、同化系數角、β、阻尼比；

(2)確定初始帝國位置和帝國代價；其中，帝國代價為根據具體的P值及公式中的其他相關參數，計算該P值對應的目標函數W(P)的具體值；

(3)確定各個帝國殖民地位置和殖民地數量；

(4)模擬殖民地同化程度，并根據殖民地勢利確定是否與該帝國進行位置交換；

(5)對帝國勢利進行計算，并瓜分最弱帝國；

(6)進行競爭后所存在的唯一國家位置，則為最優位置；其中，最優位置為最優的控制器參數向量P的值。

2.如權利要求1所述的確定分數階PID控制器參數的方法，其特征在于，L大于1001。

3.一種確定分數階PID控制器參數的裝置，其特征在于，包括：

目標函數定義模塊，用于確定由以下公式表示的函數W(P)作為目標函數：

W(P)＝(1-e^β)·(M_p+E_ss)+e^-β·(t_s-t_r)+J(P)

其中，P＝[K_P，K_I，K_D，λ，μ]為由分數階PID控制器的比例參數、積分參數、微分參數、積分階次參數、微分階次參數組成的控制器參數向量，β為加權因子，M_p為超調量，E_ss為穩態誤差，t_r為上升時間，t_s為調整時間，J(P)為懲罰函數，L大于等于0；

最優控制器參數確定模塊，用于基于帝國競爭算法來確定所述分數階PID控制器的最優控制器參數向量；

最優控制器參數確定模塊具體用于：

(1)初始化帝國，包括國家數量、帝國數量、算法維度、最小優化參數、最大優化參數、革命系數、同化系數、同化系數角、β、阻尼比；

(2)確定初始帝國位置和帝國代價；其中，帝國代價為根據具體的P值及公式中的其他相關參數，計算該P值對應的目標函數W(P)的具體值；

(3)確定各個帝國殖民地位置和殖民地數量；

(4)模擬殖民地同化程度，并根據殖民地勢利確定是否與該帝國進行位置交換；

(5)對帝國勢利進行計算，并瓜分最弱帝國；

(6)進行競爭后所存在的唯一國家位置，則為最優位置；其中，最優位置為最優的控制器參數向量P的值。

4.如權利要求3所述的確定分數階PID控制器參數的裝置，其特征在于，L大于1001。

5.一種電力系統穩定器，其特征在于，包括：

使用由如權利要求1或2所述的方法確定的最優控制器參數向量作為控制參數向量的分數階PID控制器，用于實現對電力系統的穩定控制。

6.如權利要求5所述的電力系統穩定器，其特征在于，所述電力系統穩定器適用于單發電機無窮大電力系統或多發電機電力系統。

7.一種電力系統，其特征在于，包括：

使用由如權利要求1或2所述的方法確定的最優控制器參數向量作為控制參數向量的分數階PID控制器，所述分數階PID控制器用于實現對發電機的勵磁控制。