[發(fā)明專利]確定分數(shù)階PID控制器參數(shù)的方法、裝置、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器及電力系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810619408.5
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108646546B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔明勇;陳辰
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅;苗源

本發(fā)明公開了確定分數(shù)階PID控制器參數(shù)的方法、裝置、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器及電力系統(tǒng)。所公開的確定分數(shù)階PID控制器參數(shù)的方法，包括：確定由以下公式表示的函數(shù)W(P)作為目標函數(shù)：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(shù)階PID控制器的比例參數(shù)、積分參數(shù)、微分參數(shù)、積分階次參數(shù)、微分階次參數(shù)組成的控制器參數(shù)向量，β為加權(quán)因子，M_p為超調(diào)量，E_ss為穩(wěn)態(tài)誤差，t_r為上升時間，t_s為調(diào)整時間，J(P)為懲罰函數(shù)，L大于等于0；基于帝國競爭算法來確定分數(shù)階PID控制器的最優(yōu)控制器參數(shù)向量。所公開的技術(shù)方案能夠獲取比現(xiàn)有技術(shù)能夠獲取到的分數(shù)階PID控制器參數(shù)更優(yōu)的分數(shù)階PID控制器參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動控制和電力領(lǐng)域，尤其涉及確定分數(shù)階PID控制器參數(shù)的方法、裝置、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器及電力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

PID控制廣泛應用于自動控制過程中，由于其算法簡單、可靠性好，所以在自動化、電力、通信等領(lǐng)域中都有著較為廣泛的應用。

目前的PID控制器大致可以分為整數(shù)階PID控制器和分數(shù)階PID控制器。整數(shù)階PID控制器是傳統(tǒng)的PID控制器，僅僅包含比例參數(shù)K_P、積分參數(shù)K_I、微分參數(shù)K_D，而分數(shù)階PID控制器是對傳統(tǒng)整數(shù)階PID控制器的改進，增加了積分階次λ、微分階次μ兩個新的參數(shù)。分數(shù)階PID控制器的控制參數(shù)更多，因此，相比整數(shù)階PID控制器能夠更準確地描述實際系統(tǒng)的動態(tài)特性，從而也能夠?qū)嶋H系統(tǒng)進行更精確地控制。

以電力系統(tǒng)為例，由于引入勵磁機制導致了電力系統(tǒng)存在低頻振蕩問題，一旦低頻振蕩得不到有效的抑制，就會造成線路過流跳閘或者系統(tǒng)間的失步現(xiàn)象，嚴重時會導致大面積停電，造成不可挽回的損失。因此，人們已經(jīng)提出了結(jié)合整數(shù)階或分數(shù)階PID控制器來實現(xiàn)勵磁控制的許多方案，并將這些方案應用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器中，以減小甚至消除低頻振蕩問題。

無論選擇整數(shù)階PID控制器還是分數(shù)階PID控制器用于過程控制，控制器參數(shù)的整定都至關(guān)重要。如何整定出能夠應用于具體系統(tǒng)的控制器參數(shù)一直都是人們研究的一個重要方向。

因此，需要提出新的技術(shù)方案，以獲取比現(xiàn)有技術(shù)能夠獲取到的分數(shù)階PID控制器參數(shù)更優(yōu)的分數(shù)階PID控制器參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的確定分數(shù)階PID控制器參數(shù)的方法，包括：

確定由以下公式表示的函數(shù)W(P)作為目標函數(shù)：

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(shù)階PID控制器的比例參數(shù)、積分參數(shù)、微分參數(shù)、積分階次參數(shù)、微分階次參數(shù)組成的控制器參數(shù)向量，β為加權(quán)因子，M_p為超調(diào)量，E_ss為穩(wěn)態(tài)誤差，t_r為上升時間，t_s為調(diào)整時間，J(P)為懲罰函數(shù)，L大于等于0；

基于帝國競爭算法來確定分數(shù)階PID控制器的最優(yōu)控制器參數(shù)向量。

根據(jù)本發(fā)明的確定分數(shù)階PID控制器參數(shù)的方法，L大于1001。

根據(jù)本發(fā)明的確定分數(shù)階PID控制器參數(shù)的裝置，包括：