[發明專利]基于事件觸發的回聲狀態網絡自適應負荷頻率控制方法

有效

• 申請號: 202110599230.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113241762B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 王占山;邢彥麗;鄭碧波;范曉飛
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發明提供一種基于事件觸發的回聲狀態網絡自適應負荷頻率控制方法，涉及控制器設計技術領域。根據電力系統的結構參數建立電力系統的狀態空間表達式，分析由回聲狀態網絡訓練的負荷頻率控制問題，建立圍繞負荷頻率控制問題下的回聲狀態網絡的模型，對基于事件觸發的回聲狀態網絡的自適應控制器進行設計，計算基于事件觸發的回聲狀態網絡的自適應控制器在負荷頻率控制系統達到穩定的充分條件。本發明用回聲狀態網絡來逼近非線性的電力系統，從而得到理想的結果，通過事件觸發的自適應回聲狀態網絡負荷頻率控制，改善系統通信資源浪費的狀況，減輕通信負擔，提高電力系統的穩定性以及實用性，并能夠提高系統的快速響應以及準確性。

技術領域

本發明涉及控制器設計技術領域，尤其涉及一種基于事件觸發的回聲狀態網絡自適應負荷頻率控制方法。

背景技術

頻率的穩定性對電力系統具有重要意義。系統頻率的突然波動將會引起系統的不穩定。為保持額定頻率，應對系統進行適當有效的控制。其中電力系統的頻率隨電力需求的自動調節被定義為負荷頻率控制(LFC)。作為自動發電控制的核心功能，因此研究負荷頻率控制就變得非常重要。

經典的負荷頻率控制的控制器的設計包括電力系統區域的建模、控制器設計等等。近年來，許多學者提出了許多方法。有學者設計了一類分散PI(比例積分)或PID(比例積分-微分)控制器來處理LFC分散控制。但是，這些控制器在調節時間、超調量等方面的響應都很弱。也有學者，考慮到負荷擾動和風電場的問題，設計了一種基于粒子群優化算法(PSO-PID)的線性調頻系統PID控制器。還有人提出了一種結合遺傳算法(GA-PID)的最優積分增益控制方法，有效地改善了電力系統的動態性能。然而，以上兩種方法有局部最優的傾向，極易陷入局部最優而無法獲得全局最優的結果。有學者將基于PI控制器的負荷頻率控制的模糊邏輯方法應用于控制器參數的模糊調度，從而拓展了互聯電力系統中線性調頻的研究工作。但是，在模糊控制器中增加一個輸入變量會增加控制規則。還有學者提出了一種方法來設計LFC系統的H∞控制器。然而，由于迭代算法和行搜索算法的復雜性，該方法無法得到PI控制器的具體參數。當然還有采用滑模控制設計負荷頻率控制中的PI控制器的方法。然而，該方法的設計過程復雜，需要大量的測量信號。同時，神經網絡控制等現代控制方法已成功應用于工業應用，模型預測控制等智能控制方法也被用于解決負荷頻率控制問題。

為了減少控制系統的采樣信息通道的浪費，事件觸發控制(ETC)被引用了進來，以減少通信流量并節省處理器的計算負載的替代控制范式。作為傳統的周期性數據采樣的一種替代，非周期事件觸發的數據采樣依賴于實時系統的狀態，并以此方式考慮采樣時刻之間的系統行為。這種新的數據采樣策略在減少反饋控制系統中計算和通信資源的浪費方面是非常有用的。

通過對上述方法的分析，目前的線性調頻仍存在一些不足。(1)在各種非線性和不確定性存在的情況下，很難確定滿意的PID控制參數。因此PID控制器的性能較差。(2)對于優化算法，如PSO-PID、GA-PID等，容易陷入局部最優。(3)以神經網絡PID控制為代表的一系列智能控制雖然能自動識別和調整控制器的參數，但仍存在整定時間長的問題。(4)反饋控制系統中的計算通信資源的仍存在浪費問題。因此，如何找到一個能根據負荷變化進行自適應調整，且具有經濟效應的控制器，以獲得更好的電力系統性能，是一個值得關注的問題。為了進一步研究這些問題，我們嘗試引入基于事件觸發的回聲狀態網絡。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于事件觸發的回聲狀態網絡自適應負荷頻率控制方法，用回聲狀態網絡來逼近非線性的電力系統，從而得到理想的結果，通過事件觸發的自適應回聲狀態網絡負荷頻率控制，改善系統通信資源浪費的狀況，減輕通信負擔，提高電力系統的穩定性以及實用性，并能夠提高系統的快速響應以及準確性。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種基于事件觸發的回聲狀態網絡自適應負荷頻率控制方法，包括以下步驟：