[發(fā)明專利]基于事件觸發(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)自適應負荷頻率控制方法

有效

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• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113241762B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王占山;邢彥麗;鄭碧波;范曉飛
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發(fā)明提供一種基于事件觸發(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)自適應負荷頻率控制方法，涉及控制器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立電力系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式，分析由回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)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(tài)網(wǎng)絡(luò)的模型，對基于事件觸發(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的自適應控制器進行設(shè)計，計算基于事件觸發(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的自適應控制器在負荷頻率控制系統(tǒng)達到穩(wěn)定的充分條件。本發(fā)明用回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)來逼近非線性的電力系統(tǒng)，從而得到理想的結(jié)果，通過事件觸發(fā)的自適應回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)負荷頻率控制，改善系統(tǒng)通信資源浪費的狀況，減輕通信負擔，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及實用性，并能夠提高系統(tǒng)的快速響應以及準確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于事件觸發(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)自適應負荷頻率控制方法。

背景技術(shù)

頻率的穩(wěn)定性對電力系統(tǒng)具有重要意義。系統(tǒng)頻率的突然波動將會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為保持額定頻率，應對系統(tǒng)進行適當有效的控制。其中電力系統(tǒng)的頻率隨電力需求的自動調(diào)節(jié)被定義為負荷頻率控制(LFC)。作為自動發(fā)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(jīng)典的負荷頻率控制的控制器的設(shè)計包括電力系統(tǒng)區(qū)域的建模、控制器設(shè)計等等。近年來，許多學者提出了許多方法。有學者設(shè)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(diào)節(jié)時間、超調(diào)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(shè)計了一種基于粒子群優(yōu)化算法(PSO-PID)的線性調(diào)頻系統(tǒng)PID控制器。還有人提出了一種結(jié)合遺傳算法(GA-PID)的最優(yōu)積分增益控制方法，有效地改善了電力系統(tǒng)的動態(tài)性能。然而，以上兩種方法有局部最優(yōu)的傾向，極易陷入局部最優(yōu)而無法獲得全局最優(yōu)的結(jié)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(shù)的模糊調(diào)度，從而拓展了互聯(lián)電力系統(tǒng)中線性調(diào)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(guī)則。還有學者提出了一種方法來設(shè)計LFC系統(tǒng)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(shù)。當然還有采用滑模控制設(shè)計負荷頻率控制中的PI控制器的方法。然而，該方法的設(shè)計過程復雜，需要大量的測量信號。同時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法已成功應用于工業(yè)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(tǒng)的采樣信息通道的浪費，事件觸發(fā)控制(ETC)被引用了進來，以減少通信流量并節(jié)省處理器的計算負載的替代控制范式。作為傳統(tǒng)的周期性數(shù)據(jù)采樣的一種替代，非周期事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)采樣依賴于實時系統(tǒng)的狀態(tài)，并以此方式考慮采樣時刻之間的系統(tǒng)行為。這種新的數(shù)據(jù)采樣策略在減少反饋控制系統(tǒng)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(diào)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(shù)。因此PID控制器的性能較差。(2)對于優(yōu)化算法，如PSO-PID、GA-PID等，容易陷入局部最優(yōu)。(3)以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制為代表的一系列智能控制雖然能自動識別和調(diào)整控制器的參數(shù)，但仍存在整定時間長的問題。(4)反饋控制系統(tǒng)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(jù)負荷變化進行自適應調(diào)整，且具有經(jīng)濟效應的控制器，以獲得更好的電力系統(tǒng)性能，是一個值得關(guān)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(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于事件觸發(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)自適應負荷頻率控制方法，用回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)來逼近非線性的電力系統(tǒng)，從而得到理想的結(jié)果，通過事件觸發(fā)的自適應回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)負荷頻率控制，改善系統(tǒng)通信資源浪費的狀況，減輕通信負擔，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及實用性，并能夠提高系統(tǒng)的快速響應以及準確性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種基于事件觸發(fā)的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)自適應負荷頻率控制方法，包括以下步驟：