[發(fā)明專利]考慮微電網(wǎng)不匹配干擾的改進(jìn)滑模控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111159261.4
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN113900375B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙琰;白金禹;葉瀚文;辛長(zhǎng)慶;姜銘坤;羅金鳴;姜河;韓吉;趙濤;胡宸嘉;何雨桐;王亞茹;安琦;周航;李兆瀅;于思琪;魏莫杋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;H02J3/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 姜璐璐

本發(fā)明提出了一種考慮微電網(wǎng)不匹配干擾的改進(jìn)滑模控制方法，屬于微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，流程包括：首先對(duì)三階系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)變換，然后加入可估計(jì)擾動(dòng)的非線性擾動(dòng)觀測(cè)器，根據(jù)擾動(dòng)估計(jì)量設(shè)計(jì)滑模面，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出滑模控制器，通過Lyapunov穩(wěn)定性理論對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，在考慮干擾信號(hào)和擾動(dòng)估計(jì)量的情況下，所設(shè)計(jì)的滑模控制器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的平衡控制。仿真結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的狀態(tài)能夠收斂至期望的平衡點(diǎn)，且該方法收斂速度較快，并具有魯棒性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮微電網(wǎng)不匹配干擾的改進(jìn)滑模控制方法。

背景技術(shù)

滑模控制的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，具有強(qiáng)大的抗干擾能力，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，但現(xiàn)階段關(guān)于滑模面的設(shè)計(jì)大多集中在匹配不確定方面，即干擾與控制輸入在同一個(gè)頻道上。然而，很多實(shí)際的系統(tǒng)并不滿足匹配不確定情況，在微電網(wǎng)中，就存在跟蹤輸入干擾和控制輸入在不同的頻道上的情況，也就是存在不匹配不確定或是不匹配干擾。雖然滑模控制對(duì)于干擾信號(hào)具有很強(qiáng)的魯棒性，并具有響應(yīng)速度快、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但是普通的滑模控制器在進(jìn)行控制時(shí)，如果微電網(wǎng)存在不匹配干擾的情況，會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差，且無法對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)，控制效果不能達(dá)到要求的性能指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供的一種考慮微電網(wǎng)不匹配干擾的改進(jìn)滑模控制方法，對(duì)于三階系統(tǒng)，首先進(jìn)行坐標(biāo)變換，然后加入可估計(jì)擾動(dòng)的非線性擾動(dòng)觀測(cè)器，根據(jù)擾動(dòng)估計(jì)量設(shè)計(jì)改進(jìn)的滑模面，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出滑模控制器，來解決不匹配干擾問題。在不匹配干擾下，系統(tǒng)狀態(tài)也可以通過滑模面漸近運(yùn)動(dòng)到期望的平衡狀態(tài)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的狀態(tài)能夠收斂至期望的平衡點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種考慮微電網(wǎng)不匹配干擾的改進(jìn)滑模控制方法，包括如下步驟：

步驟1：建立系統(tǒng)模型，其表達(dá)式為：

其中，x為系統(tǒng)的狀態(tài)變量，x(t)＝[Δf，ΔP_t，ΔX_g]，Δf為頻率偏差，ΔP_t為功率輸出，ΔX_g為調(diào)速器閥位，ΔP_s(t)和ΔP_d(t)為系統(tǒng)的干擾信號(hào)，u為控制輸入，設(shè)C＝[0?0?1]；

T_p、T_g、T_t分別為電力系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)、調(diào)速器時(shí)間常數(shù)和汽輪機(jī)時(shí)間常數(shù)，k_p為系統(tǒng)增益，R為速度控制系數(shù)；

步驟2：設(shè)置坐標(biāo)變換為γ＝γx，

在該坐標(biāo)變換下，系統(tǒng)可以表示為：

其中，

步驟3：令ΔP_s(t)+ΔP_d(t)＝d，加入可估計(jì)擾動(dòng)的NDOB；

步驟4：根據(jù)擾動(dòng)估計(jì)量設(shè)計(jì)滑模面；

步驟5：根據(jù)滑模面，設(shè)置可使系統(tǒng)在有限時(shí)間到達(dá)滑模面的控制器。

進(jìn)一步地，通過Lyapunov穩(wěn)定性理論對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行證明，Lyapunov函數(shù)為：

進(jìn)一步地，所述坐標(biāo)變換還可以得到：

即

進(jìn)一步地，所述步驟3可表述為：

其中，為擾動(dòng)估計(jì)量，p為非線性觀測(cè)器內(nèi)部狀態(tài)，λ為設(shè)計(jì)的觀測(cè)器增益；通過上述內(nèi)容可得：