[发明专利]一种时滞电力系统无记忆状态反馈控制器设计方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统控制器设计技术领域，涉及一种时滞电力系统无记忆状态反馈控制器设计方法。

技术背景

大规模电网互联在提高系统运行经济性的同时，也使得系统的动态行为变得更为复杂^[1]，如何保证互联电网的安全稳定运行是国内外学者关注的热点。在大规模互联电网中，仅依靠局部反馈信号实现的控制器，其局限性越来越明显^[2]。而基于GPS技术构建的广域测量系统(Wide-area measurement system，WAMS)，可在同一参考时间框架下给出系统不同地点实时的稳态和动态信息，使通过广域控制器实现电力系统协调控制成为可能^[3，4]。在广域控制器设计时，一个不容忽视的问题是，来自WAMS系统的远方信号往往存在较明显的时滞^[4]，时滞是导致控制器失效、系统恶化和失稳的一种重要诱因，因此必须加以科学考虑。

已有一些文献讨论时滞电力系统稳定分析和控制器设计：文献[5-10]利用H_∞控制理论来设计控制器，但这种理论因权函数的选取没有规律可循而受到了限制^[11]。上世纪90年代后，线性矩阵不等式(Linearmatrix inequalities，LMI)技术受到越来越多的关注^[12]。文献[13]利用Pade多项式逼近时滞超越项，然后利用LMI方法给出一种广域控制器的构造方法，但Pade方法属近似方法，不可避免地存在一定的近似误差，会影响控制器的实现效果；文献[14]应用LMI方法将励磁控制器参数的设计转化为求取使一个闭环系统稳定的适当参数；文献[15-16]则根据推导的时滞稳定判据来设计反馈控制器，但上述方法均具有较大保守性，减少稳定判据的保守性，是其研究的重点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种时滞电力系统无记忆状态反馈控制器的设计方法，采用本发明提供的设计方法设计的控制器，具有更好的控制效果和更小的保守性。

一种时滞电力系统无记忆状态反馈控制器设计方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)建立多机电力系统的开环状态方程表达式其中：x(t)∈Rⁿ是状态向量，u(t)∈R^m是控制输入，A₀，A₁，B是具有合适维数的常数矩阵，τ为时滞常数，初始条件为[-τ，0]上连续初始向量函数；

(2)设计无记忆状态反馈控制器u(t)＝Kx(t)，其中，K为反馈增益；

(3)给定稳定判据条件：

对于任意的τ满足均能使得闭环系统渐近稳定，当且仅当存在任意标量ε＞0，对称正定矩阵M₁，M₂，Z以及矩阵L，R满足如下条件：