[发明专利]基于优化迭代算法的时滞广域电力系统控制器

权利要求书

1.一种基于优化迭代算法的变时滞广域电力系统控制器，其特征在于：该控制器是基于以下步骤实现的：

步骤1、建立广域电力系统变时滞状态空间模型：

其中：x(t)为电力系统状态变量，x(t-d(t))为经过时间延时后的状态变量；控制输入量u为附加的励磁输入△V_s；φ(t)为[-h,0]上连续的初始相量函数，△A、△A₁为系统的扰动项目；[△A,△A₁]＝DF(t)[E,E₁],其中F(t)满足条件：F^T(t)F(t)≤I；A、A₁、B为系统矩阵,D、E、E₁为常数矩阵，标量h为最大时滞上界；

步骤2、设置状态反馈控制器u(t)＝Kx(t)，其中K为状态反馈增益，以保证闭环系统x(t)＝(A+△A+BK)x(t)+(A₁+△A₁)x(t-d(t))为渐近稳定；

步骤3、给出时滞电力系统稳定性定理；

定理1：针对任意的时滞d(t)满足0≤d(t)≤h,d(t)≤μ，如果存在矩阵L＝L^T>0，W＝W^T≥0，R＝R^T≥0，以及任意合适维数矩阵M₁,M₂,V和一标量λ>0，使得下列矩阵不等式成立，

Π11Π12h(LAT+VTBT+λDDT)LET*Π22hLA1TLE1T**-hR+λh2DDT0***-λI<0,Y11Y12M1*Y22M2**(1-μ)LR-1L≥0]]>

式中：μ为时滞导数上界；L、W、R、Y为正定矩阵；Y₁₁、Y₁₂、Y₂₂为正定矩阵Y的元素，E^T、分别为矩阵E、E₁的转置矩阵,

∏₁₁＝LA^T+AL+BV+V^TB^T+M₁+M₁^T+W

+hY₁₁+λDD^T

∏₁₂＝A₁L-M₁+M₂^T+hY₁₂

∏₂₂＝-M₂-M₂^T-(1-μ)W+hY₂₂

则闭环系统是渐近稳定的；

步骤4、定理1中的LR^-1L为非线性项，采用锥补线性化算法对其进行线性化处理，并利用优化算法对迭代次数进行优化；

所述步骤4中对迭代次数k的优化其过程如下：

采用迭代算法处理非线性项时，需要设定一个最大迭代次数k，若选的k值过大，由于实际电力系统中需要考虑的变量较多，控制器在迭代过程中消耗的运算时间将会增大，若迭的k值过小，则系统所能承受的时滞稳定区域将会变小，不能满足实际需要；

为了平衡迭代时间与时滞上界的关系，需要给控制器选择一个合适的k值，使控制器用较少的迭代次数获得较高的时滞上界，因此采用如下优化迭代算法：

设控制器迭代时间t随迭代次数k的变化规律为t＝f(k)，时滞上界h随迭代次数k的变化规律为h＝g(k)，通过实验仿真可知，函数f(k)与g(k)的变化规律都是非线性，控制器每迭代一次消耗的时间△t＝f(k)-f(k-1)，那么相应的控制器时滞上界增长△h＝g(k)-g(k-1)，令当选取的迭代次数k使下式中M_K取值最大，则表示控制器在这一时刻具有最快的时滞变化率，所选取的k值为最优的迭代次数：

MK=g(k)-g(k-1)f(k)-f(k-1);]]>

步骤5、根据步骤3、4的给出的算法，利用MATLAB软件求得保证广域电力系统的最大时滞上界h和状态反馈控制器K。