[发明专利]用于互联电网自动发电控制的可变域MPC方法

权利要求书

1.用于互联电网自动发电控制的可变域MPC方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)对于具备两种域大小的可变域状态，首先设置一个阈值ε；

(2)然后采样系统的输出Δf_i；

(3)最后在每次采样计算过程中，根据系统的输出Δf_i进行控制域变换条件判断：

当Δf_i大于阈值ε时，MPC控制器会切换到较大控制域计算出最优控制序列，并将序列的第一个元素作为控制信号作用于控制对象；

当Δf_i小于或等于阈值ε时，MPC控制器会切换到较小控制域计算出最优控制序列，并将序列的第一个元素作为控制信号作用于控制对象；

本发明适用于两区域互联电网AGC系统，其数学模型为：

Y_i(t)＝C_iiX_i(t)

(i＝1,2；j＝1,2)

式中，X_i∈Rⁿ，U_i∈R^m，W_i∈R^k，Y_i∈R^r分别代表第i个区域系统状态变量、控制变量、扰动变量和输出变量，其中，

X_i＝[Δf_i ΔP_ti ΔP_ri ΔX_gi ΔP_t12]^T

U_i＝[ΔP_ci] W_i＝[ΔP_Li]

Y_i＝[ACE_i △f_i △P_t12]^T

B₁₂＝B₂₁＝0_5×1 F₁₂＝F₂₁＝0_5×1。

2.根据权利要求1所述的用于互联电网自动发电控制的可变域MPC方法，其特征在于，所述方法具体实现过程包括：

步骤1：模型预测控制系统的分析是基于研究对象的数学模型，假设以离散形式描述的研究对象数学模型如下所示：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+Fw(k)

y＝Cx(k)

其中，x为状态变量，u为状态变量，w为状态变量，y为状态变量，A为系统矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，F为扰动矩阵，k为采样时刻，目标函数定义为：

J＝(R_S-Y)^T(R_S-Y)

其中，R_S是输出的期望值，Y是输出量的预测序列，其控制过程表现为针对目标函数的优化，在每一采样时刻系统都会计算出一个最优的输入序列：

U^*＝[u^*(k) u^*(k+1) … u^*(k+N_c-1)]^T

其中，N_c为系统的控制域，传统MPC控制过程中，系统只将输入序列第一个元素u^*(k)作用于对象；

步骤2：检测系统的输出Δf_i并进行控制域变换条件判断：

其中Δf_i为系统可测输出，u(k)为控制变量，u₂(k_i+1)为控制域较大时MPC控制器所计算最优序列的第一个元素，u₁(k_i+1)为控制域较小时MPC控制器所计算最优序列的第一个元素；

当Δf_i大于阈值ε时，MPC控制器会切换到较大控制域计算出最优控制序列，并将序列的第一个元素作为控制信号作用于控制对象；当Δf_i小于或等于阈值ε时，MPC控制器会切换到较小控制域计算出最优控制序列，并将序列的第一个元素作为控制信号作用于控制对象。

3.根据权利要求2所述的用于互联电网自动发电控制的可变域MPC方法，其特征在于，步骤2中，具体实现过程包括：

Step1：当△f_iε时，转到Step 2；当△f_i≤ε时，转到Step 3；

Step2：采用MPC控制器较大控制域在线优化；

Step3：采用MPC控制器较小控制域在线优化；

Step4：将控制作用的第一个作用实施到对象；

Step5：在下一采样时刻，转到Step 1。