[发明专利]一类基于比例积分微分控制思想的双馈风机优化方法

权利要求书

1.一类基于比例积分微分控制思想的双馈风机优化方法，其特征在于，提出比例积分微分优化方法、分数阶比例积分微分优化方法、自抗扰优化方法、分数阶自抗扰优化方法，建立双馈风力发电系统控制框架，该方法在使用过程中的步骤为：

(1)提出比例积分微分优化方法、分数阶比例积分微分优化方法、自抗扰优化方法、分数阶自抗扰优化方法；

比例积分微分优化方法是一种智能优化方法，比例积分微分优化方法从随机解出发，通过寻找适应度选取最优种群，对每个个体进行基于比例积分微分思想的更新，根据目标函数计算搜索局部最优解；个体的更新公式由离散形式得出，通过比例增加个体的局部搜索区间，通过积分逼近最优适应度的种群，通过微分进行预测未来最优种群位置，最后通过线性组合的方式使个体形成新的种群，经过若干次迭代找到全局最优解；其计算方式描述为：

其中，k_P为比例增益；T_I和T_D分别为积分和微分时间常数；e(t)＝y_r-y(t)为输出误差；y_r和y(t)分别为给定输入值和系统输出值；

分数阶比例积分微分优化方法的思想是朝着前进方向移动，所覆盖的积分区域并未发生改变，但会不断的覆盖新的积分，遗忘较初始的积分；分数阶微积分的基本算子为该基本算子为：

式中，a和t为运算上下限；α为阶次；R(α)为实部；分数阶比例积分微分优化方法计算如下所示，

式中，λ为积分阶次，μ为微分阶次，λ,μ≥0；K_i和K_d分别为积分增益和微分增益；

自抗扰控制是对比例积分微分控制缺陷的改进，在优化方法搜索过程中，迭代之间、种群之间是相互孤立的；在更新个体时，采用比例微分积分的非线性方式组合；

分数阶自抗扰控制是对过渡过程、非线性误差反馈和扩张状态观测器进行改进，在过渡过程中记录的微分信号从整数阶变为分数阶，在非线性误差反馈中引入分数阶概念，改善整数积分环节导致的调节时间长、易振荡与过饱和的影响；

(2)提出双馈风力系统控制框架，使用比例积分控制器控制无功功率和转子转速，建立比例积分增益参数的优化模型：

其中K_Pi、K_Ii表示为四个相互作用的比例增益和积分增益；T₁是每种情况下的总操作时间；ω₁,ω₂为权重系数；u_qr和u_dr为电压的控制力变量；Q_s是无功功率，ω_t是转子转速，和分别是无功功率的稳态值和转子转速的稳态值；电网电压为u_s；风速为u_wind；上标min和上标max分别为该值的最小值和最大值；

测定以渐变风况、阶梯风况和电网电压骤降三种不同情况下系统对输入信号的跟踪能力，抗干扰能力，建立以累加三种不同情况下被控量偏差的累加最小为目标函数；

(3)使用提出的比例积分微分优化方法、分数阶比例积分微分优化方法、自抗扰优化方法、分数阶自抗扰优化方法对比例积分控制器的参数进行优化，其优化效果在于三种不同情况下被控量偏差的累加最小。