[发明专利]多机电力系统的输入量化有限时间容错抗干扰控制方法

说明书

本发明公开了一种多机电力系统的输入量化有限时间容错抗干扰控制(FTC)方法，包括以下内容：步骤1、基于多机电力系统的数学模型，建立了一种更一般的具有量化输入的非线性系统；步骤2、提出一种迟滞量化器来量化输入信号以减少抖动；步骤3、自适应控制器的设计与稳定性分析。通过对含有晶闸管控制串联电容补偿技术(TCSC)的两区域四机电力系统进行仿真研究，验证了本发明所提出的控制方法的有效性。和现有技术相比，本发明通过引入新的量化控制方案和一种针对不确定执行器故障的新型容错控制方法，提出了一种新的自适应控制方案。并且本发明所设计的自适应控制器可以保证闭环系统的有限时间全局稳定。

技术领域

本发明涉及自动控制方法，具体涉及一种多机电力系统的输入量化有限时间容错抗干扰控制方法。

背景技术

多机电力系统的输入量化有限时间容错控制就是在输入被量化的情形下能够自行消除故障对电力系统造成的影响，且在有限时间恢复到合理性能指标的控制技术。传统的电力系统稳定器都是基于电力系统的线性模型设计的，但为了保留电力系统的非线性特征，对电力系统的非线性控制得到了关注。非线性系统的有限时间控制问题被广泛关注。文献“H.Du,J.Zhai,M.Z.Q.Chen,and W.Zhu.Robustness analysis of a continuoushigher-order finite-time control system under sampled-data control.IEEETransaction on Automatic Control,64(6):2488–92494,2018.”基于有限时间李亚普诺夫理论设计了一种控制方案使下三角非线性系统在有限时间全局稳定。文献“S.Tong,B.Huo,and Y.Li.Observer-based adaptive decentralized fuzzy fault-tolerantcontrol of nonlinear large-scale systems with actuator failures.IEEETransactions on Cybernetics,22(1):1–15,2014.”中对于具有外部干扰的非线性系统提出了一种有限时间控制器。然而上述文献对于执行器的不确定故障没有给出有效解决方法。为了解决这个问题，人们研究了各种容错控制(FTC)方法，以保证系统的稳定性。在现代工程中，通过信道传输的计算机控制输入信号成为重要研究问题。因此量化器被广泛应用于将真实输入值转化为有限分段常数。然而，量化一直被认为是影响系统的消极因素。因此，减轻量化影响成为控制系统的前提条件。结合量化控制技术，将有限时间FTC输入信号转化为离散的一组常数，但这可能导致一类特殊的系统不确定性，并可能使系统不稳定或抖动。

发明内容

发明目的：针对上述控制系统的问题，本发明的目的是提供一种多机电力系统的输入量化有限时间容错抗干扰控制方法，以显著提高系统控制效率，保证控制过程的安全性，保证系统的有限时间稳定。

技术方案：一种多机电力系统的输入量化有限时间容错抗干扰控制方法，包括以下步骤：

(1)基于多机电力系统的数学模型，建立具有参数未知和不匹配扰动的非线性系统的数学模型；

(2)建立迟滞量化器模型来减少抖动；

(3)自适应控制器的设计与稳定性分析。

进一步的，步骤(1)中，区域内的发电机G₁和G₂以及G₃和G₄的电气联系紧密，并且受到扰动后动态行为类似，故将每个区域等值为一台发电机；在设计控制器时，做出如下假设：发电机采用隐极机，且模型选用经典二阶模型；发电机采用暂态电抗使暂态电势E₁和E₂恒定；输入机械功率P_m1和P_m2恒定；考虑系统阻尼和外部干扰的影响；则多机电力系统的数学模型为：