[发明专利]抽水蓄能机组调速系统模糊分数阶PID控制方法

摘要

本发明公开了一种抽水蓄能机组调速系统模糊分数阶PID控制方法，属于电力系统水力发电机组的精细化建模与控制优化领域。本发明首先基于分数阶微积分和模糊控制理论建立针对抽水蓄能机组的模糊分数阶PID控制器；然后对抽水蓄能机组调速系统建模，包括调速器模型，引水系统近似弹性水击模型，基于全特性曲线的水泵水轮机模型，发电机和负载模型；最后，通过提出的并行引力搜索算法优化控制器参数。本发明提出的控制方法更大程度地满足水电能源系统仿真、电力系统分析和抽水蓄能机组优化控制的要求。

主权项

1.抽水蓄能机组调速系统模糊分数阶PID控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据分数阶微积分和模糊控制理论，建立针对抽水蓄能机组的模糊分数阶PID控制器模型，所述控制器模型的模糊推理环节的隶属度函数选用三角形型函数，设计控制器参数误差与误差分数阶积分的模糊规则；步骤2：建立抽水蓄能机组调速系统精细化模型；所述调速系统精细化模型包括模糊分数阶PID控制器模型、引水系统近似弹性水击模型、基于全特性曲线水泵水轮机模型以及一阶发电机模型；步骤3：建立抽水蓄能机组调速系统控制器参数优化的目标函数，以寻求一组调节参数使得机组调速系统在工况转换过渡过程中上升时间快、超调量小、调节时间短；步骤4：设置所述调速系统的模型参数、引力搜索算法参数与控制参数的解空间，通过并行引力搜索算法迭代调整控制器参数，使得目标函数值最小，进而得到机组调速系统的最优控制参数，包括以下子步骤：1)初始化所述调速系统模型参数、并行引力搜索算法参数与算法种群位置；2)通过分配子线程，将种群体划分为多个子种群，并给所述多个子种群分配粒子个数；3)依据建立的目标函数，计算每一子种群的适应值；在子线程中依据粒子群的进化规则，更新所述多个子种群中粒子速度和位置，获得子种群当前最优参数解；4)重复子步骤2)和子步骤3)，直至达到最大迭代次数或预设精度，则停止参数优化搜索，得到的最优解即为提出的抽水蓄能机组调速系统控制器的最优控制参数。