[发明专利]一种基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼输出反馈控制器

摘要

本发明涉及一种基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼输出反馈控制器，传统的基于LMI方法设计的广域时滞阻尼控制器存在较大的保守性和复杂性，限制了其在大系统应用，而基于时滞预测补偿的广域时滞阻尼控制器，其控制参数需要大量离线仿真调整或者经验选取，本发明创造性地将参量Lyapunov理论引入广域时滞阻尼控制器的设计，所提出的参量Lyapunov控制器有效降低了控制器设计的保守性和复杂性，能够给出控制律的显式形式且同时给定参数的具体范围，具有工程应用的潜力。所设计的控制器能够快速抑制低频振荡，从而保证区域联络线传输功率的稳定输送。

主权项

1.一种基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼输出反馈控制器，其特征在于：包括步骤1，建立所要研究的电力系统的详细模型，在系统稳定运行点获得不包含控制器的系统线性化模型，基于以下电力系统线性化状态方程：步骤2，基于步骤1，使用模态分析方法获得系统频率和阻尼比的关系，即，通过求解该系统状态下特征关系方程式得到该运行状态下的所有振荡模式，进而确定出系统的振荡模式的类型、阻尼比及频率,找出关键的区间振荡模式；步骤3，基于步骤2，使用几何可控可观方法确定对关键模式可观性最好的反馈信号，使用留数法确定控制器输出信号的地点，具体基于以下理论：与第k个模式相关的几何可控性指标gm_ci(k)和可观性指标gm_oj(k)分别定义如下：b_i表示输入矩阵B的第i列，c_j表示输出矩阵的第j行，|z|和||z||分别表示z的模量和欧几里得范数，α(ψ_k,b_i)表示第i个输入向量与第k个左特征向量的几何角，表示第j个输入向量与第k个右特征向量的几何角；由于每一个控制环都对低频模式有重要的影响，因此几何可观性不能作为选择广域控制环的唯一指标，定义综合几何可控/可观度：gm_cok(i,j)＝gm_ci(k)gm_oj(k)所选的广域控制环针对关键区间模式具有大的综合几何可控/可观度，而对于其它模式有小的综合几何可控/可观度，这样可以减小模式之间的交互影响；使用留数法选择控制信号的输出点；第k个输入和第j个输出的传递函数如下：R_ijk表示第k台发电机对第i个振荡模式的留数：PSS附加控制信号输入到具有最大的留数λ_ijk的地点；考虑传输时滞后状态方程：其中，x(t)∈Rⁿ,u(t)∈R^m and y(t)∈R^p分别是状态、输入、输出向量，τ＞0表示控制器输入反馈信号的延时；l_n,τ＝l([‑τ,0],Rⁿ)表示从区间[‑τ,0]到Rⁿ函数映射的Banach空间；x_t∈l_n,τ表示将x(t)从区间[t‑τ,t]约束到[‑τ,0]也就是x_t(θ)＝x(t+θ),θ∈[‑τ,0]步骤4，基于步骤1对矩阵对(A,B)通过Jordan标准型变换成以下形式：步骤5，基于步骤4，根据公式(6)获得控制律及其参数，控制器的控制律及参数取值如下：其中，P_o(γ)是如下代数黎卡提方程的唯一正定解：步骤6，基于步骤5，在原始详细模型上验证所设计的控制器的有效性。