[发明专利]一种基于鲁棒无迹H无穷滤波的发电机动态估计方法

摘要

本发明公开了一种基于鲁棒无迹H无穷滤波的发电机动态估计方法，用于实现模型参数不确定情形下发电机动态状态的准确估计。具体包含如下步骤：首先，基于发电机四阶动态方程，建立发电机动态状态估计的状态空间模型；其次，依据H无穷滤波中的参数不确定性约束准则，结合无迹变换技术，设计了基于鲁棒无迹H无穷滤波动态状态估计器。该方法能够利用参数不确定约束准则，有效界定参数不确定性对状态估计器性能的影响，增强对模型参数不确定性的鲁棒性，提升状态估计精度。本发明方法流程清晰，实现简单，便于工程实施。

主权项

1.一种基于鲁棒无迹H无穷滤波的发电机动态估计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)状态空间模型建立发电机动态状态估计的状态方程与量测方程，其一般形式可以表示为：式中f(·)表示发电机状态方程，h(·)表示量测方程，x，u，z分别对应表示状态变量，控制变量及量测向量；下标k‑1和k表示时刻，w表示系统噪声，v为量测噪声，假设二者分别满足w～N(0,Q)，v～N(0,R)的高斯分布，其中Q与R分别表示系统噪声和量测噪声满足的协方差矩阵，w与v相互独立且和状态变量无关；(2)设定鲁棒无迹H无穷滤波的参数初始值，包含设定初始时刻状态变量值初始状态估计误差协方差矩阵控制变量值u₀取为稳态运行值，尺度参数κ；设定系统噪声和量测噪声所满足的协方差矩阵Q₀，R₀，以及最大估计时刻N；(3)利用无迹变换技术产生围绕状态估计值的2n+1个Sigma状态采样点其中n表示发电机状态变量维度；(4)利用鲁棒无迹H无穷滤波的状态预测步，计算k时刻的状态预测值状态预测误差协方差矩阵(5)基于发电机量测函数，计算k时刻发电机量测预测值(6)计算k时刻量测预测误差协方差矩阵(7)计算状态预测与量测预测之间的交互协方差矩阵P_xz,k，计算公式为式中上标T表示矩阵的转置运算；(8)计算k时刻的鲁棒无迹H无穷滤波增益K_k，计算公式为式中上标(·)^‑1表示矩阵的求逆运算；(9)利用k时刻的量测信息值z_k，对状态预测值进行修正更新，其计算公式为式中表示k时刻的状态估计值；(10)依据H无穷滤波的参数不确定性约束准则和统计线性误差传播方法，设计对参数不确定性具有鲁棒性的估计误差协方差计算更新方法为其中R_e,k为式中为状态估计误差协方差矩阵，γ为界定发电机参数不确定性引起状态估计误差的正标量参数，I为适当维度的单位矩阵；为发电机量测方程函数在处的雅克比矩阵参数上界γ的选取需满足估计误差协方差矩阵的正定性，γ计算方法为式中max{·}为求最大值符号，eig(·)为求取矩阵特征值运算符；λ＞1为调整参数，当λ→+∞时，鲁棒无迹H无穷滤波对参数不确定性的鲁棒性能逐渐变弱；电力系统动态状态估计时λ的取值范围为λ∈[1.5，10]；(11)按照(2)‑(10)所示计算步骤依据量测时间序列对发电机的状态变量进行动态估计，直至k+1＞N时迭代停止，输出动态估计结果。