[发明专利]多机时滞广域电力系统的鲁棒动态表层镇定控制方法

摘要

本发明涉及一种多机时滞广域电力系统的鲁棒动态表层镇定控制方法，通过重新构建遭受外界未知扰动的多机时滞广域电力系统数学模型，得到多机时滞广域电力系统数学模型内各状态变量所对应状态时滞函数的鲁棒动态表层误差和边界层误差，并根据所得第三个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差，得到时滞独立汽门控制函数模型，以该时滞独立汽门控制函数模型控制多机时滞广域电力系统。该方法保留了动态表层控制方法的特点，构建时滞独立汽门控制函数的整个过程没有使用任何线性化处理，故能充分利用系统的非线性特性，针对电力系统中各系统状态的时滞采用Lyapunov‑Krasovskii函数做补偿，实现了针对电力系统内时滞的独立控制。

主权项

1.多机时滞广域电力系统的鲁棒动态表层镇定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，构建具备若干台发电机的多机广域电力系统数学模型；其中，所述发电机的总数目为N，所述多机广域电力系统数学模型如下：/n /n其中，δ_i为第i台发电机的转子运行角，ω_i是第i台发电机的转子角速度，ω_i0是第i台发电机的转子角速度的初始值；D_i为第i台发电机的阻尼系数，H_i为第i台发电机所对应机组的转动惯量，为第i台发电机所对应汽轮机高压缸输出的机械功率；C_Mi为第i台发电机所对应机组中的低压缸功率分配系数，P_mi0为第i台发电机的机械功率的初始值，P_ei为第i台发电机的电磁功率，P_mi0＝P_ei0，P_ei0为第i台发电机的电磁功率的初始值；/nT_HΣi为第i台发电机所对应机组的高压缸等效时间常数；C_Hi为第i台发电机所对应机组的高压缸功率分配系数；C_Mi+C_Hi＝1；u_Hi为第i台发电机所对应高压油动机的控制电信号；/n步骤2，在所构建的多机广域电力系统数学模型基础上，重建遭受外界未知扰动的多机时滞广域电力系统数学模型；其中，所述多机时滞广域电力系统数学模型如下：/n /n其中，x₁＝δ_i-δ_i0，x₂＝ω_i-ω_i0，x₃＝P_Hi-C_HiP_mi0；/n C_Hiu_Hi＝u(t)；/n 表示第一个非线性时变自由系统，x₁表示第一个状态变量；表示第二个非线性时变自由系统，x₂表示第二个状态变量；表示第三个非线性时变自由系统，x₃表示第三个状态变量；x_i是可测量且有界的，i＝1,2,3；/nt表示该多机时滞广域电力系统的时间，τ₂表示第二个非线性时变自由系统所对应的时滞，k₂和a₀分别表示针对该多机时滞广域电力系统重新定义的常数，T表示针对该多机时滞广域电力系统重新定义的时间常数，u(t)表示针对该多机时滞广域电力系统重新定义的时滞独立汽门控制函数；/nδ_i0为第i台发电机的转子运行角的初始值，w₁(t)表示第i台发电机的转子受到外界未知扰动时的外界未知函数，w₂(t)表示第i台发电机所对应汽轮机高压缸输出的机械功率受到的外界未知扰动时的外界未知函数；w₁(t)∈R，R表示实数集合，|w₁(t)|≤a₁，a₁>0；w₂(t)∈R，|w₂(t)|≤a₂，a₂>0；a₁和a₂表示预先设置的两个常数值；/n第i个状态变量x_i所对应的状态时滞函数标记为x_i(t)，该状态时滞函数x_i(t)满足如下条件：/n|x_i(t)|≤|e_i(t)|·ζ_i(e_i(t)+x_id(t)),i＝2,3；/ne_i(t)为针对状态时滞函数x_i(t)预定义的鲁棒动态表层误差，x_id(t)为针对状态时滞函数x_i(t)预定义的其一阶滤波器的输出，ζ_i(t)为已知的预设连续函数；/n步骤3，分别构建所述多机时滞广域电力系统数学模型内各状态变量所对应状态时滞函数的鲁棒动态表层误差和边界层误差；其中，所述多机时滞广域电力系统数学模型内任一个状态变量x_i所对应状态时滞函数x_i(t)的鲁棒动态表层误差标记为e_i(t)，所述多机时滞广域电力系统数学模型内任一个状态变量x_i所对应状态时滞函数x_i(t)的边界层误差标记为y_i+1(t)：/ne_i(t)＝x_i(t)-x_id(t)，/n其中，x_(i+1)d(t)为针对状态时滞函数x_(i+1)(t)预定义的其一阶滤波器的输出，为待设计的第i+1个时滞独立的虚拟镇定函数；/n步骤4，设定第一个时滞独立的镇定函数，并将所述多机时滞广域电力系统数学模型中的第一个非线性时变自由系统看作虚拟控制，得到该第一个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差；其中：/n所述第一个时滞独立的镇定函数如下：/n /n该第一个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差标记为/n /n 表示预先给定的参考轨迹，c₁为正的设计常数，y₂(t)表示状态时滞函数x₂(t)的边界层误差；/n步骤5，在所得第一个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差基础上，将所述第一个时滞独立的镇定函数的函数值作为一阶低通滤波器的输入参数通过该一阶低通滤波器；其中：/n /nξ₂为一给定的时间常数，x_2d(t)表示预定义的状态时滞函数x₂(t)的一阶滤波器的输出，且/n步骤6，设定第二个时滞独立的镇定函数，将所述多机时滞广域电力系统数学模型中第二个非线性时变自由系统看作虚拟控制，得到该第二个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差；其中：/n所述第二个时滞独立的镇定函数如下：/n /nc₂和γ₂均为正的设计常数；/n所述第二个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差标记为/n /n步骤7，在所得第二个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差基础上，将所述第二个时滞独立的镇定函数的函数值作为一阶低通滤波器的输入参数通过该一阶低通滤波器；其中：/n /nξ₃为一给定的时间常数，x_3d(t)表示预定义的状态时滞函数x₃(t)的一阶滤波器的输出，且/n步骤8，根据步骤3中已构建的所述鲁棒动态表层误差，得到所述多机时滞广域电力系统数学模型中第三个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差；其中，第三个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差标记为/n /nτ₃表示发电机的高压缸输出的机械功率的未知状态时滞参数，；/n步骤9，根据所得第三个非线性时变自由系统的鲁棒动态表层误差，得到时滞独立汽门控制函数模型，并以该时滞独立汽门控制函数模型控制所述多机时滞广域电力系统；其中，所述时滞独立汽门控制函数模型如下：/n /nu(t)表示所述的针对该多机时滞广域电力系统重新定义的时滞独立汽门控制函数，c₃和γ₃均为正的设计常数，ζ₃(t)表示预设的连续函数。/n