近年來(lái),隨著風(fēng)、光等可再生能源在能源供應(yīng)中的比例日益增加,其間歇性和難以預(yù)測(cè)性使電網(wǎng)的穩(wěn)定性面臨更多挑戰(zhàn)。水電機(jī)組是電網(wǎng)中具有重要調(diào)節(jié)作用的機(jī)組,其調(diào)速器廣泛采用傳統(tǒng)的比例-積分-微分（PID）控制。然而,PID控制對(duì)機(jī)組復(fù)雜工況的適應(yīng)性較差,作為重要的魯棒控制策略,滑�？刂圃趯�(shí)現(xiàn)水電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行方面具有巨大潛力。因此,為實(shí)現(xiàn)滑�？刂圃谒姍C(jī)組中的應(yīng)用,本文將滑�？刂埔胨啓C(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng),分析"假穩(wěn)定"現(xiàn)象的原因并提出改進(jìn)的滑模控制器。同時(shí),基于自適應(yīng)模糊粒子群算法（AFPSO）和時(shí)間乘誤差絕對(duì)值積分（ITAE）指標(biāo),對(duì)改進(jìn)滑�？刂破鞯膮�(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)仿真證明了所提出的滑�？刂撇呗缘挠行�。 

【文章來(lái)源】：水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

理想水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)被控對(duì)象Fig.1Controlledobjectofidealhydro-turbineregulationsystem

目的是找出一組最佳參數(shù)，使得該時(shí)間段內(nèi)的指標(biāo)值最校常見(jiàn)的全局性能指標(biāo)有ITAE、誤差絕對(duì)值積分（IAE）、誤差平方積分（ISE）和時(shí)間乘誤差平方積分（ITSE）等。其中，ITAE是最常用全局性能指標(biāo)，兼顧了對(duì)調(diào)節(jié)的快速性和平穩(wěn)性的要求，計(jì)算方法如下式：0ITAEt(t)dte（52）考慮到優(yōu)化算法參數(shù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響，采用AFPSO算法優(yōu)化控制器參數(shù)，以避免因參數(shù)選擇對(duì)算法性能產(chǎn)生的不利影響[21]。基于目標(biāo)函數(shù)和AFPSO算法，提出了針對(duì)滑�？刂破鲄�(shù)優(yōu)化的通用框架，如圖2所示。圖2水電機(jī)組滑�？刂破鞯膮�(shù)優(yōu)化Fig.2Parameteroptimizationforslidingmodecontrollerofhydropowerunits對(duì)于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，目標(biāo)函數(shù)的輸入包含機(jī)組轉(zhuǎn)速或功率（視當(dāng)前控制模式而定）、控制器輸出和跟蹤誤差，輸出為目標(biāo)函數(shù)值。AFPSO算法根據(jù)目標(biāo)函數(shù)值更新當(dāng)前候選解，并將新解輸入控制器計(jì)算系統(tǒng)的狀態(tài)變量和跟蹤誤差，用于下一次迭代計(jì)算。重復(fù)上述過(guò)程，當(dāng)滿足停止條件后即可得到滑模控制器的最佳控制參數(shù)。4仿真和驗(yàn)證4.1水電機(jī)組滑�？刂拼嬖诘膯�(wèn)題以前面提及的理想水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例（參數(shù)值為yT=0.2、wT=1.0、aT=8.0和ne=0.1），采用AFPSO算法對(duì)滑�？刂破鞯膮�(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，以常用的ITAE指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)，得到轉(zhuǎn)速跟蹤兩種不同擾動(dòng)信號(hào)條件下的最優(yōu)控制參數(shù)分別為：①對(duì)于階躍給定信號(hào)，c=50，k=0.01，=93.89；②對(duì)于正弦給定信號(hào)，c=20，k=0.06，=53.33。不同給定信號(hào)下得到的目標(biāo)函數(shù)變化曲線和轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線如圖3和圖4所示。從轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線可以看出，在滑�？刂谱饔孟聶C(jī)組轉(zhuǎn)速能?

88水力發(fā)電學(xué)報(bào)相位特性有關(guān)，另一方面也與滑�？刂票旧淼奶匦杂嘘P(guān)。在滑模面函數(shù)的設(shè)計(jì)中，僅考慮轉(zhuǎn)速跟蹤誤差及其一階導(dǎo)數(shù)，使得控制器按照既定控制律向著誤差減小的方向?qū)D(zhuǎn)速給定進(jìn)行跟蹤，而忽略了系統(tǒng)其他狀態(tài)變量的穩(wěn)定性。（a）目標(biāo)函數(shù)變化（b）轉(zhuǎn)速響應(yīng)圖3目標(biāo)函數(shù)變化曲線和系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速正弦給定信號(hào)的響應(yīng)曲線Fig.3Timevariationsintheobjectivefunctionandresponseofthesystemtoasinusoidaldisturbanceofgivenspeedsignal（a）目標(biāo)函數(shù)變化（b）轉(zhuǎn)速響應(yīng)圖4目標(biāo)函數(shù)變化曲線和系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速階躍給定信號(hào)的響應(yīng)曲線Fig.4Timevariationsintheobjectivefunctionandresponseofthesystemtoastepdisturbanceofgivenspeedsignal（a）轉(zhuǎn)速響應(yīng)（b）控制響應(yīng)圖5延長(zhǎng)至40s后系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速正弦給定信號(hào)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)和控制響應(yīng)Fig.5Speedandcontrolresponsesofthesystemtoasinusoidaldisturbanceofgivenspeedsignalafterextendingto40s

【參考文獻(xiàn)】：
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