專(zhuān)利名稱(chēng)：四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非線(xiàn)性系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法。
背景技術(shù)：
混沌現(xiàn)象是一種確定性的非線(xiàn)性系統(tǒng)，它的運(yùn)動(dòng)軌跡非常復(fù)雜但又不完全隨機(jī)， 在許多情況下都可以觀(guān)察到混沌的存在?；煦绲膭?dòng)力學(xué)特征已經(jīng)被證明在描述和量化大量的復(fù)雜現(xiàn)象時(shí)非常有用。但是，由于混沌系統(tǒng)的復(fù)雜性和奇異性，使得混沌控制理論的研究更具有挑戰(zhàn)性，也使得這一領(lǐng)域的研究和發(fā)展成為當(dāng)代非線(xiàn)性科學(xué)的研究熱點(diǎn)。混沌運(yùn)動(dòng)貌似隨機(jī)的性質(zhì)使得大多數(shù)現(xiàn)有的非線(xiàn)性系統(tǒng)的分析和控制方法變得相當(dāng)不可靠，能夠用于實(shí)際系統(tǒng)的控制方法很少，缺乏更為有效的分析手段。并且由于混沌運(yùn)動(dòng)自身的特點(diǎn)，對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)而言，它能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，控制混沌的目的就是消除已有的混沌現(xiàn)象，或降低其振動(dòng)幅度，從而降低混沌運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)所產(chǎn)生的危害。大電網(wǎng)之間的互聯(lián)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它將使電網(wǎng)的發(fā)電和輸電變得更經(jīng)濟(jì)，更高效。于此同時(shí)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性受到了前所未有的挑戰(zhàn)，在一些國(guó)家和地區(qū)相繼發(fā)生了電壓、頻率失穩(wěn)甚至電力系統(tǒng)崩潰的事故，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們的生活造成了巨大損失和嚴(yán)重危害。隨著分岔和混沌理論在電力系統(tǒng)非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)行為中的研究應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中除了低頻振蕩外，還存在混沌振蕩，其外在表現(xiàn)為非周期、無(wú)規(guī)則、 突發(fā)性或陣發(fā)性的病態(tài)機(jī)電振蕩。這種振蕩不僅對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有極強(qiáng)的破壞力，而且不能依靠附加傳統(tǒng)的勵(lì)磁控制器來(lái)抑制或消除。近年來(lái)，人們提出各種控制方法來(lái)控制電力系統(tǒng)的混沌如自適應(yīng)控制、反步法控制、滑膜變結(jié)構(gòu)控制、主動(dòng)控制法等，但是，上述方法設(shè)計(jì)的控制器或過(guò)于復(fù)雜，或是只適應(yīng)與具有參數(shù)嚴(yán)格反饋形式的一類(lèi)混沌系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中仍受到很大的限制。對(duì)于存在振蕩不穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，為了使內(nèi)部保持穩(wěn)定，可以利用無(wú)源性網(wǎng)絡(luò)理論，構(gòu)造混沌系統(tǒng)的控制器，在穩(wěn)定性控制區(qū)域內(nèi)，將最小相位混沌系統(tǒng)或者弱最小相位混沌系統(tǒng)配置成無(wú)源系統(tǒng)，利用簡(jiǎn)單的狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)混沌系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法，解決當(dāng)前控制方法中控制器過(guò)于復(fù)雜，或是參數(shù)嚴(yán)格反饋形式的一類(lèi)混沌系統(tǒng)，并且在控制過(guò)程當(dāng)中有效降低系統(tǒng)自激振蕩的危害，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明提供的四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法首先是對(duì)四階混沌電力系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，然后利用無(wú)源控制理論使四階混沌電力系統(tǒng)等效為無(wú)源系統(tǒng)，再次設(shè)計(jì)混沌動(dòng)力學(xué)狀態(tài)反饋控制器，最后通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證其控制效果，具體過(guò)程是步驟1 建立四階混沌電力系統(tǒng)，其方程如下Sm= ω = -Sm+ 0.0873)fl -bco + c
權(quán)利要求
1.一種四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法，其特征在于，該方法首先是對(duì)四階混沌電力系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，然后利用無(wú)源控制理論使四階混沌電力系統(tǒng)等效為無(wú)源系統(tǒng)，再次設(shè)計(jì)混沌動(dòng)力學(xué)狀態(tài)反饋控制器，最后通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證其控制效果，具體過(guò)程是步驟1 建立四階混沌電力系統(tǒng)，其方程如下 Sm=O)=+0.0873 -bco + cδ = dVL2 -ecoi5-5m -0.0873 -/cos(^-0.2094)fl -gVL +HQ1 +iVl = jVL2 +kcoiS-Sm -0.0124)FL +/cos(^-0.1346)fl +mVL -nQ,-p 式中:a, b，c, d，e, f，g，h，i，j，k，1，m, η, ρ是常數(shù)，Vl是負(fù)載電壓；ω是電機(jī)的角速度；八是發(fā)電機(jī)電壓相角；S是負(fù)載電壓相角誶是分岔參數(shù)；步驟2 考慮仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)，有i = /(x) +對(duì)x>/,y = h(x)，式中狀態(tài)變量χ e Rn;外部輸入u e Rm ；系統(tǒng)輸出y e Rm ;f和g的m列為光滑的向量場(chǎng)；h為光滑映射。如果其滿(mǎn)足對(duì)于％》0，存在一個(gè)實(shí)常數(shù)日，使得不等式(力乂力6^ ^ A成立，或者存在P > 和一個(gè)實(shí)常數(shù)β，使不等式IX⑴；；㈡辦+；^]^⑴；；⑴辦成立，則該系統(tǒng)被稱(chēng)為無(wú)源系統(tǒng)；從定義可以看出，無(wú)源非線(xiàn)性的物理意義十分明顯，即系統(tǒng)只能通過(guò)外部輸入來(lái)增加能量，從反方面考慮，可以利用無(wú)源系統(tǒng)的這個(gè)物理特性，通過(guò)施加外部控制來(lái)逐步減少非線(xiàn)性振蕩系統(tǒng)的能量，從而降低系統(tǒng)輸出幅度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定；步驟3:如果系統(tǒng)為無(wú)源系統(tǒng)，令ξ為光滑函數(shù)，則必然存在控制律u (t) =-ξ (y)，使非線(xiàn)性系統(tǒng)在平衡點(diǎn)處漸進(jìn)穩(wěn)定；仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)如果滿(mǎn)足、樹(shù)0) = fg(x)U。是非奇異的，且X = O是f(x)的一個(gè)漸進(jìn)平衡點(diǎn)，則仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)；令ζ = θ (χ)，則仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)可以化為如下的標(biāo)準(zhǔn)形式h=/o(z)+p(z,y)y \y=b{z,y)+a{z,y)u設(shè)X= (0. 3366,0,0.1330,0. 9727)是仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)的平衡點(diǎn)，若仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)是最小相位系統(tǒng)且在χ = (0. 3366,0,0. 1330，0.9727)具有相對(duì)階[1，1，. . .，1]，則仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式可以通過(guò)局部反饋控制等效為一個(gè)無(wú)源系統(tǒng)，且其選擇的反饋控制器為u = a(z,yYl[~bT(ζ,W(z)p(z,y)-ky + v]；OZ步驟4、利用無(wú)源控制理論所設(shè)計(jì)的反饋控制器，在MATLAB仿真平臺(tái)上面進(jìn)行數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證控制器的控制效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法，其特征是所述初始值為 X0 = (0. 3，0，0.2，0.97)時(shí)，系統(tǒng)存在一個(gè)典型的混沌吸引子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法，其特征是所述的混沌電力系統(tǒng)是簡(jiǎn)單的互聯(lián)電力系統(tǒng)，在正常環(huán)境當(dāng)中可以良好的運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)的解列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法，其特征是所述的四階混沌系統(tǒng)通過(guò)無(wú)源系統(tǒng)的定義經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)學(xué)推導(dǎo)最終能夠等效為無(wú)源控制系統(tǒng)，該四階混沌系統(tǒng)是最小相位系統(tǒng)或者是弱最小相位系統(tǒng)，且具有相對(duì)階數(shù)[1，1，...，1]。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法，其控制方案是根據(jù)無(wú)源性控制理論，將所研究的四階混沌電力系統(tǒng)通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)等效為無(wú)源系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)混沌動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器，實(shí)現(xiàn)了最小相位混沌系統(tǒng)和弱最小相位混沌系統(tǒng)在平衡點(diǎn)的漸進(jìn)穩(wěn)定。與現(xiàn)有控制方法相比較，本發(fā)明公開(kāi)的四階混沌電力系統(tǒng)的無(wú)源控制方法，可以對(duì)電力系統(tǒng)中的混沌運(yùn)動(dòng)實(shí)行切換控制，最終消除電力系統(tǒng)中的混沌現(xiàn)象，并且在控制過(guò)程當(dāng)中有效的降低了系統(tǒng)自激振蕩的危害，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的快速穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J3/24GK102496945SQ20111040364
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者岳有軍, 王紅君, 趙輝, 馬亞軍 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)