一种用于自动控制的附加控制器设计方法技术

本发明专利技术涉及一种用于自动控制的附加控制器设计方法，属于自动控制技术领域。本设计方法包括采用基于近似动态规划的附加学习结构的在线自趋优控制的技术，使控制器的设计不依赖精确数学模型，通过在线学习给出最优附加控制器。本设计方法可以在被控对象的在线运行中进行，无需停机就可以进行控制器的参数设计；可以根据用户设定的控制效果评价函数改善控制对象的控制效果，能广泛适用于各类控制对象，满足多种控制要求。本设计方法对控制对象的参数和结构变化具有自适应能力，能使控制对象始终保持最优性能，提高控制系统在各类条件下的运行效益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自动控制的附加控制器设计方法
本专利技术涉及一种用于自动控制的附加控制器的设计方法，属于自动控制
技术背景控制系统在运行过程中，不可避免会发生参数和结构的改变。传统的比例积分微分控制（Proportional-Integral-Derivative，PID）控制器无法对这类变化进行自适应调整，从而导致控制系统性能下降。最优控制方法能通过系统化、解析化的设计手段给出系统的最优控制。但最优控制方法严格依赖系统的精确数学模型，当存在建模误差或模型改变时，控制器的最优性不再成立，极端情形下甚至可能导致系统失稳。鲁棒控制方法通过最小化干扰增益来设计具有鲁棒性的控制器，实现一定的抗干扰能力。但鲁棒控制方法也依赖于标称系统的精确数学模型，适应能力有限。且鲁棒控制考虑了所有可能的干扰情形，针对最恶劣干扰进行控制器设计，在一定程度上牺牲了最优性能。自适应控制方法，包括间接自适应控制和直接自适应控制，可以针对系统变化对控制器进行自适应调整。间接自适应控制通过在线辨识系统模型实现自适应，但系统辨识特别是大系统辨识本身是一个尚未充分解决的问题，因此间接自适应控制的可行性有待提高。直接自适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动控制的附加控制器设计方法，其特征在于该设计方法包括以下步骤：（1）设控制对象为：xk+1＝F(xk,uk)其中，x为控制对象的状态，k为控制对象状态的采样时间，k＝1,2,3...，xk为控制对象在第k个采样时刻的状态向量，该状态向量中包含多个状态分量，用xk(1),xk(2),xk(3),...表示状态分量，uk为控制器输出的控制参数，F(xk,uk)为控制对象在当前采样时刻的控制参数uk和当前采样时刻的状态xk与下一采样时刻的状态xk+1的关系函数；（2）设自动控制系统中存在一个使控制对象稳定的原控制器uo,k＝uo(xk)，uo,k表示原控制器输出的控制参数，在自动控制系统中...

【技术特征摘要】
1.一种应用于电力系统的负荷频率自动控制的附加控制器设计方法，其特征在于该设计方法包括以下步骤：(1)电力系统负荷频率控制对象为：其中，T为采样间隔，TG为发电机调速器时间常数，R为调速器下垂系数，KE为调速器积分增益，TT为发电机原动机时间常数，KP为系统增益，TP为系统时间常数，x为控制对象的状态，k为控制对象状态的采样时间，k＝1,2,3...，x＝[ΔfΔPgΔXgΔE]T，Δf为频率偏差，ΔPg为发电机有功功率偏差，ΔXg为调速器位置输出偏差，ΔE为积分环节输出偏差，可认为x(1)＝Δf，x(2)＝ΔPg，x(3)＝ΔXg，x(4)＝ΔE，uk是原控制器和附加控制器叠加后的控制器输入；(2)发电机原有的一次、二次调频的输出可表达为uo,k＝uo(xk)，在发电机控制系统中加入一个附加控制器us,k＝us(xk)，其中us,k表示附加控制器输出的控制参数，将附加控制器输出的控制参数us,k与原控制器输出的控制参数uo,k叠加后的控制参数uk＝uo,k+us,k作用于控制对象；(3)将附加控制器初始化为零输出控制器，其中上标0表示迭代次数，初始化时令迭代次数i＝0；(4)利用下式，计算得到在附加控制器的作用下控制对象在第k个采样点的控制效果U(xk,uk)：U(xk,us,k)＝P(xk)+us,kTRus,k其中，P(xk)为控制对象的状态控制效果，P(xk)是控制对象在第k个采样时刻的状态向量xk的正定函数，即P(xk)≥0，P(xk)＝0当且仅当xk＝0时成立，为控制对象的附加控制参数控制效果，R是一个正定矩阵，且当且仅当us,k＝0时成立；在本方法中，令：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，郭文涛，刘璋玮，梅生伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11