一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，使控制器满足马尔科夫跳变系统稳定，并在此基础上考虑不确定性带来的影响，增强控制器的鲁棒性，对控制效果也进行了优化，在系统发生较大波动的情况下，该控制器的设计方法能够保证控制器稳定运行，有力保障了敏感用户的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法
本专利技术涉及一种电压暂降治理设备控制策略，具体涉及基于不确定性马尔科夫跳变系统的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法。
技术介绍
电压暂降问题是近十多年来，在电能质量涉及问题中出现频率最高及造成电压敏感负荷不能正常工作的主要原因。这些电压敏感设备大部分应用在半导体制造业、精密机械加工业、医疗等行业。为了减小电压暂降对工业所造成的巨大经济损失，以STATCOM(静止无功补偿器)装置为主的电压暂降治理设备以其具有的无功快速响应、占地小、安装方便等优点受到人们的重视并得到广泛应用。目前工程应用方面，STATCOM控制器主要以经典PI(ProportionalIntegralcontroller，比例调节和积分调节)控制为主，控制器参数设计主要考虑响应速度，波动等要求，实际应用中主要依赖人员经验进行调试改动，存在人员主观性。马尔科夫跳变系统提出，若系统存在一系列稳定点，当系统参数发生变化，从初始稳定点过渡到第二稳定点的过程中系统还未稳定，系统参数再次发生变化过渡到第三稳定点，以此类推。即使系统在各点稳定，在这一系列的跳变过程中系统依然可能不稳定。在发生电压暂降的情况下，系统存在较大波动，以经验调试为主设计的电压暂降治理设备控制器可能失稳导致无法正常工作甚至加剧电压暂降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，使控制器满足马尔科夫跳变系统稳定，并在此基础上考虑不确定性带来的影响，增强系统鲁棒性，对控制效果也进行了优化，在系统发生较大波动的情况下，该控制器的设计方法能够保证控制器稳定运行，有力保障了敏感用户的安全稳定运行。实现上述目的的技术方案是：一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，包括下列步骤：步骤S1，根据各子系统参数以及电压暂降综合治理设备的参数，写出各子系统表达式；步骤S2，运用IQC(IntegralQuadraticConstraints，积分二次约束)方法对步骤S1中的所述各子系统表达式进行解耦，并扩大不确定性设定值以包含有界范数以及非线性算子；步骤S3，对各子系统进行分散控制器设计，控制器改用输出反馈控制，形成控制器表达式，控制器满足绝对稳定条件，在此基础上对控制器的控制效果进行优化，得到目标函数，对最坏情况下控制效果进行最优控制；步骤S4，运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条件以及目标函数进行变换，该变换是充分必要的；步骤S5，对步骤4得到的变换结果进行数值计算，通过LMIRank工具箱计算获得控制器参数。上述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其中，步骤S1中，所述各子系统表达式为：其中，xi是状态变量，ui是控制输入，ξi是输出ζi带来的子系统模型误差，ri代表子系统互联带来的影响，zi为控制输出，yi为送到本地控制器的测量输出，η(t)代表模式切换。上述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其中，步骤S2中，对于本地系统带来的不确定性，可假定：对于互联系统带来的不确定性，可假定：上述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其中，步骤S3中，所述控制器表达式为：ui(t)＝Kc,i(η(t))xc,i(t)，所述绝对稳定条件为：目标函数为：上述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其中，步骤S4中运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条件以及目标函数进行变换为：本专利技术的实现是依托电压暂降综合治理设备根据负荷电压与额定电压对比经过PI环节得到需要补偿的无功功率，在负荷侧发生电压暂降时，通过控制STATCOM快速输出无功功率，抬升负荷电压，有效治理电压暂降。现有STATCOM控制器参数设计主要依靠人员调试经验，存在主观性。控制器设计未考虑不确定性因数等情况，在一系列电压暂降等系统参数变化较大，变化频繁的情况下可能存在马可夫跳变系统不稳定，导致设备无法正常工作，甚至加剧电压暂降。为克服这一不足，本专利技术在建立数学模型的基础上采用IQC(IntegralQuadraticConstraints，积分二次约束)方法实现各子系统的解耦，并考虑不确定性带来的影响，然后给出满足马尔科夫稳定的控制器设计以及优化目标，再运用LMIRank工具箱计算获得控制器参数。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术对控制器的设计方法进行改进使其满足马可夫跳变系统稳定，保障设备在电压暂降等情况下正常工作。本专利技术对控制器设计考虑不确定性因数带来的影响，增强了控制器的鲁棒性，更符合工程需求。本专利技术对控制效果进行优化，使其在最坏情况下达到最优控制的目的，满足用户需求，保障用户安全稳定运行。附图说明图1是本专利技术的电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。请参阅图1，一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，包括下列步骤：步骤S1，根据各子系统参数以及电压暂降综合治理设备的参数，写出各子系统表达式，各子系统表达式为：其中，xi是状态变量，ui是控制输入，ξi是输出ζi带来的子系统模型误差，ri代表子系统互联带来的影响，zi为控制输出，yi为送到本地控制器的测量输出，η(t)代表模式切换；步骤S2，运用IQC方法对步骤S1中的所述各子系统表达式进行解耦，并扩大不确定性设定值以包含有界范数以及非线性算子，对于本地系统带来的不确定性，可假定：对于互联系统带来的不确定性，可假定：步骤S3，对各子系统进行分散控制器设计，控制器改用输出反馈控制，形成控制器表达式，控制器满足绝对稳定条件，在此基础上对控制器的控制效果进行优化，得到目标函数，对最坏情况下控制效果进行最优控制，控制器表达式为：ui(t)＝Kc,i(η(t))xc,i(t)，所述绝对稳定条件为：目标函数为：步骤S4，运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条件以及目标函数进行变换，变换为：该变换是充分必要的；步骤S5，对步骤4得到的变换结果进行数值计算，通过LMIRank工具箱计算获得控制器参数。本专利技术对控制器的设计方法进行改进使其满足马可夫跳变系统稳定，保障设备在电压暂降等情况下正常工作。本专利技术对控制器设计考虑不确定性因数带来的影响，增强了控制器的鲁棒性，更符合工程需求。本专利技术对控制效果进行优化，使其在最坏情况下达到最优控制的目的，满足用户需求，保障用户安全稳定运行。以上实施例仅供说明本专利技术之用，而非对本专利技术的限制，有关
的技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本专利技术的范畴，应由各权利要求所限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤S1，根据各子系统参数以及电压暂降综合治理设备的参数，写出各子系统表达式；步骤S2，运用IQC方法对步骤S1中的所述各子系统表达式进行解耦，并扩大不确定性设定值以包含有界范数以及非线性算子；步骤S3，对各子系统进行分散控制器设计，控制器改用输出反馈控制，形成控制器表达式，控制器满足绝对稳定条件，在此基础上对控制器的控制效果进行优化，得到目标函数，对最坏情况下控制效果进行最优控制；步骤S4，运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条件以及目标函数进行变换，该变换是充分必要的；步骤S5，对步骤4得到的变换结果进行数值计算，通过LMI Rank工具箱计算获得控制器参数。

【技术特征摘要】
1.一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤S1，根据各子系统参数以及电压暂降综合治理设备的参数，写出各子系统表达式；步骤S2，运用积分二次约束方法对步骤S1中的所述各子系统表达式进行解耦，并扩大不确定性设定值以包含有界范数以及非线性算子；步骤S3，对各子系统进行分散控制器设计，控制器改用输出反馈控制，形成控制器表达式，控制器满足绝对稳定条件，在此基础上对控制器的控制效果进行优化，得到目标函数，对最坏情况下控制效果进行最优控制；步骤S4，运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条件以及目标函数进行变换，该变换是充分必要的；步骤S5，对步骤4得到的变换结果进行数值计算，通过LMIRank工具箱计算获得控制器参数，步骤S4中运用博弈型里卡蒂耦合代数方程对步骤3得到的控制器表达式、绝对稳定条件以及目标函数进行变换为：2.根据权利要求1所述的一种电压暂降综合治理设备的控制器的设计方法，其特征在于，步骤S1中，所述各子系统表达式为：其中，xi是状态变量，ui是控制输入，ξi是输出ζi带来的子系统模型误差，ri代表子系统互联带来的影响，zi为控制输...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建涛，余志文，艾芊，沈晓峰，陆敏安，吴继健，方祺，许震欢，许婧琦，陆怡，卢婧婧，许磊，沈超，苗轶群，许铁峰，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31