配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法

技术领域

本发明涉及配网不停电作业技术领域，具体为配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法。

背景技术

配网不停电作业是以实现用户不停电为目的、对配网设备进行检修的作业，是减少配网停电时间、提高配网供电可靠性和优质服务水平的重要手段之一，为了保证供电的持续性，移动发电车成为配合不停电作业的主要措施之一，在作业期间对检修区域用户进行供电，而在配合不停电作业时需要内嵌的调速系统对其频率进行调节。

PID控制于1936年由A Callender等人基于反馈控制原理提出，是在自动控制技术中占有非常重要地位的控制方法。PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成，主要适用于基本上线性，且动态特性不随时间变化的系统，在调速控制过程中设定K

模糊控制由Lotfi A.Zadeh于1974年提出，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。模糊控制主要涵盖模糊集合、模糊度、模糊关系、模糊推理和去模糊化五个过程，可以有效处理过于复杂或难以精确描述的系统中的控制问题，为此，提出配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法，包括以下步骤：

S1、搭建移动发电车配网作业模型；

S2、研究移动发电车模型中调速系统的模糊自适应PID参数控制策略；

S3、设计模糊控制算法中的模糊推理法和模糊子集；

S4、制定模糊控制规则；

S5、确定模糊自适应PID调速控制系统并验证分析；

S6、根据验证结果最终确定模糊PID调速控制系统参数；

所述步骤S1中，搭建的移动发电车配网作业模型包括四个子系统，分别为原动机调速系统、励磁机励磁系统、发电机输出系统和信号采集分配系统，模糊自适应PID控制系统内嵌在原动机调速系统中。

所述步骤S3中，根据移动发电车在不停电作业期间的具体情况，选用trimf(三角形)模糊度建立基于多输入多输出的Takagi-Sugeno推理法模糊控制，推理法则如下：

R

式中，i为模糊规则数量；xn为输入量，Xn为其论域；An是设定好的前件变量模糊集合；y为输出的模糊值，其论域为Y；f(x

为提高调速系统的精确度，把相同系数的模糊子集细分为“高高”、“低高”、“中”、“高低”、“低低”五个等级，根据移动发电车的调速过程将模糊子集w定义为[IWNB、IWNS、IWZE、IWPS、IWPB]，模糊子集dw定义为[IYNB、IYNS、IYZE、IYPS、IYPB]，在三角隶属度下设计模糊序列隶属函数，其中角速度设定值为标幺值1，变化超调量最大不会超过2，即w误差值的取值范围设定为[-1，1]，同时角速度变化率的取值范围设定为[一0.15，0.15]，得出移动发电车模糊自适应PID调速算法的输出输入隶属度对应表。

所述步骤S4中，模糊控制规则根据实际作业的变化情况而制定，整体思路如下：

(1)当w∈[IWPB，IWNB]时，需将Kp增大、KD缩小，使系统快速反应的同时不会受到小扰动预处理，此时为防止超调量过大使KI值保持稳定；

(2)当w×dw＞0时，表示系统的误差变化正在扩大，若此时w∈[IWPN,IYNB]，则需要Kp在较高水平以保证响应速度、较小的KI防止超调，同时适当KD缩小使系统免受小扰动的干扰；若w∈[IWPS,IYNS]，则适中选择Kp、KI和KD的数值保持稳定系统即可；

(3)当w×dw＜0时，表示系统偏差值呈缩小趋势，此时保持系统当时状态即可；

(4)w×dw＝0但w≠0时，此时系统处于稳定但偏差较大的状态，应对Kp进行调节，但同时须避免系统在稳定区间内发生震荡，应增加KI，减小KD；

(5)PID差额输出变化值需要时可根据工程实际进行等倍数放大调整。

所述步骤S5中，确定模糊自适应PID调速控制系统并验证分析：将已制定的模糊自适应PID算法嵌入配网不停电作业移动发电车作业模型中，对并网过程、抗小扰动能力仿真分析，分别验证其超调量和稳定时间的有效性和鲁棒性。

所述步骤S6中，根据验证结果最终确定模糊PID调速系统中的模糊规则，直至得到最优控制效果。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法，具备以下有益效果：

该方法通过模糊算法实现PID调速控制系统参数优化，相较于经典PID控制器，可以有效提升移动发电车在配网不停电作业时的鲁棒性、适应性和控制能力，为提高移动发电车作业过程中的控制精度提供了新的思路。

附图说明

图1为本发明提出的配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法的流程示意图；

图2为本发明提出的配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法的模糊自适应PID控制系统结构图；

图3为本发明提出的配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法的基于模糊自适应PID的原动机调速系统图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参考图1-3所示，本发明公开了配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法，包括以下步骤：

S1、搭建移动发电车配网作业模型；

S2、研究移动发电车模型中调速系统的模糊自适应PID参数控制策略；

S3、设计模糊控制算法中的模糊推理法和模糊子集；

S4、制定模糊控制规则；

S5、确定模糊自适应PID调速控制系统并验证分析；

S6、根据验证结果最终确定模糊PID调速控制系统参数。

作为本实施例的具体优化方案，所述移动发电车配网作业模型具体包括四个子系统，分别为原动机调速系统(Speed Governing System,SGS)、励磁机励磁系统(ExcitationSystem,ES)、发电机输出系统(Power Generation System,PGS)和信号采集分配系统(Signal Distribution System,SDS)，搭建的移动发电车配网作业模型用于模糊自适应PID调速控制系统的设计。

作为本实施例的具体优化方案，对于特定的配电网移动发电车，研究并制定调速系统的模糊自适应PID参数控制策略，使移动发电车能够提升电能质量控制精度，调速系统具备调节功能，即可以调节移动发电车输出电压峰值，在突然切负荷或增负荷，电压受到较大冲击时，控制系统应能够快速反应，具体结构如图2、3所示。

作为本实施例的具体优化方案，设计模糊控制算法中的模糊推理法和模糊子集；

所述模糊推理法：根据移动发电车在不停电作业期间的具体情况，选用trimf(三角形)模糊度建立基于多输入多输出的Takagi-Sugeno推理法模糊控制，推理法则如下：

R

式中，i为模糊规则数量；x

所述模糊子集：为提高调速系统的精确度，本文把相同系数的模糊子集细分为“高高”、“低高”、“中”、“高低”、“低低”五个等级；

根据移动发电车的调速过程将模糊子集w定义为：[IWNB、IWNS、IWZE、IWPS、IWPB]；

模糊子集dw定义为[IYNB、IYNS、IYZE、IYPS、IYPB]，在三角隶属度下设计模糊序列隶属函数，其中角速度设定值为标幺值1，变化超调量最大不会超过2，即w误差值的取值范围设定为[-1，1]，同时角速度变化率的取值范围设定为[-0.15，0.15]，得出移动发电车模糊自适应PID调速算法的输出输入隶属度对应表。

作为本实施例的具体优化方案，根据选定的模糊推理法和模糊子集，并结合实际作业变化情况制定模糊控制规则：

(1)当w∈[IWPB，IWNB]时，需将Kp增大、K

(2)当w×dw＞0时，表示系统的误差变化正在扩大，若此时w∈[IWPN,IYNB]，则需要Kp在较高水平以保证响应速度、较小的K

(3)当w×dw＜0时，表示系统偏差值呈缩小趋势，此时保持系统当时状态即可；

(4)w×dw＝0但w≠0时，此时系统处于稳定但偏差较大的状态，应对Kp进行调节，但同时须避免系统在稳定区间内发生震荡，应增加K

(5)PID差额输出变化值需要时可根据工程实际进行等倍数放大调整。

作为本实施例的具体优化方案，确定模糊自适应PID调速控制系统并验证分析，将已制定的模糊自适应PID算法嵌入配网不停电作业移动发电车作业模型中，对并网过程、抗小扰动能力仿真分析，分别验证其超调量和稳定时间的有效性和鲁棒性。

作为本实施例的具体优化方案，根据验证结果最终确定模糊PID调速系统中的模糊规则，直至得到最优控制效果。

本发明的有益效果是：该配网不停电作业移动发电车模糊自适应PID调速控制方法，将已制定的模糊自适应PID算法嵌入配网不停电作业移动发电车作业模型中，对并网过程、抗小扰动能力仿真分析，分别验证其超调量和稳定时间的有效性和鲁棒性，得到最优控制效果；该方法通过模糊算法实现PID调速控制系统参数优化，相较于经典PID控制器，可以有效提升移动发电车在配网不停电作业时的鲁棒性、适应性和控制能力，为提高移动发电车作业过程中的控制精度提供了新的思路。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。