電氣自動化設備中電力控制系統的混沌算法研究

文/周燕

電氣自動化設備在當前的設備應用中尤為重要，是一種自動化控制設備，被較為廣泛的應用于當前的生產工作開展中。在近些年來針對混沌理論的有關研究逐步深入，更是將此種理論應用于實際的工程實例中，對相關工程問題得以解決，成為現階段國內外普遍研究問題。相較于混沌理論而將，該算法的理論本質就是針對非線性得以反應的學科，換言之就是說混沌理論講究“兩個統一”，有序與無序之間的統一，以及不確定性和確定性之間的統一。由此本次研究針對電氣自動化設備中，電力控制系統的混沌算法展開研究。

1 混沌算法理論概述

混沌算法主要指的是一種較為普遍存在的非線性現象，整體的行為較為繁雜，與隨機性較為相似，但是由并未完全將隨機性得以表現，而具備了一定的規律性。由此混沌現象通常具備了如下特點：其一就是隨機性；其二就是遍歷性；其三就是規律性。但是在完成混沌算法的過程中，需要基于混沌算法的遍歷性作為基礎，從而更好的實現整體的變量搜索，發揮其算法的整體效果。對于混沌優化的問題較大情況下，混沌算法就較不適用。由此對于混沌算法的使用來講，主要的使用范圍需要講求其范圍的大小程度。

2 混沌算法基本流程

首先迭代性映射的出現，通常主要是由于混沌算法中的變量其自身，具備了相應的遍歷性，那么此種情況下就致使混沌變量具備了一定的遍歷性軌道。在此基礎之上能夠很好的解決主要問題，實現了混沌的變量性搜索，通常情況下此種階段也被稱之為粗搜索階段，換言之也可將其稱作初步搜索階段。需要確保其能夠在滿足相應的終止條件基礎之上，從而針對其主要的搜索過程中，相應的最佳化狀態得以解答，并且將其作為下一階段的搜索起點。

然后就是完成下一階段的起點，該起點在第一階段的基礎之上實現了擾動的聯合，因而在完成下一個計算環節中，能夠更好的完成局部的細節搜索。針對這一步驟的搜索情況來講，了對于算法的終止以及有關準則的滿足情況下，需要確保其整體能夠更好的完成與結束。那么在此種過程中，需要尤為重視附加擾動的相應內容。基于現階段的實際情況來講，混沌變量其自身能夠實現多種形式的分布，從而確保實現整體變量算法（如圖1所示）。

3 混沌優化算法應用于電力控制系統設計

3.1 水輪機調節系統構成

基于混沌算法的電氣自動化設備電力控制系統中，PID控制器的整體結構相對較為簡單，且具備較強的環境適應力，無需調整較多的設備參數，具備較強可操作性。由此本次研究通過以水輪機的系統為例，基于混沌算法的PID控制器結構圖（如圖2所示）。

在如圖2所示中，Xc作為轉速的給定信號，在處于較大的電網容量情況下，針對1臺并列運行設備來講，整體的輸出功率具體變化情況，并不會很大程度的影響電力系統的整體頻率，那么在此種情況下，水輪機設備的整體調節反饋系統，自然也無法起到任何的調節作用，在此種情況下調速器可以完成隨動系統的功能。也就是說轉換器的輸入信號r（k）作為控制過程中所設定狀態，r（k）在經由轉換器之后，被轉換成為狀態量Xi，分別轉換為X1，X2，X3。那么具體的轉換關系式則如下：

依照圖2中的Wi（k）以及Xi（k）的加權系數，K是>0的神經元比例系數，那么系統的整體控制信號，就是經由神經元所實現的關聯搜索。此種控制器能夠借助對加權系數的調整，從而有效實現自適應以及組織化功能。那么對于加權系數的具體調整過程，則需要經由HEBB完成規則的學習及相應監督，具體的加權系數K具體調整計算公式則為：

3.2 基于單神經元網絡PID智能控制器設計

智能PID控制器的主要構成就是單神經元，能夠達到自我控制學習，并且具備了一定的自適應能力，同時整體的結構組成也相對較為簡單，可以更好的對周圍環境得以適應，那么整體所具備的參數特點就是調整參數相對較少，現場調試較為簡單，能夠較好的對非線性動態品質得以調整，確保電氣控制系統能夠始終保持最佳的運行狀態。利用神經元網絡，能夠實現PID智能控制器的自適應功能，整體的結構功能實現框架（如圖3所示）。相較于轉換器輸入來講，能夠更好的反應電氣控制系統的具體控制過程，以及相應的控制設定狀態。比如在對r（k）進行設定過程中，完成控制參數輸出時，能夠經由神經元學習控制完成狀態參數的轉換。神經元還能夠有效的借助關聯搜索產生相應的系統控制信號，從而實現了整體系統的可調節控制。

4 結語

在現階段電氣自動化設備的電力控制系統運行過程中，可以更好的發揮其整體的功能作用，其中尤為重要的就是需要設計電力控制系統的整體功能。從而在電力控制系統的整體設計過程中，有效的整合運用混沌算法，增強整體系統的科學合理規范性。因此經過本次研究發現，基于混沌算法的電氣自動化設備的電氣控制系統，能夠將計算量有效縮短，并且增強了整體的系統可操作性，在下一階段的技術創新中，此種設計方法也必然會得到進一步的完善和改進。

圖1

圖2

圖3

參考文獻

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