基于差分進(jìn)化PID控制的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)研究

陳金，張孝，王平，閔國(guó)君，李穎杰，陳峰

(1.貴州電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心,貴州 貴陽(yáng) 550002；2.南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司,江蘇 南京 211102)

0 引 言

靈敏準(zhǔn)確的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)于維持系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定、減小發(fā)電機(jī)故障損失等方面具有重要作用。目前PID控制仍然是其主要控制方法。常規(guī)的PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)健性好，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，能滿足一般工業(yè)控制的要求[1-2]。

新能源的快速發(fā)展增加了電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制提出更嚴(yán)苛的要求，普遍采用的PID控制技術(shù)，其控制性能很大程度上取決與PID參數(shù)的優(yōu)劣。因此，不少學(xué)者嘗試?yán)弥悄芸刂苼?lái)優(yōu)化PID參數(shù)，譬如將模糊控制與PID控制結(jié)合，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需數(shù)學(xué)模型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，但關(guān)鍵的模糊規(guī)則設(shè)計(jì)，依賴主觀經(jīng)驗(yàn)，在工況突變情況下，不能保證控制性能的穩(wěn)定[3-4]。文獻(xiàn)[5]將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于PID優(yōu)化，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是對(duì)復(fù)雜非線性系統(tǒng)的擬合能力，但計(jì)算量大、實(shí)現(xiàn)困難是其缺陷；文獻(xiàn)[6]采用粒子群算法優(yōu)化PID參數(shù)，粒子群算法速度快，精度高，但算法需要設(shè)置的參數(shù)多，不穩(wěn)定，易早熟。差分進(jìn)化算法(Differential Evolution，DE)作為一種新的進(jìn)化算法，因其在國(guó)際算法比賽中的優(yōu)異表現(xiàn)而受到關(guān)注，其采用基于差異的變異操作，提高了進(jìn)化效率。相比于粒子群優(yōu)化，DE所需參數(shù)少，同時(shí)因?yàn)檫M(jìn)化策略中計(jì)及了變量相關(guān)性，對(duì)于發(fā)電機(jī)非線性環(huán)節(jié)中的多變量耦合問(wèn)題具有明顯優(yōu)勢(shì)[7-8]。

本文根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的綜合性能指標(biāo)，應(yīng)用差分進(jìn)化算法優(yōu)化勵(lì)磁控制器的PID參數(shù)，并將優(yōu)化得到的結(jié)果，在電力系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行驗(yàn)證。……