一种光伏多水泵可达集估计与补偿协调控制方法   0    0

本发明提出了一种光伏多水泵可达集估计与补偿协调控制方法。首先搭建光伏多水泵系统的物理模型，并采用中立II型T‑S模糊方法去表达系统的非线性动态。考虑到每台水泵受外界环境干扰因素不同，用统一定性与定量的方法去抑制不同的外界环境干扰显得非常困难。针对这个问题首先设计估计器去估计每台水泵的干扰信号。在此基础上，采用基于补偿的反馈控制器，使得这些外界的干扰信号能够被消除并实现稳定工作。本发明考虑以上真实的工况，设计的光伏多水泵可达集估计与补偿协调控制方法，使得这些外界的干扰信号能够被消除并实现稳定的工作。

1.一种光伏多水泵可达集估计与补偿协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：提供一光伏多水泵物理系统模型；
步骤S2：根据物理学原理以及中立II型T-S模糊模型，建立所述光伏多水泵物理系统的非线性动态模型；
步骤S3：建立估计控制器去估计所述光伏多水泵物理系统模型的外界干扰信号；
步骤S4：基于步骤S3建立的估计控制器所估计的外界干扰信号，设计基于补偿的反馈控制器，用以使所述外界干扰信号能够被抑制并实现光伏多水泵的稳定工作；
其中，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21：建立光伏单水泵非线性系统模型，如公式(1)所示：
式中，
k6＝ωe-ωr；
isd、isq表示d轴、q轴电流； 分别表示定子d轴、q轴磁链； 分别
表示转子d轴、q轴磁链；ωr表示转子角速度；Udc是光伏发电输出电压；TL是负载转矩；ωe表示电磁场角速度；Lm表示电枢互感； 表示转子时间常数；Lr和Rr分别是转子电感和电阻；Cdc是直流侧电容； 是漏感导数；Ls和Rs分别表示定子的电感和电阻；p表示极对数；
步骤S22：建立光伏多水泵系统，每个水泵系统定义为角标i；根据基尔霍夫电流定理，得到：
将公式(2)代入(1)得到如下的光伏多水泵耦合非线性系统，
式中，
k6(i)＝ωe(i)-ωr(i)；
步骤S23：将isd(i)，isq(i)，ωr(i)，udc(i)作为光伏多水泵耦合非线性系统的输出，并且得到输出测量通道卷入干扰，表达如下：
式中， ωi(t)是输出测量通道干扰；
将 作为模糊前件变量，并对其欧拉离散
化得到如下光伏多水泵系统中立II型T-S模糊模型：
其中，
分别是非线性Aii(t),Bi(t),Aij(t)函数 线性化后的参数矩阵；
是中立II型的模糊集；
其中，所述步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：定义 并且引入一个变量
带入公式(5)得到：
式中，
引入模糊观测器，如下：
式中， 是一个辅助的状态矢量，
是所述观测器增益；其中，nxi、nyi分别表示系统状态变量的向量阶
数和系统输出变量的向量阶数；令，
式中，Si是非奇异矩阵，得到：
根据公式(6)-(10)得到：
因为Si是非奇异矩阵，因此公式(11)再次表达为：
式中，
步骤S32：定义如下的李雅普诺夫函数，
式中， 是正定对称矩阵；取以上李雅普诺夫函数的差分，得
到：
由于
式中， 和标量k绐0，Rn表示n阶的向量，和 的向量都是n阶；
定义正定对称矩阵 和矩阵 由公式
(12)得到：
式中，
令性能指标函数：
式中，α∈[0，1]
根据式(13)-(17)，J(k)＜0成立，则以下的不等式成立，
式中，
步骤S33：将不等式(18)转化为线性矩阵不等式，其中令矩阵 为：
式中， 是非奇异矩阵；
将式(20)代入式(18)，定义 抽出模糊前进变量，得到：
式中，l∈Li, 是模糊规则，
步骤S34：由不等式(21)得到J(k)＜0，
V(k+1)-1＜α(V(k)-1)；             (23)
从公式(23)得到：
V(k)＜αk(V(0)-1)+1,                (24)
对于零初始的情况，得到：
式中，
所述建立估计控制器的算法如下：
根据 和公式(21)，其中 所述估计控制器的增益如下：
其中，所述步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：建立如下的补偿控制器：
式中， 和 是
补偿控制器增益；
将公式(27)代入公式(5)，得到如下的光伏多水泵闭环控制系统：
式中，
步骤S42：定义如下的李雅普诺夫函数：
式中， 是正定对称矩阵；通过取李雅普诺夫函数V(k)的差分，得到：
定义正定对称矩阵 和矩阵 根据公式
(28)得到：
式中，
根据所述步骤S34得到 得到如下的性能指标函数：
式中，β∈[0，1]；
根据公式(29)-公式(31)，得到J(k)＜0，
式中，
是对称正定矩阵， 和 是适当维数矩阵，标量β
∈[0，1]；
令， 和 通
过采用锥补引理并抽出模糊前进变量后得到：
式中，
步骤S43：不等式(33)和(34)成立得到J(k)＜0,
式中，
对于零初始的情况，得到：
所述基于补偿的反馈控制器的算法如下：
根据 公式(33)和公式(34)， 其中 和 是控制
器的增益。