[发明专利]用于兆瓦级逆变系统的极值优化自整定数字PID控制方法

权利要求书

1.一种用于兆瓦级逆变系统的极值优化自整定数字PID控制方法，其特征在于，该方法为通过数据采集和初始化设置模块将兆瓦级逆变系统的模型输入、系统误差信号和可调参数初始值作为数字PID控制器输入；通过二进制编码操作将PID控制器控制参数K_p、K_i和K_d编码成二进制序列，再通过二进制编码极值优化求解器对二进制序列进行迭代优化，直到满足工程设计人员预先设定的终止条件，从而自动整定出最优的二进制序列，通过二进制解码转化为PID控制器最优控制参数K_p、K_i和K_d，并将上述最优控制参数K_p、K_i和K_d传输至兆瓦级逆变系统实现实时在线的优化控制。

2.根据权利要求1所述用于兆瓦级逆变系统的极值优化自整定数字PID控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：数据采集与初始化设置：采集兆瓦级逆变系统模型输入、控制系统误差等各类信号，并对二进制编码极值优化方法可调参数进行初始化设置。

步骤2：二进制编码操作：将PID控制器N个控制参数编码成一串长度为L的二进制序列，其中li为第i个控制参数的二进制编码长度，是PID控制器优化参数精度的重要影响因素之一。

步骤3：初始解生成模块：随机产生初始二进制序列解S，按照式(1)计算初始适应度C(S)，并设置当前最好解S_best=S和对应的适应度C_best=C(S_best)；

C(S)=Σk=0n(w1|e(k)|+w2u2(k))+w3tu,ife(k)≥0Σk=0n(w1|e(k)|+w2u2(k)+w4|e(k)|)+w3tu,ife(k<)0]]>

其中，T_s为采样周期，n为采样次数且n=INT(t/T_s)，e(k)为第k个采样时刻的误差信号，u(k)为第k个采样时刻的PID（PI）控制器输出信号，u(k)=Kpe(k)+KiTsΣj=0ke(j)+KdTs[e(k)-e(k-1)],]]>t_u为系统在单位阶跃信号作用下输出响应曲线的上升时间，w₁,w₂,w₃,w₄均为权重系数，且w₄>>w₁。

步骤4：随机翻转当前解S中第i个二进制位的数值，保持其它二进制位不变，从而生成解S_i，并计算相应的适应度C(S_i)。

步骤5：局部适应度计算与排序操作：计算第i个二进制位的局部适应度λ_i=C(S_i)－C_best，并对λ_i数值按照从大到小的顺序进行排序。

步骤6：选择操作：按照幂律概率分布1≤k1≤L选择的λi的排序号，其中τ为幂律分布可调参数，并将对应的二进制位标记为x_j。

步骤7：变异操作和新解生成机制：翻转二进制位xj的数值，保持当前解S中其它位数值不变，从而生成新解Snew。

步骤8：比较Cbest和C(Snew)的大小：若Cbest≤C(Snew)，则保持Sbest和Cbest不变；否则，Sbest=Snew，Cbest=C(Snew)。

步骤9：无条件地接受S=Snew。

步骤10：判断是否满足终止条件（如最大迭代次数等）？若是，则转向下一步骤；否则，则返回到步骤4。

步骤11：数据转化与输出模块：输出最好解Sbest和对应的适应度Cbest，将二进制序列Sbest解码转化为对应的PID控制参数K_p、K_i和K_d，并将上述最优参数K_p、K_i和K_d传输至兆瓦级逆变系统实现实时在线控制。

3.根据权利要求2所述的用于兆瓦级逆变系统的极值优化自整定数字PID控制方法，其特征在于：所述可调参数包括优化时间和幂律概率分布参数τ。