[发明专利]基于灰狼算法的微电网交直流断面换流器PID参数优化方法

权利要求书

1.一种基于灰狼算法的微电网交直流断面换流器PID参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设定狼群中狼的个数、最大迭代次数、所求问题维度以及PID参数变量取值范围，初始化狼群位置；

2)进行迭代次数计数，计算每条狼所在位置对应的整定模型目标函数值，即微电网交直流断面换流器PID控制效果的目标函数值；

所述的整定模型是微电网交直流断面换流器，其中，换流器直流侧为一直流电源，交流侧经过一个LCL滤波接到交流侧电源；控制模块分为内环控制与外环控制，共有第一PID控制器(1)、第二PID控制器(2)、第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)；第一PID控制器(1)和第二PID控制器(2)构成外环控制，是控制交流侧与直流侧电压，第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)构成内环控制，是控制滤波器输出电容电压的幅值与相角；直流电压和交流电压分别经过第一PID控制器(1)和第二PID控制器(2)得到电容电压角度参考信号和电容电压幅值信号参考；测量得到的电容电压经傅里叶变换后与参考信号做差输入到第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)；第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)的输出经坐标变换后输出为调制信号产生换流器触发脉冲给换流器；

3)根据整定模型目标函数值，将狼群划分为α、β、δ、ω，其中，α狼为PID效果最优的狼，β狼为PID效果次优的狼，δ狼为PID效果第三优的狼，ω狼为剩余的狼；

4)计算α狼所在位置对应的检验模型目标函数值，即微电网交直流断面换流器增加扰动后的PID控制效果的目标函数值；

5)判断检验模型PID控制效果是否连续V次无改进，若是，则停止迭代，执行步骤8)，否则，执行步骤6)，所述的V大于等于6；

6)对代表PID参数的狼群位置更新；

7)判断当前迭代次数是否达到设定的最大迭代次数，若达到，则停止迭代，执行步骤8)，否则，返回步骤2)；

8)输出α狼所在位置，即微电网交直流断面换流器全局最优PID参数值。

2.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的微电网交直流断面换流器PID参数优化方法，其特征在于，步骤2)所述的整定模型目标函数为ITAE+ISE，即J＝∫t|e(t)|+e(t)²dt，其中，J为整定模型目标函数值，e(t)为控制量偏差，t为时间。

3.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的微电网交直流断面换流器PID参数优化方法，其特征在于，步骤4)所述的检验模型是在整定模型的基础上，在第三PID控制器(3)的输出信号中增加一个阶跃的扰动信号。

4.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的微电网交直流断面换流器PID参数优化方法，其特征在于，步骤4)所述的检验模型目标函数为ITAE+ISE，即J＝∫t|e(t)|+e(t)²dt，其中，J为整定模型目标函数值，e(t)为控制量偏差，t为时间。

5.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的微电网交直流断面换流器PID参数优化方法，其特征在于，步骤6)所述的更新包括：

(1)求取每一条狼分别与α、β、δ狼更新前的距离，具体公式为：

D_α(t)＝C₁X_α(t)-X(t)

D_β(t)＝C₂X_β(t)-X(t)

D_δ(t)＝C₃X_δ(t)-X(t)

C＝diag(2r₁)

其中，X_α(t)、X_β(t)、X_δ(t)为α、β、δ狼更新前的位置，X(t)为所有狼更新前的位置，即当前PID参数值，D_α、D_β、D_δ为考虑一定的随机性下求出每一条狼所在位置与α、β、δ狼所在位置的距离，C是随机系数，r₁是在0到1上服从均匀分布的随机变量；

(2)根据每一条狼分别与α、β、δ狼的距离进行位置更新，具体公式：

X₁(t+1)＝X_α(t)-A₁D_α(t)

X₂(t+1)＝X_β(t)-A₂D_β(t)

X₃(t+1)＝X_δ(t)-A₃D_δ(t)

A＝diag(2ar₂-a)

其中，X₁、X₂、X₃为每一条狼根据α、β、δ狼进行更新后的位置，A是随机系数，a是随着迭代次数从2衰减到0的常数，r₂是在0到1上服从均匀分布的随机变量，X(t+1)为更新后狼的位置，A是随机系数。