[发明专利]一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法

权利要求书

1.一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法，用于负荷频率控制系统，所述负荷频率控制系统采用带滤波系数的PID控制器，其特征在于，该方法包括：

S1、由发电机的运行方程建立发电机组的负荷频率控制系统模型；

S2、以每一组可行的PID控制器参数作为一个细菌位置，将控制系统模型输出的ITAE值作为目标函数，利用基于粒子群改进的细菌觅食算法对控制系统模型的PID控制器参数进行搜索寻优，在寻优过程中的细菌复制阶段，将每个细菌的历史最优适应度作为细菌的健康度，并按照健康度对细菌进行排序，根据得到的顺序执行复制和淘汰操作；

S3、将参数优化后的PID控制器应用到负荷频率控制系统中。

2.根据权利要求1所述的一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法，其特征在于，所述负荷频率控制系统模型中输出功率和负荷变化的关系为：

ΔP(s)＝ΔP_L(s)+DΔw(s)

其中，ΔP(s)表示系统输出功率变化量，ΔP_L(s)表示电力系统有功负荷变化量，D表示单位负荷调节量，Δw(s)表示角速度的变化量的拉普拉斯变换。

3.根据权利要求1所述的一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括。

S21、参数初始化，计算初始参数下负荷频率控制系统模型的ITAE值作为初始菌群的适应度，找出令ITAE值最小的细菌位置作为群体初始最优细菌的位置并记录；

S22、复制循环次数和趋化循环次数分别加1；

S23、分别计算细菌翻转方向和游动步长，进行细菌的趋化操作；

S24、进入细菌复制阶段，将每个细菌的历史最优适应度作为细菌的健康度，将细菌按照健康度进行排序，根据得到的顺序将健康度较差的一部分细菌淘汰，将健康度较高的细菌进行一分为二的复制，保持细菌总数不变；转入步骤S22进行下一代的趋化操作，直到菌群达到最大复制次数；

S25、进入迁移阶段，对于每个细菌，随机产生一个随机数，当这个随机数大于设定的概率时，对细菌进行迁移操作，迁移循环次数加1，否则，细菌保持原位置继续寻优；

S26、重复步骤S25直到迁移循环次数大于最大迁移数时，输出优化结果，寻优过程结束。

4.根据权利要求3所述的一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括：

S231、分别计算细菌翻转方向和游动步长，更新细菌位置并计算新位置下负荷频率控制系统模型的ITAE值作为细菌的适应度；

S232、判断新位置下负荷频率控制系统模型的ITAE值是否变小，若是，则细菌继续沿相同方向游动，更新细菌位置和适应度；

S233、重复步骤S222直到适应度不再改善或者达到最大游动步数，进入下一细菌的趋化操作。

5.根据权利要求3所述的一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法，其特征在于，所述步骤S23中的游动步长采用自适应步长调整策略，所述游动步长为：

其中，

D_ib表示第i个细菌与最优位置细菌的位置距离，和分别表示第i个细菌和最优位置细菌位置向量的第m维分量，C_max和C_min分别表示细菌的最大和最小步长。

6.根据权利要求3所述的一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法，其特征在于，所述步骤S23中细菌翻转方向为：

Δ_M(i)＝Δ(i)+(θⁱ-θ^b)θ_rR₁

其中，Δ_M(i)表示第i个细菌的翻转方向，Δ(i)表示第i个细菌的随机翻转方向，θⁱ和θ^b分别表示第i个细菌和第b个细菌的位置向量，θ_r表示细菌的强化学习系数，R₁是一个随机数。

7.根据权利要求4所述的一种基于粒子群改进细菌觅食算法的负荷频率控制方法，其特征在于，所述步骤S231中采用以下公式更新细菌位置：

其中，θ(i,j,k,l)表示第i个细菌当前所处趋化、复制、迁移次数分别为j、k、l的位置坐标，Δ_M(i)表示第i个细菌的翻转方向，表示第i个细菌的翻转方向的共轭。