[发明专利]一种发电机励磁系统控制参数优化方法

权利要求书

1.一种发电机励磁系统控制参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、用传递函数表示同步发电机在频域的简化暂态模型；用传递函数表示自并励励磁系统模型；

步骤2、根据极点配置法，用传递函数表示所得到的初始PI控制器；

步骤3、用粒子群寻优算法建立初始粒子群，寻找粒子最优历史位置和全局最优历史位置gbest，然后将初始值赋予一个守望粒子pwatcher；

步骤3.1、初始化部署粒子群，设置设定次数，设定次数大于0；将当前迭代次数设为0；在守望粒子pwatcher附近区域内随机部署所有粒子该区域表述为：

上式中，p[]表示存放粒子类对象的列表；i表示第i个粒子；rand是均匀分布在-10％和+10％之间的随机变量，p[i]是粒子类的对象；.x和.y分别表示参数K_p和K_i；

步骤3.2、若当前迭代次数小于设定次数，则对第i个粒子计算适应度函数：

α(X)＝w₁σ+w₂T_r+w₃T_s

上式中，α(X)为适应度函数；σ表示机端电压超调量，T_r表示上升时间，T_s为调整时间；w₁、w₂和w₃分别为σ、T_r和T_s的权重系数；

步骤3.3、基于哈里托诺夫定理判断第i个粒子的稳定性：

上式中，β(X)为稳定判定函数；

步骤3.4、根据下式计算每个粒子的评估值：

F(X)＝α(X)β(X)

上式中，F(X)表示目标函数，X是优化对象，X＝{K_p，K_i}，其中K_p是比例增益，K_i是积分增益；α(X)为适应度函数，β(X)为稳定判定函数；

更新第i个粒子历经的位置中最优的位置pbestⁱ，将粒子的搜索方程描述为：

上式中，表示进行到下一次迭代时，粒子相对于当前位置移动的位移；w是惯性权重；表示进行到当前迭代时，粒子相对于上一位置移动的位移；c₁和c₂是正常数，表示加速因子；rand₁和rand₂是在[0,1]区间内的随机数；k和k+1代表迭代次数；pbestⁱ是第i个粒子历经的位置中最优的位置；和分别是第i个粒子在第k+1次迭代时和在第k次迭代时的位置向量；gbest是整个粒子群中使评估值取值最小的位置；

步骤3.5、更新整个粒子群中使评估值取值最小的位置gbest；

步骤4、判断是否更新守望粒子pwatcher的位置：若gbest的评估值等于守望粒子pwatcher的评估值，则更新守望粒子pwatcher的位置，否则在守望粒子pwatcher附近范围内重新随机部署粒子群；

步骤5、将当前迭代次数加1，返回执行步骤3至步骤4，直至当前迭代次数大于等于设定次数，将全局最优历史位置gbest对应的全局最优粒子包含的PI参数，作为最终发电机励磁系统电压自动控制器的参数整定参考值。

2.根据权利要求1所述发电机励磁系统控制参数优化方法，其特征在于，步骤1中用传递函数表示同步发电机在频域的简化暂态模型具体为：

上式中，G_g(s)为同步发电机在频域的简化暂态模型的传递函数，s是频域算子，K_G是同步发电机放大倍数，T’_d0为发电机d轴暂态时间常数。

3.根据权利要求1所述发电机励磁系统控制参数优化方法，其特征在于，步骤1中用传递函数表示自并励励磁系统模型具体为：

上式中，G_A(s)为自并励励磁系统的传递函数，s是频域算子，K_A是自并励励磁系统放大倍数，T_A是自并励系统时间常数。