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申请/专利权人：昆明理工大学

摘要：本发明提出了一种改进樽海鞘群的抽水蓄能机组调节系统的控制方法，涉及抽水蓄能机组控制技术领域。建立水力‑机械‑电气动态特性的抽水蓄能机组调节系统数学模型；建立系统状态空间方程，得到增广抽水蓄能机组调节系统；选择增广抽水蓄能机组调节系统的第一状态量作为输出，设计一个基于鲁棒H2H∞的控制器来对输出量进行控制；该输出反馈混合H2H∞鲁棒控制器结构简单，且不需要多个状态反馈，易于实际抽水蓄能机组调节系统工程应用；同时，在设计过程中引入了改进樽海鞘群算法，通过该算法实现求解控制器的权重参数的优化设计，以确保控制器优异，以实现抽水蓄能机组调节系统的快速稳定。

主权项：1.一种改进樽海鞘群的抽水蓄能机组调节系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：S1、建立水力-机械-电气动态特性的抽水蓄能机组调节系统数学模型；S2、建立系统状态空间方程，得到增广抽水蓄能机组调节系统；S3、选择增广抽水蓄能机组调节系统的第一状态量作为输出，设计一个基于鲁棒H2H∞的控制器来对输出量进行控制；所述步骤S1抽水蓄能机组调节系统数学模型具体如下： 其中，Tw1为上游引水隧洞水流惯性时间常数；q1为上游引水隧洞相对流量偏差；hf1为上游引水隧洞水头损失相对值；Tw3为引水管道的水流惯性时间常数；q3为引水管道相对流量偏差；h3为引水管道相对水位偏差；hf3为引水管道水头损失相对值；Tw5为下游引水隧洞的水流惯性时间常数；q5为下游引水隧洞相对流量偏差；h5为下游引水隧洞相对水位偏差；hf5为下游引水隧洞水头损失相对值；Tf4为上游调压室时间常数；h4为下游调压室相对水位偏差；q4的下游调压室相对流量偏差；y为机组的导叶开度偏差相对值；Tj2为上游调压室时间常数；h2为上调压室相对水位偏差；q2的上调压室相对流量偏差；ey，ex，eh分别为机械转矩对导叶开度、转速和水头的一阶偏导；eqy，eqx，eqh分别为流量对开度、转速和水头的一阶偏导；mg0为负荷偏差相对值；Ta为发电电动机惯性时间常数；eg为发电电动机负载自调节系数；Ty为伺服液压系统时间常数；u为控制器输出的控制信号；en＝eg-ex；所述步骤S2具体步骤为：引入如下状态变量xi：xi＝∫x+bpydt其中，bp为调速器的转差率；将抽水蓄能机组调节系统的数学模型采用状态空间方程的形式表示： 其中，状态变量X，u和d分别是控制输入以及扰动，矩阵A，矩阵Bu，矩阵Bd的定义如下：x＝[xiyxq1h2q5h4h3]T； d＝mg0；所述步骤S3中所述控制器基于鲁棒H2H∞理论对矩阵的待定权重系数用改进的樽海鞘群优化算法进行优化，通过改变权重系数来得到最优性能组合并对求解过程中的权重系数中的H2和H∞范数权重进行优化；具体步骤包括：S301、采用线性矩阵不等式解决闭环系统输出反馈的混合H2H∞鲁棒控制器设计；S302、建立系统输出反馈的混合H2H∞控制三个设计目标不等式以提高考虑控制器的鲁棒性及控制性能；S303、推导出分别反映H∞性能和H2性能各自权重的性能权系数；S304、通过添加改进的混沌映射和自适应权重，改进樽海鞘群算法中领导者和追随者的位置更新方式，得到了改进的樽海鞘群算法；S305、使用樽海鞘群算法进行参数优化，自动搜索合适的参数值以及性能权系数，使鲁棒控制器的性能达到最优。

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