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基于改进磷虾群算法的水电站频率控制半周克良,曾光明,:针对复杂的水电站调速系统难以确立精确数学模型导致传统比例一积分一微分刂破骺刂精度低、自适应能力差等问题,提出了一种改进磷虾群算法对其刂破鞑问杏呕6粤紫喝核惴引入进化因子约坝呕阕涌谝栽黾铀惴ㄗ允视Φ鹘谀芰ΑJ紫冉德饰蟛钜约捌德饰蟛畋浠蚀到改进的磷虾群算法控制器中,通过算法迭代得到一组使目标函数最小的问庾椴问掣鳳控制器对系统进行控制。仿真结果表明:经过该算法优化后的控制器相较于传统刂破鞒髁棵飨减小、调解时问大大缩短。关键词:频率控制;水轮机调速系统;改进磷虾群算法;进化因子;优化算子中图分类号::文章编号:—,—琣言水轮机调速系统娜挝袷强刂苹槠德适笨谈电力系统频率,保证电力系统安全、稳定运行。控制器是调速系统的核心,目前大多数水电站依然采用传统比例一积分一微分猧,控制器对系统进行控制’。由于刂破鹘峁辜虻ィ撞倏兀得到了广泛应用K孀诺缌ο低掣丛映潭炔欢咸岣撸单纯的刂颇J侥岩月闫淇刂埔G蟆R虼搜芯砍鲆种性能更好的控制器是时代发展的主流。,并成功引入到了水电站调节系统当中。例如文献攵运缯镜魉傧低车拇蠊咝浴⑹敝托裕诖砅的基础上提出了一种神经网络优化算法对水轮机调速器参数进行整定:文献『提出了一种混合粒子群算法对水轮机调速系统刂破鞑问性谙哒ú⒒竦昧私好的动态性能;文献『引进了一种基于模糊径向神经网络问呕椒ǎ行岣吡讼低车脑诵行剩何献『针对水电站频率振荡,提出了一种兼顾一次调频性能与低频振荡抑制的水轮机调速系统问呕椒ㄒ制了低频振荡现象。以上方法在对问姓ㄊ彼/琙珿鹣钅浚汗易匀豢蒲Щ鹱手钅唤魇∽匀豢蒲Щ鹱手钅,:收稿日期::瑆—.癮瓼,,甌籺;籩;
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旷警詈寒矿蹙痵诎竤』睁点×⋯薯产Б鳌竝训㈤C偈乘俣龋晃C偈彻咝匀ㄖ兀怠NJ澄锒粤艇”鬽。仅;”胫莶贰“‘∞,虾的吸引力,麟ND壳拔恢米罴迅鎏宥愿鎏錳所产生的吸水轮机模型引水系统模型液压系统模型发电机模型基本磷虾群算法为引导权重,在,进行取值;弧尬1灰嫉牧紫海龆磷虾群算法的改进传感器与微系统第卷然取得了一定的效果,但依然存在调节时间长、调节精度低等问题。本文引入了一种改进的磷虾群算法来对不同工况下的水轮机调速系统刂破魅霾问性谙叩鹘凇缯镜魉傧低水电站调速系统精确模型的构建对于电力系统的动态性能分析来说十分重要;以往的研究往往忽略了很多因素,只考虑了系统的线性模型,因此当使用到实际工况中时会产生很大误差。这里结合水电站调速系统的特性构建了它的非线性模型。水电站调速系统主要由水轮机、引水系统、控制器、发电机构成。以下是水轮机调速系统各子系统数学模型。水轮机动态特性通常用力矩和流量的函数来表示式中,/为水轮机转矩相对于转速的传递系数,省为转速;/砂为水轮机机械转矩对导叶开度的偏导数,5家犊6龋唬#疧K只底>囟运返传递系偏导数,K菲ú睿唬/,/分别为水轮机中水流量相对于转速、水头的偏导数。引水系统刚性水锤模型传递函数可以用水头和流量之间的关系来表示一痙式中K鞴咝允奔涑J琿为水流量,K反笮 整个液压系统由水轮机、引水系统以及液压伺服机构组成。其传递函数为’“一/其中,ァ几,一粂’乱一/为液压伺服机构传递函数。发电机一阶模型是以往研究过程当中使用最多的模H欢唤追⒌缁P凸诩虻ゲ荒苈阆执力系统研究需求,因此本文采用二阶发电机模型,其非线性模型表示为彦辭∞,击R籱。一/咒电磁转矩跟功率之间的关系可表示为根据电磁学理论,对于凸极永磁同步发电机,硎疚综上所述可以得到整个水电站调速系统被控对象动态特性可以描述为’獃疶以式中#琩琩蔽K缯镜魉傧低掣髂?槭芡饨缛哦紫喝核惴磷虾群算法腔诹紫喝旱拿偈承形:腿禾运动过程而产生的。觅食过程中磷虾之间不断进行信息互换,进而对自己当前位置进行更新最终向最优解靠近。每个磷虾的位置代表三维空间的一个解,每组#琸。,5闹分别对应一个磷虾的位置。磷虾不断对当前位置进行更新最终找到一组跟目标值最接近的位置,即最佳问怠磷虾个体向食物靠近的过程由如下三部分组成:引导运动若磷虾与周围磷虾之间的距离比规定的感知距离要小。则这个磷虾会向离他最近的磷虾个体产生一个引导运动。这个引导运动可用艇***表示式中Ⅳ#V芪Я紫憾愿昧紫焊鎏宓囊***俣壬舷蓿蕖移动的方向。觅食移动觅食运动由食物位置以及关于食物位置的先验知识两部分构成。对第隽紫海迷硕捎肍表示为式中引力。随机扩散磷虾个体的随机扩散杀硎鋈缦““一∥!矿式中W畲罄┥⑺俣龋⑽猍,范围内的随机方向向量,,NW畲蟮问针对原始磷虾群算法容易陷入局部最优的缺陷,本文在原算法的基础上引人了进化算子陀呕阕樱以增强磷虾群算法的自适应调节能力。型Ⅳ,蝁∞⋯
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盏玉豳上斟龇越冢琸。一“現瞛”,盖搬。.一盖:兰量,由磷虾个体湍壳白钣沤庵涞木嗬刖龆ǎ粁怂。一不能过大,否则或降低算法的适应性,此处取。置表示为冢籖为该个体和目前最优解之间的距离;矿∥盖悬为新个体和最差个体之问的替换动作。:竺;”В撸弧掣:呈【ⅰ式中谖K辛紫河胱罴蚜紫何恢梦实淖畲缶嗬耄籪为位移量,,在式中个体的新位置盖黑取决于,和痵,∥⋯目标函数分析问哉仿真数据痵,“,‘第周克良,等:基于改进磷虾群算法的水电站频率控制进化算子进化算子梢约涌焖惴ǖ难坝潘俾剩淠7碌氖恰坝胜劣汰”的法则。,随着种群不断繁衍、进化,依据优胜劣汰原则,好的磷虾遗留下来,。引入进化算子哪康木褪侨盟秤韪鲋秩中适应能力较强的一部分个体繁殖权限,进而使得算法寻优能力进一步提升。进化算子菝扛隽紫耗勘旰档拇笮《缘鼻案体进行排序,从其中选⋯使目标函数值最小的隽紫河于下一次繁殖。,..之问;K婊灰葡优化算子/磷虾个体位置移动的速度主要取决于它跟最优磷虾位置之问的距离,磷虾越靠近最优位置其位置更新速度越慢,这将导致算法寻优精度受到影响。为提高算法在接近最优解时的局部搜索能力引入一个优化算子/菀韵鹿进行操作距离权重,用来限定领域的范围:根据以往经验以及文际效果,此处.。引入/梢栽黾幼钣沤饬阢蟹段诟体运动的随机性。从上述改进公式可以看出,无论是进化算子故怯呕阕悠簦慕降敝卸家肓艘桓鏊婊墨“,由于厂的原冈可以使得算法跳出局部最优:而式中的,;两者的结合可以在很大程度上提升原算法的控制性能。慕紫喝核惴ǖ牡魉傧低砅参数整定水电站在运行状态时,其控制对象特性无法改变,此时主要靠调整刂破鞯娜霾问云涠分室约拔榷性进行调节。所以找到一组调节参数使得系统在调节时同时满足调节时间最短、超调量最小、振荡次数最小是所希望达到的控制目标。在此采用误差绝对值乘以时间积分作为目标函数,其表达式为式中J奔洌瑃。为积分时间的上限,为频率误差。改进虾群算法对水轮机调速系统问恼勘晔窃给定的搜索空间范围内找到一组最优的。#Γ值使得以上目标函数值最小。改进磷虾群,优化刂破鞯脑理如图且谰菟缯镜魉傧低衬P停惴ǖ玫一组使目标函数性能指标最小的问蠼浯说刂破髦卸韵低辰锌刂啤每次迭代完之后,根据式皇更新磷虾的位置,在迭代过程中,假设每次迭代后得到的新位置比之前全局最优的磷虾所在的位置更好,则对这只磷虾个体的位置进行更新,否则保持原位置不变。每次迭代之后一旦得到一个新的位置,,则根据式计算系统的目标丽数值,否则把目标函数值设置为。。,代表此个体所在位置不符合要求。以赣州某水电站为例,利用惴ǘ云涞魉傧低晨制器进行优化,仿真试验数据取:,,惴ㄖ秩捍笮∥畲蟮问,∽动态响应性能分析结合图经过分析可以看出:巫笥就找到了最优解,最优值为:而需要迭代大概次左右才能找到最优解,;惴ㄓ行篿;了局部最优,而且加快了算法的寻优速度。图缯镜魉傧低吃砜蛲抡嬗虢峁治痵,,.。给定频率目标雨数导叶开度转矩扰动,一。.琫,.,.琫。.琫,。.∞。.,~
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!⒐鼗潭煊图,直鹞;榭!⒐鼗唐德仕媸蔽时浠动态响应曲线。从图的变化趋势可知,无论是开机还是关机过程,相比传统刂破饕约癒惴ㄓ呕腜控制器经过呕蟮腜控制器超调量明显减小;传统刂破鞯某髁课ィ琄呕蟮腜控制器超调量为.%.而经过呕蟮腜控制器超调量只有ァ5鹘谑奔湟泊蟠蠹跎伲!⒐鼗檀刂破鞯目!⒐;;故枪鼗谈餍能指标都有了很好的改善。%频率扰动时系统动态响应当系统达到稳定状态时突增%频率对系统进行扰动,其动态响应如图所示。从图中可见,在刚受到频率扰动时机组频率会突然降低,传统刂破飨陆档淖严重。经过短暂的调整后频率都渐渐上升至,其中羁齑锏侥勘昶德识页髁孔钚。纱丝杉进之后的磷虾群算法即使在受到频率扰动时控制效果依然要比传统刂破饕约霸剂紫喝河呕目刂破骺刂菩果要好。%负荷扰动时系统动态响应为进一步验证本文所研究控制器的鲁棒性,突增%。从图可直观看出,当受到外界负荷扰动时其中传统刂频乃只魉傧低巢ǘ问疃唷⒉ǘ潭最大,说明其在线自调节能力很差。从表菘梢钥闯其超调量接近%%这样的大负荷扰动时依然能够很好的控制超调量,调解时间也明显缩短。崧实验结果表明:改进的磷虾群算法在求解问要比传统智能控制算法拥有更高的精度、更快的寻优速度:改进的磷虾群算法对刂破魅霾问泻芎玫脑谙咦调整能力:所设计的改进的磷虾群算法优化的刂破动态响应性能更好。本文研究的目的在于最优调整水轮机调速系统刂破鞑问允导使た龅乃缯綪控制器参数整定优化具有一定的借鉴意义。参考文献:伦5目标函数值收敛曲线和惴ㄑ坝沤峁冉..甀王冠龙,崔靓,⑾低常:—,.宗学文,王丹,张斌,⑾低常:.图表图!⒐鼗唐德仕媸奔浔浠图煌哦孪低扯煊表ジ汉扇哦倍煊χ副琒,,:.趔簌世鲁蝈瓣器时间/;’蔶/叫蔶/—\
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二第王姗姗。等:偷サ端闹郎淦礛9厣杓上电极的距离S纱丝扇范ㄋ杓瓶9氐慕峁购侠怼崧基于单刀四掷开关的原理,,隔离度≥.,整体尺寸为,、低驱动、宽频带、高性能的要求。参考文献:作者简介:辖拥“⋯。。“。啊癷蜳。跹螅⒒缦低撤⒄,,:胡光伟,刘泽文,侯智吴,:.蜹甁张一飞,李孟委,,女,硕士研究生,研究方向为射频设计加工。吴倩楠,女,通讯作者,博士,副教授,,:..碛狼浚跹橇瓸窬缭谒只鹘诠讨械挠用缒茉纯蒲В:,.鵠张剑馄,李志红,李燕,,.:—.—坊2#赂眨±,,周克良,男,硕士,教授,硕士研究生导师,。曾光明,男,硕士研究生,研究方向为智能控制理论,白响恩,,,黄宇涵,李德龙,李德富·基于的运动模糊图像恢复さ缱釉F骷胄畔⒓际酰:—·炝⒎颍啾叵#蹙龋泳醮ǜ衅鞫抖:枷窀丛陈英,男,博士。副教授,主要研究领域为图像处理术『.传感器与微系统,,及模式识别,生物特征识别及安全应用。瓸,,:叩,:—.『.:—:甤。『琖篔甅鼬,—畉≤.瓺珹珽邸妗邸妗踜≯℃≯℃妗邸妗邸鍼℃鍼℃鍼℃鍼℃鍼℃鍼℃鍼℃鍼℃鍼℃鍼℃,℃鍼鍼℃;琈玼鎝℃嫔鵸鎝鵷产℃娌娌鎝℃媛ā嫔鎝℃嫔娌鎝ā娌鎝\℃鎝℃声℃鎝℃嫔鎝℃≥瓾,,:.琑,,:.—,琘.,,產—.珻琒瓵,甌琑瓺一琗甅琀琈瓺。。—