3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)及訓(xùn)練樣本獲取 我們使用BP網(wǎng)絡(luò)及其誤差反傳學(xué)習(xí)算法，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示： 在確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法以后，可以開(kāi)始對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練。訓(xùn)練之前的樣本獲取是一項(xiàng)十分重要的工作。它決定了訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)性能。樣本獲取的途徑因控制對(duì)象的不同而異本文的控制對(duì)象已給出確定的動(dòng)力學(xué)模型。通常，對(duì)于有確定數(shù)學(xué)模型的控制對(duì)象并不適合采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。原因在于基 |
圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) |
于精確數(shù)學(xué)模型的控制規(guī)律設(shè)計(jì)理論已相當(dāng)成熟且應(yīng)用廣泛。但是，本文的控制對(duì)象具有多回路、強(qiáng)耦合、非線性的特點(diǎn)。作者曾采用PID控制，雖然也能使三個(gè)回路達(dá)到穩(wěn)定，但由于耦合作用的存在和PID算法的局限性，導(dǎo)致了較大的超調(diào)量和較長(zhǎng)的過(guò)渡過(guò)程。
PID控制性能差的原因在于暫態(tài)過(guò)程是一個(gè)“邊解耦，邊控制”的過(guò)程，而且PID的固有缺陷使它難以兼顧快速性和穩(wěn)定性。這里使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要目的是避開(kāi)解耦過(guò)程，利用BP網(wǎng)絡(luò)的非線性映射功能直接得出三個(gè)回路的控制量。訓(xùn)練樣本獲取方案如下：
輸入矢量的形成：系統(tǒng)共三個(gè)回路，即三個(gè)被控量Q、V、Udc。輸入矢量由被控量的偏差劃分為七個(gè)檔次經(jīng)排列組合而得到。因此，輸入矢量總數(shù)
目標(biāo)矢量的形成：系統(tǒng)控制量分別為θ1、θ2、δ1。給定一個(gè)輸入矢量(ΔQiΔViΔUdci)，通過(guò)PID算法可以得到穩(wěn)態(tài)輸出(θ1i、θ2i、δ1i)，這個(gè)穩(wěn)態(tài)下的輸出即為相應(yīng)的目標(biāo)矢量。作者采用這種方法獲取目標(biāo)矢量的主要原因是可以借助控制系統(tǒng)的仿真軟件(MATLAB)方便地得到。
3.3 ANN-PID復(fù)合控制
利用BP 網(wǎng)絡(luò)的映射功能形成控制量，雖然避開(kāi)了多回路解耦過(guò)程，但由于是開(kāi)環(huán)控制無(wú)法消除穩(wěn)態(tài)誤差。眾所周知，PID控制用于小偏差線性系統(tǒng)時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。于是，本文設(shè)計(jì)了ANN-PID復(fù)合控制的方法，即在大偏差范圍內(nèi)投入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，小偏差范圍內(nèi)切換到PID控制器。兩個(gè)控制器的切換通過(guò)編程是很容易實(shí)現(xiàn)的。
4 仿真研究
圖4-1 回路2的PID控制 圖4-2 回路2的ANN-PID復(fù)合控制
<!
圖4-3 回路1的PID控制 圖4-4 回路1的ANN-PID復(fù)合控制
圖4-5 回路3的PID控制 圖4-6 回路3的ANN-PID復(fù)合控制
由仿真結(jié)果可以看出，單獨(dú)使用PID控制時(shí)回路間的耦合作用使動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線有超調(diào)和多個(gè)極點(diǎn)導(dǎo)致了快速性、穩(wěn)定性較差；ANN-PID復(fù)合控制則表現(xiàn)出良好的解耦控制效果，三個(gè)控制回路的動(dòng)態(tài)性能都有顯著改善。
參考文獻(xiàn)：
郝正航，馮麗，許克明UPFC裝置的“開(kāi)關(guān)函數(shù)”建模法貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,29(3):39-43.
［2］ 李士勇模糊控制與智能控制理論及應(yīng)用哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997.
［3］ DPorhBasic control of Unified Power Flow Controller［J］.IEEE Transaction on Power system1997,12(4):1634-1641.
［4］ Manzer RahmanUPFC application on tie AEP (American Electric Power) system planing considerations［J］IEEE Transaction on Power System1997,12(4):1695-1701.
［5］ 武守遠(yuǎn)統(tǒng)一潮流控制器的系統(tǒng)分析與物理模型實(shí)驗(yàn)［D］北京：電力科學(xué)研究院，1995.
［6］ 樓順天，于衛(wèi)基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［M］西安：西安電子科技大學(xué)出版社,1999.
［7］ 沈沉，孫元章，盧強(qiáng)預(yù)測(cè)模糊控制及其在ASVG上的實(shí)現(xiàn)［J］電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1997,21(10):4-8.
