基于协同进化算法的水轮机模糊PID调节系统模糊规则的研究

摘要

水轮机调速器是电力系统中十分重要的控制设备，目前其控制规律基本还是PID控制。常规PID控制其增益参数不能随工况的变化而改变，不能适应现代电力系统的要求，这就要求人们研究调节参数能随运行工况自动调整的智能PID控制。模糊PID控制被认为是解决水轮机调节系统控制问题最具发展前景的方向之一。 目前对于水轮机调节系统模糊PID控制的模糊规则研究存在以下问题：仅停留在固定工况，但是工况变化后，系统参数随之变化，寻优得到的模糊规则很难适应，而对于工况变化时的模糊规则研究很少，缺乏适合于不同工况的一组通用的有效模糊规则；仅优化模糊规则，对于模糊PID算法中的三个比例因子人为进行调整，缺乏科学性；对相邻的模糊规则之间的跳变缺乏处理措施，使寻优得到的模糊规则易出现跳变，不便于寻找模糊规则的变化规律；常规遗传算法是单种群算法，只对一个种群进行遗传操作，在应用中面临计算、搜索时间过长，过早收敛等缺陷。 针对以上问题，本文采用协同进化遗传算法对不同工况下的水轮机调节系统模糊PID控制的模糊规则和模糊PID算法中的三个比例因子共同优化，同时在目标函数中引入光滑因子，对相邻规则之间的跳变加以限制，使寻优得到的模糊规则形成的曲面光滑性较好，有规律可寻，并在此基础上寻找出一组适合于不同工况的通用的有效模糊规则，使水轮机调节系统能够良好地适应运行工况的变化。仿真表明，该方法是寻找水轮机调节系统模糊PID通用模糊规则的一种有效方法。