技術(shù)特征：

1.一種獨(dú)立微電網(wǎng)的多目標(biāo)魯棒分?jǐn)?shù)階頻率控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)通過小信號(hào)建模方法建立獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)各組件(包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列、柴油發(fā)電機(jī)、燃料電池、鉛酸蓄電池、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)和電力電子變換器)小信號(hào)頻率響應(yīng)模型，在此基礎(chǔ)上建立基于魯棒回路成型分?jǐn)?shù)階頻率控制器的控制系統(tǒng)模型，獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)讀取系統(tǒng)讀取獨(dú)立微電網(wǎng)控制系統(tǒng)模型和負(fù)荷數(shù)據(jù)；其中魯棒回路成型分?jǐn)?shù)階頻率控制器C_R的傳遞函數(shù)模型如下：

C_R＝W₁C_∞W₂,其中

其中，W₁和W₂表示權(quán)重函數(shù)，K_r表示分?jǐn)?shù)階控制器C_∞的比例系數(shù)，T_r1與T_r2分別表示兩個(gè)分?jǐn)?shù)階慣性環(huán)節(jié)慣性時(shí)間系數(shù)，λ_r1與λ_r2分別表示兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)的分?jǐn)?shù)階階次。

(2)設(shè)置多目標(biāo)約束優(yōu)化求解器的參數(shù)數(shù)值，包括外部存檔最大個(gè)數(shù)A_max、最大迭代優(yōu)化次數(shù)I_max。

(3)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)實(shí)數(shù)編碼的個(gè)體S_I＝(U-L)*R+L，其中S_I＝[K_r,T_r1,T_r2,λ_r1,λ_r2]，U與L表示魯棒回路成型分?jǐn)?shù)階頻率控制器優(yōu)化變量上限和下限，R表示一組在0到1范圍內(nèi)產(chǎn)生的均勻分布隨機(jī)數(shù)，并令外部存檔A為空。

(4)對(duì)當(dāng)前個(gè)體S_I逐個(gè)優(yōu)化變量進(jìn)行變異并保持其它組員不變，產(chǎn)生5個(gè)子代個(gè)體{S_j,j＝1,2,…,5}，具體變異操作如式(2)～(4)所示：

S_j(x_i)＝S_I(x_i)+α.β_max(x_i),i＝1,2,...,5 (2)

其中

β_max(x_i)＝max(S_I(x_i)-L(x_i),U(x_i)-S_I(x_i)),i＝1,2,...,5 (4)

其中，x_i表示第i個(gè)優(yōu)化變量，S_j(x_i)和S_j(x_i)分別表示個(gè)體S_j和S_I中的第i個(gè)優(yōu)化變量，L(x_i)和U(x_i)分別表示第i個(gè)優(yōu)化變量的下限值和上限值，I_c表示當(dāng)前迭代次數(shù)，r₁是在0和1范圍內(nèi)產(chǎn)生的均勻隨機(jī)數(shù)。

(5)按照式(5)～(6)計(jì)算{S_j,j＝1,2,…,5}所有個(gè)體的約束違反量g(S_j)；

$g\left(S_j\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{h=1}^p{G}_k\left(S_j\right)}{p},j=1,...,5---\left(5\right)$

其中p為約束條件的數(shù)量。

(6)計(jì)算每個(gè)個(gè)體的m個(gè)適應(yīng)度值{F_k(S_j),j＝1,2,…,5,k＝1,2,…,m}，具體計(jì)算過程如下：

(6.1)若S_j是可行解，則F_k(S_j)＝f_k(S_j),j＝1,2,…,5,k＝1,2,…,m,其中f_k(S_j)表示第j個(gè)個(gè)體的第k個(gè)適應(yīng)度函數(shù)；

(6.2)若S_j是不可行解，則F_k(S_j)＝f_k(S_j)+η_k.g(S_j)，其中η_k表示對(duì)違反約束的懲罰因子。

(7)使用基于非支配排序的Pareto適應(yīng)度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對(duì)這5個(gè)子代個(gè)體{S_j,j＝1,2,…,5}進(jìn)行Pareto排序。

(8)如果只存在一個(gè)非支配個(gè)體，則令該個(gè)體為S_n；如果存在多個(gè)非支配個(gè)體，則隨機(jī)選擇一個(gè)個(gè)體作為S_n。

(9)采用基于擁擠度距離的更新機(jī)制更新外部文檔A，具體實(shí)現(xiàn)方式如下：

(9.1)如果外部存檔中至少有一個(gè)個(gè)體能夠支配個(gè)體S_n，則個(gè)體S_n不加入外部存檔A。

(9.2)如果個(gè)體S_n能夠支配外部存檔中的某些個(gè)體，則將這些個(gè)體移除，并將個(gè)體S_n加入外部存檔A。

(9.3)如果外部存檔中的所有個(gè)體與個(gè)體S_n互不支配時(shí)，若外部存檔個(gè)數(shù)未達(dá)到最大個(gè)數(shù)A_max，則將個(gè)體S_n加入外部存檔A；若外部存檔個(gè)數(shù)達(dá)到最大個(gè)數(shù)A_max，且若個(gè)體S_n位于外部存檔最擁擠的地方，則不加入外部存檔A；否則個(gè)體S_n將替代位于外部存檔最擁擠的地方的個(gè)體，從而加入外部存檔A。擁擠度距離計(jì)算具體如下：假設(shè)外部文檔A中個(gè)體數(shù)量為l，對(duì)A中所有個(gè)體{A(i),i＝1,2,..,l}對(duì)應(yīng)的m個(gè)適應(yīng)度函數(shù){F_k(A(i)),i＝1,2,..,l,k＝1,2,…,m}按照升序排序，從而使得F_k(A(O(1)))≤F_k(A(O(2)))≤…≤F_k(A(O(l)))，其中O(1),O(2)…,O(l)為排序索引號(hào)，A_k(O(i))表示第k個(gè)適應(yīng)度函數(shù)值排序?yàn)镺(i)對(duì)應(yīng)的外部文檔個(gè)體；A_k(O(1))和A_k(O(l))的擁擠距離d(A_k(O(1)))和d(A_k(O(l)))為：d(A_k(O(1)))＝d(A_k(O(l)))＝∞；對(duì)于i＝2,…,(l－1)，則A_k(O(i))的擁擠距離d(A_k(O(i)))為：d(A_k(O(i)))＝[A_k(O(i+1))－A_k(O(i－1))]/[F_k(A(O(l)))－F_k(A(O(1)))]。

(10)S_n無條件地替代當(dāng)前個(gè)體S_I。

(11)重復(fù)步驟(4)至(10)，直至滿足達(dá)到最大迭代優(yōu)化次數(shù)I_max。

(12)將外部存檔作為到目前為止最優(yōu)化的Pareto解集輸出，從中選取Pareto解集中最中間的個(gè)體作為魯棒回路成型分?jǐn)?shù)階頻率控制器的優(yōu)化參數(shù)S_best，將其傳輸至實(shí)際獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)中，獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)獲得實(shí)際獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和波形。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獨(dú)立微電網(wǎng)的多目標(biāo)魯棒分?jǐn)?shù)階頻率控制方法，其特征在于，步驟6中所涉及的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的魯棒分?jǐn)?shù)階頻率控制的多目標(biāo)優(yōu)化模型包括多目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)及其約束條件模型如式(7)～(17)所示：

minf(x)＝min[f₁(x),f₂(x),f₃(x),f₄(x)],x＝[K_r,T_r1,T_r2,λ_r1,λ_r2] (7)

$f_1\left(x\right)={\∫}_{t_{\min }}^{t_{\max }}\left(t\right|\mathrm{\Δ}f\left|\right)dt---\left(8\right)$

$f_2\left(x\right)={\∫}_{t_{\min }}^{t_{\max }}\left(t\right|{\mathrm{\ΔP}}_g\left|\right)dt---\left(9\right)$

$f_3\left(x\right)={\∫}_{t_{\min }}^{t_{\max }}{u}^{2}dt---\left(10\right)$

f₄(x)＝||[I C_∞]^T(1-PC_∞)^-1[I P]||_∞,其中P＝W₂P₀W₁ (11)

subject to||W₁T||_∞<1,||W₂S||_∞<1 (12)

S＝(I+P₀C_R)^-1 (13)

T＝P₀C_R(I+P₀C_R)^-1 (14)

$W_1=\frac{K_a(s+a_1)}{s+b_1},a_1\&lt;b_1,W_2=1---\left(15\right)$

$\mathrm{\&Delta;}P={(M+\mathrm{\&Delta;}M)}^{-1}(N+\mathrm{\&Delta;}N),\left|\right|\mathrm{\&Delta;}M\mathrm{\&Delta;}N|{|}_{\mathrm{\&infin;}}\&le;1/\sqrt{1+{\mathrm{EV}}_{max}\left(X_1{Z}_1\right)}---\left(16\right)$

L≤x≤U (17)

其中，t表示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，t_min和t_max分別表示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的起始時(shí)間和終止時(shí)間，Δf表示系統(tǒng)頻率偏差，ΔP_g表示系統(tǒng)總功率偏差，u表示魯棒控制器輸出信號(hào)幅值，a₁和b₁分別表示權(quán)重函數(shù)W₁的零點(diǎn)和極點(diǎn)，K_a表示W(wǎng)₁的比例系數(shù)，P₀表示系統(tǒng)正常情況下的被控對(duì)象模型，S和T分別表示靈敏度函數(shù)和補(bǔ)靈敏度函數(shù)，ΔP表示系統(tǒng)不確定因素下的擾動(dòng)模型，M和N分別表示正常被控對(duì)象P₀的分母與分子模型，ΔM和ΔN分別表示被控對(duì)象在不確定性因素下擾動(dòng)的分母與分子模型，EV_max(X₁Z₁)表示X₁Z₁的最大特征根，X₁和Z₁分別是方程(18)和(19)的正解：

(A₁-B₁S_a^-1D₁^TC₁)^TX₁+X₁(A₁-B₁S_a^-1D₁^TC₁)-X₁B₁S_a^-1B₁^T+C₁^TRC₁＝0 (18)

(A₁-B₁S_a^-1D₁^TC₁)^TZ₁+Z₁(A₁-B₁S_a^-1D₁^TC₁)-Z₁B₁S_a^-1B₁^T+C₁^TRC₁＝0 (19)

其中，R＝I+D₁D₁^T,S_a＝I+D₁^TD₁，A₁、B₁、C₁、D₁為被控對(duì)象P的最小空間實(shí)現(xiàn)的系數(shù)矩陣。