本發(fā)明涉及控制方法，尤其涉及一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法。

背景技術(shù)：

1、飛輪儲(chǔ)能變流器是一種用于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電力電子設(shè)備。它的主要功能是將飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以及管理電能的流動(dòng)。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)通過高速旋轉(zhuǎn)的飛輪存儲(chǔ)能量，當(dāng)需要時(shí)將能量釋放到電網(wǎng)或負(fù)載中。飛輪儲(chǔ)能變流器在進(jìn)行并網(wǎng)時(shí)，需要提供穩(wěn)定的電壓，并要求能夠快速響應(yīng)，其中現(xiàn)有基于pid控制的電壓的快速穩(wěn)定算法。

2、公告號(hào)為cn106444357b的中國(guó)專利文件公開了一種變論域模糊pid雙液壓缸電液伺服同步控制方法，該方法包括以下步驟：設(shè)計(jì)一種可根據(jù)輸入、輸出變量的大小進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整的論域伸縮因子；針對(duì)自由通道與調(diào)整通道，選擇不同的輸入變量，選δkp、δki作為輸出變量；對(duì)輸入變量進(jìn)行模糊化處理；在論域零點(diǎn)處選三角形隸屬度函數(shù)，在靠近模糊論域邊界處選高斯型隸屬度函數(shù)；制定模糊規(guī)則表；用mamdani法則進(jìn)行模糊推理；對(duì)模糊量進(jìn)行清晰化處理，輸出到被控對(duì)象，進(jìn)行控制。

3、通過上述方案可知，能夠利用模糊pid法對(duì)飛輪儲(chǔ)能變流器的電壓進(jìn)行控制，在模糊pid法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊處理過程中，需要用到隸屬度函數(shù)，隸屬度規(guī)則對(duì)模糊處理的結(jié)果具有重要作用，上述方案中選擇三角形隸屬度函數(shù)，而三角形隸屬度函數(shù)在使用過程中并非最佳的隸屬度函數(shù)，不同類型隸屬度函數(shù)對(duì)控制器在進(jìn)行電壓控制時(shí)，性能是不同的，如何獲得較佳的隸屬度函數(shù)優(yōu)化模糊控制結(jié)果是當(dāng)下需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決如何獲得較佳的隸屬函數(shù)優(yōu)化模糊控制結(jié)果的問題，本發(fā)明提供一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法。

2、本發(fā)明提供一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、利用模糊pid控制算法得到飛輪儲(chǔ)能變流器的參數(shù)調(diào)整量，根據(jù)參數(shù)調(diào)整量調(diào)整變流器的參數(shù)；

4、其中，模糊pid控制算法中隸屬度函數(shù)曲線的構(gòu)建方法為：

5、構(gòu)建直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)系的橫軸為論域，縱軸為隸屬度值，在坐標(biāo)系中設(shè)置每個(gè)語(yǔ)言值的解集；

6、將解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布區(qū)域分為兩個(gè)子區(qū)域，繪制子區(qū)域的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線，計(jì)算上包絡(luò)線和下包絡(luò)線的均值得到均值包絡(luò)線；

7、計(jì)算解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的優(yōu)先度，數(shù)據(jù)點(diǎn)的優(yōu)先度表達(dá)式為：

8、

9、式中，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的優(yōu)先度，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集子區(qū)域數(shù)據(jù)點(diǎn)的離散系數(shù)，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的更新價(jià)值系數(shù)，（）表示以e為底的指數(shù)函數(shù)；

10、對(duì)子區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的優(yōu)先度進(jìn)行聚類得到高優(yōu)先度聚類簇，更新高優(yōu)先度聚類簇內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，得到更新后的上包絡(luò)線、下包絡(luò)線和均值包絡(luò)線，將更新后的均值包絡(luò)線作為隸屬度函數(shù)曲線。

11、其效果在于，通過對(duì)解集數(shù)據(jù)的更新獲得隸屬度函數(shù)曲線，從而通過隸屬度函數(shù)曲線能夠?qū)υ趐id控制過程中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化、模糊推理以及清晰化，從而能夠改善pid算法的控制性能。

12、優(yōu)選的，更新子區(qū)域中數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置的方法為：

13、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

14、

15、式中：q為相鄰兩個(gè)語(yǔ)言值的隸屬度函數(shù)的重疊率，為子區(qū)域上包絡(luò)線和下包絡(luò)線之間區(qū)域的面積最大值，為pid算法控制性能指標(biāo)；

16、利用群體智能優(yōu)化算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)的最小值求解以更新高優(yōu)先度聚類簇內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置；

17、直至更新后的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線圍成的區(qū)域面積小于預(yù)設(shè)的閾值，停止更新高優(yōu)先度聚類簇內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置。

18、其效果在于，通過更新數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，使得上包絡(luò)線與下包絡(luò)線之間的區(qū)域逐漸收斂從而獲得更加準(zhǔn)確的隸屬度函數(shù)曲線。

19、優(yōu)選的，控制性能指標(biāo)為上升時(shí)間與過渡時(shí)間兩者之和。

20、優(yōu)選的，群體智能優(yōu)化算法為遺傳算法、蟻群優(yōu)化算法、粒子群優(yōu)化算法、螢火蟲群優(yōu)化、布谷鳥搜索算法中的一種。

21、優(yōu)選的，解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布區(qū)域獲得方法為：

22、構(gòu)建解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的二維正態(tài)分布模型，將相鄰兩個(gè)二維正態(tài)分布模型的交點(diǎn)連接線作為語(yǔ)言值的邊界，兩個(gè)邊界之間的區(qū)域?yàn)檎Z(yǔ)言值的解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布區(qū)域。

23、其效果在于，通過確定語(yǔ)言值之間的邊界獲得解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布區(qū)域，使得語(yǔ)言值之間相互獨(dú)立。

24、優(yōu)選的，更新價(jià)值系數(shù)的表達(dá)式為：

25、

26、式中，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的更新價(jià)值系數(shù)，為雙曲正切函數(shù)，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的斜率值，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的斜率值，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的歐氏距離值，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的歐氏距離值。

27、其效果在于，通過計(jì)算更新價(jià)值系數(shù)，便于計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)的優(yōu)先度，提高了計(jì)算的精確性。

28、優(yōu)選的，更新價(jià)值系數(shù)的表達(dá)式為：

29、

30、式中，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的更新價(jià)值系數(shù)，為雙曲正切函數(shù)，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的斜率值，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的斜率值，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的歐氏距離值，為第個(gè)語(yǔ)言值對(duì)應(yīng)的解集內(nèi)第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與第個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的歐氏距離值，（）表示以e為底的指數(shù)函數(shù)。

31、優(yōu)選的，將解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布區(qū)域分為兩個(gè)子區(qū)域的方法為：獲取解集中隸屬度最大值的數(shù)據(jù)點(diǎn)；將隸屬度最大值的數(shù)據(jù)點(diǎn)作為分界點(diǎn)將解集分為兩個(gè)子區(qū)域。

32、其效果在于，將分布區(qū)域分為兩個(gè)子區(qū)域，并分別繪制隸屬度函數(shù)曲線，提高了隸屬度函數(shù)曲線的精確度。

33、本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

34、通過構(gòu)建解集獲得包絡(luò)線，利用群體智能優(yōu)化算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解更新數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置以減小包絡(luò)線之間區(qū)域的面積，在構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)時(shí)考慮了語(yǔ)言值的隸屬度函數(shù)的重疊率和控制性能指標(biāo)，從而獲得較佳的隸屬度函數(shù)，從而能夠改善pid算法的控制性能。

技術(shù)特征：

1.一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，更新價(jià)值系數(shù)的表達(dá)式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，更新價(jià)值系數(shù)的表達(dá)式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，更新高優(yōu)先度聚類簇內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置的方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，控制性能指標(biāo)為上升時(shí)間與過渡時(shí)間兩者之和。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，群體智能優(yōu)化算法為遺傳算法、蟻群優(yōu)化算法、粒子群優(yōu)化算法、螢火蟲群優(yōu)化、布谷鳥搜索算法中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布區(qū)域的確定方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，其特征在于，將解集內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布區(qū)域分為兩個(gè)子區(qū)域的方法為：獲取解集中隸屬度最大值的數(shù)據(jù)點(diǎn)；將隸屬度最大值的數(shù)據(jù)點(diǎn)作為分界點(diǎn)將解集分為兩個(gè)子區(qū)域。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及控制方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種飛輪儲(chǔ)能變流器控制方法，方法包括：利用模糊PID控制算法得到飛輪儲(chǔ)能變流器的參數(shù)調(diào)整量，根據(jù)參數(shù)調(diào)整量調(diào)整變流器的參數(shù)。本發(fā)明能夠?qū)υ赑ID控制過程中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化、模糊推理以及清晰化，從而能夠改善PID算法的控制性能。

技術(shù)研發(fā)人員：裔全勝,武美娜,陳明亮,于洋,盧運(yùn)正,王文進(jìn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢大全能源技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19