專利名稱：基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元的混合有源直流濾波器控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于自適應(yīng)線性神經(jīng)兀(ADALINE, Adaptive Linear Neuron)網(wǎng)絡(luò)的HVDC混合有源直流濾波器(HADF，Hybrid Active DC Filter)控制方法。
背景技術(shù)：
由于無(wú)源濾波器自身所固有的缺點(diǎn)以及電力電子技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的快速發(fā)展，混合有源直流濾波器已經(jīng)應(yīng)用于HVDC (高壓直流電)直流側(cè)諧波電流濾除?；旌嫌性粗绷鳛V波器結(jié)合了無(wú)源濾波器大容量以及有源濾波器動(dòng)態(tài)特性好的優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的濾波裝置。然而混合有源直流濾波器的濾波效果在很大程度上受其控制策略的影響。目前主要采用梳狀濾波器或帶阻濾波器作為其閉環(huán)控制器。近年來(lái)的一些學(xué)術(shù)文獻(xiàn)提出了其它控制策略，如基于干擾對(duì)消的控制、高增益反饋控制和近似逆系統(tǒng)控制，但它們或多或少都存在著穩(wěn)定裕量小、魯棒性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及濾波頻譜范圍窄的缺點(diǎn)。自適應(yīng)控制解決了控制對(duì)象參數(shù)的不確定性和時(shí)變性，但實(shí)時(shí)計(jì)算量較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有HVDC混合直流濾波器控制策略穩(wěn)定裕量小、魯棒性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、濾波頻譜范圍窄以及算法復(fù)雜的缺點(diǎn)，提供了一種基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的混合有源直流濾波器控制方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元的混合有源直流濾波器控制方法，包括以下步驟(I)建立HVDC混合有源直流濾波器的數(shù)學(xué)模型，且將該模型作為控制對(duì)象；(2)建立三個(gè)線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，分別作為辨識(shí)器、控制器和預(yù)測(cè)器，利用辨識(shí)器、控制器和預(yù)測(cè)器建立控制對(duì)象的控制系統(tǒng)；(3)控制系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)器，通過(guò)Widrow-Holf學(xué)習(xí)法則，根據(jù)控制系統(tǒng)中以前時(shí)刻(k-l)Ts、(k-2)Ts、(k-3)Ts、…(k-n)Ts，(Ts為采樣周期，k為采樣時(shí)刻，n為自然數(shù))的參考量對(duì)未來(lái)時(shí)刻(k+1)Ts的參考量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)量輸送給控制器，補(bǔ)償控制系統(tǒng)所固有的滯后性；(4)控制系統(tǒng)中的辨識(shí)器，其輸入包括控制器的輸出和控制對(duì)象輸出，其輸出與控制對(duì)象實(shí)際輸出進(jìn)行比較，比較的結(jié)果輸入給Widrow-Holf學(xué)習(xí)法則，辨識(shí)器根據(jù)Widrow-Holf學(xué)習(xí)法對(duì)其加權(quán)矢量進(jìn)行調(diào)整，對(duì)控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行跟蹤；(5)控制系統(tǒng)中的控制器，其輸入包括控制對(duì)象輸出和預(yù)測(cè)其輸出，根據(jù)步驟(4)的Widrow-Holf學(xué)習(xí)法則調(diào)整其加權(quán)矢量，給出最佳控制量，輸出給控制對(duì)象。所述的步驟(2)中的線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是指輸入矢量為
權(quán)利要求
1.基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元的混合有源直流濾波器控制方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)建立HVDC混合有源直流濾波器的數(shù)學(xué)模型，且將該模型作為控制對(duì)象； (2)建立三個(gè)線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，分別作為辨識(shí)器、控制器和預(yù)測(cè)器，利用辨識(shí)器、控制器和預(yù)測(cè)器建立控制對(duì)象的控制系統(tǒng)； (3)控制系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)器，通過(guò)Widrow-Holf學(xué)習(xí)法則，根據(jù)控制系統(tǒng)中以前時(shí)刻(k-l)Ts、(k-2)Ts、(k-3)Ts、…(k-n) Ts的參考量對(duì)未來(lái)時(shí)刻(k+1)Ts的參考量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)量輸送給控制器，補(bǔ)償控制系統(tǒng)所固有的滯后性，其中Ts為采樣周期，k為采樣時(shí)亥1J，n為自然數(shù)； (4)控制系統(tǒng)中的辨識(shí)器，其輸入包括控制器的輸出和控制對(duì)象輸出，其輸出與控制對(duì)象實(shí)際輸出進(jìn)行比較，比較的結(jié)果輸入給Widrow-Holf學(xué)習(xí)法則,辨識(shí)器根據(jù)Widrow-Holf學(xué)習(xí)法對(duì)其加權(quán)矢量進(jìn)行調(diào)整，對(duì)控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行跟蹤； (5)控制系統(tǒng)中的控制器，其輸入包括控制對(duì)象輸出和預(yù)測(cè)其輸出，根據(jù)步驟(4)的Widrow-HoIf學(xué)習(xí)法則調(diào)整其加權(quán)矢量，給出最佳控制量，輸出給控制對(duì)象。
2.如權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元的混合有源直流濾波器控制方法，其特征在于所述的步驟(2)中的線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是指 輸入矢量為X — [X1, X2J …，xn] 式中，Xi (i = l，2^"n)為線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)輸入矢量的各元素，n為自然數(shù)； 加權(quán)矢量為 Q = [ 1, 2.…，wJ1 式中，0^(1=1，2^"11)為線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)加權(quán)矢量的各元素，n為自然數(shù)； 網(wǎng)絡(luò)輸出為
3.如權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元的混合有源直流濾波器控制方法，其特征在于步驟(2)所述的辨識(shí)器，其輸入矢量為X(k) = [-y(k), ...，-y(k-n+l)，u(k), ...，u(k-m+l)]T 式中，u(k)為k時(shí)刻的控制量，即該時(shí)刻控制器的輸出，y(k)為k時(shí)刻控制對(duì)象的輸出量，m、n分別為控制對(duì)象傳遞函數(shù)分子和分母階數(shù)； 加權(quán)矢量為W(k) = [W1 (k)，…wn (k)，wn+1 (k)，…wn+m (k) ]T 式中，WiQO (i=l, 2，-n+m)為k時(shí)刻辨識(shí)器加權(quán)矢量的各個(gè)元素；式中m和n分別為控制對(duì)象分子和分母的階數(shù)； 辨識(shí)器的輸出為 y{k) = WT{k-\)X{k-\) 辨識(shí)器加權(quán)矢量更新采用Widrow-HoIf 法則
4.如權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元的混合有源直流濾波器控制方法，其特征在于步驟(2)所述的控制器， 輸入矢量為
5.如權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元的混合有源直流濾波器控制方法，其特征在于步驟(5)預(yù)測(cè)器， 輸入矢量為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于自適應(yīng)線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的混合有源直流濾波器控制方法，包括步驟:(1)建立混合有源直流濾波器的模型作為控制對(duì)象；(2)把三個(gè)線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)分別作為辨識(shí)器、控制器和預(yù)測(cè)器，建立控制對(duì)象的控制系統(tǒng)；(3)辨識(shí)器對(duì)控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行跟蹤，并將這種動(dòng)態(tài)特性反應(yīng)于線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)矢量上；(4)控制器根據(jù)步驟(3)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化做出適時(shí)調(diào)整，給出最佳控制量；(5)預(yù)測(cè)器通過(guò)學(xué)習(xí)法則，補(bǔ)償控制系統(tǒng)所固有的滯后性。通過(guò)自適應(yīng)線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法對(duì)控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，在線調(diào)整控制器參數(shù)，克服控制對(duì)象參數(shù)的不確定性和時(shí)變性，使混合有源直流濾波器控制系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)。
文檔編號(hào)H02J3/01GK103066601SQ20121054593
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者李可軍, 孫正 申請(qǐng)人:山東大學(xué)