广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 41 ›› Issue (5): 76-85.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2023021501

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基于PI的Semi-Markovian电力系统事件触发控制设计分析

吴子弦, 成军*, 符坚铃, 周心雯, 谢佳龙, 宁全   

  1. 广西师范大学 数学与统计学院,广西 桂林 541006
  • 收稿日期:2023-02-15 修回日期:2023-03-18 发布日期:2023-10-09
  • 通讯作者: 成军(1987—),男(土家族),湖北利川人,广西师范大学教授,博导。Email:jcheng@gxnu.eau.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(12161011)

Analysis of PI-based Event-Triggered Control Design for Semi-Markovian Power Systems

WU Zixian, CHENG Jun*, FU Jianling, ZHOU Xinwen, XIE Jialong, NING Quan   

  1. School of Mathematics and Statistics, Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541006, China
  • Received:2023-02-15 Revised:2023-03-18 Published:2023-10-09

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262

摘要： 基于PI控制器设计理论,本文对电力系统负荷频率的稳定性问题进行分析,提出改进的事件触发机制,对带有不确定性半马尔可夫跳变参数的电力系统进行数学均值期望处理,整理构建成随采样信号状态变化而自适应调整的闭环系统。考虑随机跳变多模态下系统中的干扰影响和时滞虚拟延迟,设计模态依赖控制器,结合矩阵叉积不等式和Schur补定理等,对泛函导数积分项进行放缩,将最优值问题转化为解线性矩阵不等式,最终利用Matlab工具箱求解,求出控制增益和事件触发矩阵,给出系统随机稳定性判据,对系统H∞性能指标进行分析。本文所设计方案可以提高通信网络中控制信号的传输率,有效减轻电网信息输送负担,在节约能源的同时还能提高系统的动态性能。

关键词: Semi-Markovian, 电力系统, PI控制, 随机稳定性, 事件触发机制, 负荷频率控制

Abstract: Based on the PI controller design theory, this paper firstly analyzes the stability of power system load frequency and proposes an improved event triggering mechanism, then, processes the mathematical mean expectation of power system with uncertain semi-Markov jump parameters, and finally constructs a closed-loop system that can adjust adaptively with the change of sampling signal state. Considering the interference effect and time-delay virtual delay in the system with random jump multimode, a modal-dependent controller is designed. Firstly, the functional derivative integral term is scaled by combining matrix cross product inequality and Schur’s complement theorem, so that the optimal value problem is transformed into solving linear matrix inequality. Then, the control gain and event trigger matrix are solved by matlab toolbox, and the stochastic stability criterion of the system is given. Finally, the performance index of the system H∞ is analyzed. The designed scheme can improve the transmission rate of control signals in the communication network, effectively reduce the burden of power grid information transmission, save energy and improve the dynamic performance of the system.

Key words: Semi-Markovian, power system, PI control, stochastic stability, event-triggered mechanism, load frequency control

中图分类号:  TM712

[1] 马静,高翔,李益楠,等. 考虑连锁故障的多工况电力系统功角稳定性分析[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36(14):3837-3844.
[2] BENJELLOUN K, BOUKAS E K. Mean square stochastic stability of linear time-delay system with Markovian jumping parameters[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 1998, 43(10): 1456-1460.
[3] BOUKAS E K, LIU Z K, SHI P. Delay-dependent stability and output feedback stabilization of Markov jump system with time-dely[J]. IEE Proceedings: Control Theory and Applications, 2002, 149(5): 379-386.
[4] 赵旭东,曾庆双. 模型相关时变时滞马尔可夫跳变系统低保守稳定性[J]. 控制理论与应用,2010, 27(5): 653-657.
[5] 刘宏亮,段广仁. 跳变时滞随机系统的鲁棒保性能控制[J]. 系统工程与电子技术, 2008, 30(7): 1312-1316.
[6] WANG J, RU T T, SHEN H, et al. Finite-time L2-L∞ synchronization for semi-Markov jump inertial neural networks using sampled data[J]. IEEE Transactions on Network Science and Engineering, 2021, 8(1): 163-173.
[7] CALLEGARO D, LEVORATO M. Optimal edge computing for infrastructure-assisted UAV systems[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2021, 70(2): 1782-1792.
[8] 戴江涛. 半马尔科夫切换拓扑下的多智能体系统一致性[D]. 大连: 大连理工大学, 2018.
[9] 王加强,孙永辉,翟苏巍,等. 基于Markov理论的含风电电力系统随机建模及小干扰稳定性分析[J]. 电网技术,2019, 43(2): 646-654.
[10] 吉一纛. 网络化半马尔可夫跳变系统控制及应用[D]. 北京:北京科技大学,2022.
[11] 张传科. 时滞电力系统的小扰动稳定分析与负荷频率控制[D]. 长沙: 中南大学, 2013.
[12] 肖伸平,张天,唐军,等. 基于PI控制的时滞电力系统稳定性分析[J]. 电网技术, 2020,44(10): 3949-3954.
[13] SUN S X, DAI X, XI R P, et al. Reachable set estimation for Itô stochastic semi-Markovian jump systems against multiple time delays[J]. International Journal of Control, Automation and Systems, 2022,20(9):2857-2867.
[14] 季博威,张笑,严沈,等. 基于事件触发和欺骗攻击的电力系统负荷频率控制[J]. 辽宁石油化工大学学报,2022, 42(4): 87-96.
[15] 冉华军,肖鹏. 离散Markovian跳变系统模态依赖非脆弱H∞控制[J]. 三峡大学学报(自然科学版), 2014, 36(6): 98-102.
[16] 刘豹,唐万生. 现代控制理论[M].3版. 北京: 机械工业出版社, 2006.
[17] PARK P G, KO J W,JEONG C. Reciprocally convex approach to stability of systems with time-varying delays[J]. Automatica, 2011, 47(1): 235-238.
[18] 黄卫红. 矩阵Schur补的性质及其应用[D]. 南京:南京信息工程大学, 2008.
[19] MUTHUKUMAR P, SUBRAMANIAN K. Stability criteria for Markovian jump neural networks with mode-dependent additive time-varying delays via quadratic convex combination[J]. Neurocomputing, 2016,205(12): 75-83.
[20] 李艳辉,冀广超,张国旭. 事件触发机制下离散分布时滞Markov跳变网络化系统故障检测[J]. 东北石油大学学报, 2022, 46(1): 113-122, 12.
[21] 潘昌忠,徐城涛,周少武. 基于线性矩阵不等式的Acrobot鲁棒镇定控制[J]. 计算技术与自动化,2016, 35(4): 6-10.
[22] NAIR H M, SUJATHA C.Vehicle tip-over prevention using gain-scheduled state-dependent Riccati equation-based anti-rollover controller[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2021, 235(2/3):807-828.
[23] ZHOU X H, GU Z, YANG F. Resilient event-triggered output feedback control for load frequency control systems subject to cyber attacks[J]. IEEE Access, 2019, 7: 58951-58958.
[24] 张云峰,王建宏. 变量带误差闭环系统参数辨识的最优输入信号设计[J].南昌大学学报(工科版), 2022, 44(3):297-302.
[1] 陈汹, 朱钰, 封科, 于同伟. 基于区块链的电力系统安全稳定控制终端身份认证[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2020, 38(2): 8-18.
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[1] 董淑龙, 马姜明, 辛文杰. 景观视觉评价研究进展与趋势——基于CiteSpace的知识图谱分析[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 1 -13 .
[2] 郭嘉梁, 靳婷. 基于语义增强的多模态情感分析[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 14 -25 .
[3] 吴正清, 曹晖, 刘宝锴. 基于注意力卷积神经网络的中文虚假评论检测[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 26 -36 .
[4] 梁正友, 蔡俊民, 孙宇, 陈磊. 结合残差动态图卷积与特征强化的点云分类[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 37 -48 .
[5] 欧阳舒歆, 王洺钧, 荣垂田, 孙华波. 基于改进LSTM的多维QAR数据异常检测[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 49 -60 .
[6] 李依洋, 曾才斌, 黄在堂. 分数Brown运动驱动的具有壁附着的恒化器模型的随机吸引子[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 61 -68 .
[7] 李鹏博, 李永祥. 外部区域上p-Laplace方程的径向对称解[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 69 -75 .
[8] 程蕾, 闫普选, 杜博豪, 叶思, 邹华红. MOF-2的水相合成及其热稳定和介电性能研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 86 -95 .
[9] 刘美余, 张进燕, 周童曦, 廖广凤, 杨新洲, 卢汝梅. 匙羹藤中一个新的C21甾体糖苷及其降血糖活性[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 96 -104 .
[10] 王威, 邓华, 胡乐宁, 李杨. 赤泥-海藻酸钠水凝胶对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 105 -115 .
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