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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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

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