可变遗忘因子递推最小二乘法对时变参数测量
陈 涵
1
刘会金
1
李大路
1
代 静
2
1 武汉大学电气工程学院 武汉 430072 2 国网武汉高压研究院 武汉 430074
摘要 针对传统的递推最小二乘法对于非平稳环境下的突变和时变信号的跟踪能力不够 常常无法检测到信号
特征参数的问题 提出了在指数加权递推最小二 乘法中引入可变的 加权遗忘因子 对电力 系统时 变信号 的幅值
相位频率进行测量的方法 加权 对算法的收敛速度和跟踪能 力有很 大影响 如能很好的调节 既可确保对时
变参数的快速跟踪能力 又能具备小的参数估计 误差 仿真结果表明 与传统的递 推最小二乘 法相比 该方法测量
精度和收敛速度更优越 即使在低信噪比环境下 也能较精确的测出时变参数值
关键词递推最小二乘法可变遗忘因子 幅值 相位 频率 电力系统
中图分类号 T M 93 文献标志码 A 文章编号10036520200807147404
基金资助项目 国家自然科学基金50677045
Project Su pport ed by National Natural Sci ence Foundation of
C hina50677045
Timevarying Parameters Measurement by Least Square Method
with Variable Forgetting Factors
CH EN H an
1
LIU H uijin
1
LI Dalu
1
DAI Jing
2
1 Scho ol o f Electrical Engineering Wuhan University Wuhan 430072 China
2 W uhan Hi gh V o ltage Research Institute o f SGCC W uhan 430074 China
AbstractL ea st Square M ethod LSMalgorithm has w eak tracking per formance in the nonstationa ry env ir onment
and it can not measure the timeva rying par ame te rs g ene rally W ith increasing in using the nonlinear loadsin the
po wer sy stem the wav es o f vo ltag e or cur rent a re timevary ing and the amplitude phase frequency change s with
the time these changes will cause the measurement er ro r I n this paper a method fo r measuring timev arying pa
rameters amplitude phase frequencyo f pow er system is pro posed T he forg etting facto rs impact the rate o f co n
v erge nce and the tracking perfo rmance so the improv ed fo rge tting facto rs are intro duced to the RLS algo rithm
making sure the fa st tracking and low pa rametric e rro r va riance properties and improving the stabilization of alg o
rithm the self adaptable sam ple interval and the precision of measured fr eque ncy T wo instances are simulated
1the amplitude phase change a nd the f requency changes 2the lo w sig na ltonoise enviro nment T he simula
tion results show that the pro po sed method is superior in the precision and the rate of co nve rgence even in the low
signaltonoise envir onment the pr oposed method also can measure the timevar ying pa rameters precisely
Key wordsRLS algo rithm for get ting factor amplitudephase frequency pow er sy stem
0 引言
自适应控制和自适应信号处理中对递推估计算
法很重要的要求就是该算法跟踪时变参数的能力
目前 自适应递推估计算法主要有卡尔曼Kalman
滤波
1
递推 最小二 乘法RLS
2
和最小 均方 差
LMS自适应算法
3
Kalman 滤波有良好的跟踪
能力 但是该算法需要事先确定有关噪声的统计参
数
4 5
计算量大 且其增益和协方差矩阵初值的选
取决定了它的收敛速度和去噪性能
6
后两类自适
应算法 具有良好的抑制噪声的能力 不计及噪声统
计特性的影响
79
其中 RLS 算法具有比 LM S 算
法更加快的收敛速度 对输入矢量相关矩阵本征值
范围内的变化不敏感
10
但是它只适用于 平稳环
境 对于非平稳环境跟踪能力不能满足要求
因电力系统中非线性负荷的增加 使得电网的
电压和电流波形呈现时变性 幅值 相角 频率都会
随时间发生变化 这些变化对电力系统基频测量将
会带来误差 传统的适用于平稳信号的方法已无法
满足要求 考虑到加权 对算法的收敛速度和跟踪
性能也有很大影响 其值越小则对时变参数的跟踪
能力越强但同时对噪声越敏感 其值越大 则跟踪
能力减弱但对噪声不敏感 收敛时的参数估计误差
也越小
11 12
本文提 出一种可变 的递推最小二
乘法 该方法再结合线性组合器的使用
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不仅可
精确地由相位的变化测出频率值 还可以测出时变
信号的幅值 使算法的鲁棒性进一步提高
1 传统的指数加权的递推最小二乘法
按指数加权的递推最小二乘法 即是使用指数
加权的误差平方和作为代价函数
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第 34 卷 第 7 期
2008 年 7 月
高电 压技术
Hi gh Volt age Engi neering
Vol 34 N o7
J uly 2008
DO I :1013336/j 1003 -6520hve 200807041