分数PI算法在自动电压调节中的鲁棒优势

"自动电压调节中的二自由度分数PI算法及其鲁棒性优势" 本文探讨了在自动电压调节（Automatic Voltage Regulation, AVR）中应用的二自由度分数阶比例积分（Fractional Order Proportional Integral, FOPI）算法，强调了其在确保电力系统稳定性和鲁棒性方面的优势。AVR系统的主要任务是维持同步发电机的无功功率在需求水平，以保持电压稳定和电源频率不变。随着分布式发电和快速变化负载的增加，电力系统面临的挑战加剧，因此需要更为高效和鲁棒的控制策略。 二自由度FOPI控制器是本文提出的一种创新设计，它突破了传统整数阶控制器的限制，提供了更多的设计自由度，从而提高了控制器的性能。利用鲸鱼优化算法（Whale Optimization Algorithm, WOA）对控制器参数进行优化，确保了AVR系统在面对参数摄动和干扰时能保持稳定性能。通过新提出的性能指标参数整定，该方法可以显著改善AVR的动态响应，如过冲和建立时间可减少约50%，相比现有方案有明显提升。 电力系统中，电压波动可能导致设备故障、系统孤立甚至线路跳闸，因此电压调节器的重要性不言而喻。维持无功功率的稳定性是保持电力系统平衡的关键。二自由度FOPI控制器的设计考虑了现实世界中的各种扰动，提高了系统对不确定性和干扰的抵抗能力，增强了系统的稳定性和可靠性。 此外，本文还通过仿真和分析证明了所提出的二自由度分数阶PI控制器的鲁棒性优势，这些分析结果支持了该方法在实际电力系统应用中的潜力。这项工作不仅为电力系统控制提供了新的解决方案，也为未来的研究开辟了新的方向，特别是在分数阶控制理论和鲁棒优化方法的应用上。 二自由度分数PI算法在自动电压调节中的应用展示了其在应对复杂电力系统环境时的卓越性能和鲁棒性，有望成为提升电力系统稳定性和效率的有效工具。这一研究成果对于电力工程师和研究人员来说，具有重要的理论价值和实践指导意义。