1.带有SVC的多机电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器,其特征在于:所述控制器是基于以下步骤实现的:1)针对带有SVC的多机电力系统建模;2)采用模糊逻辑系统逼近系统模型中的未知函数;3)将动态面控制器设计方法与高阶滑模相结合,设计带有SVC的多机电力系统的自适应控制器;并引入固定时间稳定控制,得到了独立于初始时间条件的收敛时间上界;步骤3)中,控制器的设计包括如下步骤:第一步:为了实现状态变量的固定时间稳定F:Ω ξ →R,表示为:其中,α i1 ,β i1 为正设计参数;定义第一个误差面为:e i1 =x i1 -x i1d (10)e i1 的时间导数为:定义如下李雅普诺夫函数:V i1 的导数为:选择虚拟控制律 为:其中x i1d 为参考信号;m,n为正奇整数,m>n且(m+n)/2是正奇整数;让 通过一阶低通滤波器获得新的状态变量x i2d ;其中τ i2 为低通滤波器的时间常数;第二步:定义第二个误差面为:e i2 =x i2 -x i2d (16)e i2 的时间导数为:其中,α i2 ,β i2 为正设计参数;定义如下李雅普诺夫函数:其中r i2 为正设计参数, 为未知参数 的估计误差, 为 的估计值,W i2 是模糊逻辑系统的权重向量, 是W i2 的最优值;对V i2 求导,得到:其中,g i2 为系统模型(3)中的未知有界参数;使用模糊逻辑系统逼近紧集 上的未知项,有:其中ε i2 (ξ i2 )∈R N 为模糊基函数向量,输入向量ξ i2 =(x i1 ,x i2 ,x i2d )∈R 3 ,误差 由杨氏不等式得:其中σ i2m 为逼近误差的上界;φ i2 为正的设计参数;将式(20)和(21)带入(19)中,则式(19)写为:根据式(22),虚拟控制律 和估计值 的自适应律分别设计为其中,λ i2 为正的设计参数;让 通过一阶低通滤波器获得新的状态变量x i3d其中,τ i3 为低通滤波器的时间常数;第三步:定义第三个误差面为e i3 =x i3 -x i3d (26)e i3 的时间导数为:其中,其中,α i3 ,β i3 为正设计参数,u i 为发电机控制信号,γ i (δ,ω)为多机互联的耦合项;α i3 ,β i3 为正设计参数;定义如下李雅普诺夫函数:其中r i3 为正设计参数, 为未知参数 的估计误差, 为 的估计值,W i3 是模糊逻辑系统的权重向量, 是W i3 的最优值;对V i3 求导,得到:使用模糊逻辑系统逼近紧集 上的未知项,有:其中ε i3 (ξ i3 )∈R N 为模糊基函数向量,输入向量ξ i3 =(x i1 ,x i2 ,x i3 ,x i3d )∈R 4 ,误差 由杨氏不等式得:其中σ i3m 为逼近误差的上界,φ i3 为正的设计参数;将式(30)和(31)带入(29)中,则式(29)写为:根据式(32),设计发电机的控制信号u i :未知参数 的估计值 的自适应律设计为:其中λ i3 为正的设计参数;第四步:定义第四个误差面为:e i4 =x i4 -V refi (35)其中V refi 为SVC的参考电压;e i4 的时间导数为:其中,α i4 ,β i4 为正设计参数;定义如下李雅普诺夫函数:其中r i4 为正设计参数, 为未知参数 的估计误差, 为 的估计值,W i4 是模糊逻辑系统的权重向量, 是W i4 的最优值;对V i4 求导,得到:其中,u′ Bi 为SVC的实际控制律;g i4 为系统模型(4)中的未知有界参数;使用模糊逻辑系统逼近紧集 上的未知项,有:其中ε i4 (ξ i4 )∈R N 为模糊基函数向量,输入向量ξ i4 =(x i1 ,x i2 ,x i3 ,x i4 ,V refi )∈R 5 ,误差 由杨氏不等式得:其中σ i4m 为逼近误差的上界;将式(39)和(40)带入(38)中,则式(38)写为:根据式(40),设计SVC的实际控制律u′ Bi :未知参数 的估计值 的自适应律设计为:其中,λ i4 为正的设计参数;g ij 是未知有界参数,存在常数g max >g min >0,使得g max >g ij >g min >0。
2.根据权利要求1所述的带有SVC的多机无穷大电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器,其特征在于:步骤1)建模时,其中带有SVC的多机无穷大电力系统的数学模型如下:令ΔP ei =P ei -P mi ,P mi =P mi0 为常数;其中ΔP ei 为空载损耗;P mi 为第i台发电机的机械功率,p.u.;P ei 第i台发电机的电磁功率,p.u.;u i 为发电机控制信号;d i1 ,d i2 分别为有界不确定项,包括建模误差,测量误差和外部干扰;γ i (δ,ω)为多机互联的耦合项;δ i 为第i台发电机的功角,rad;ω i 为第i台发电机的相对转速,rad/s;D i 为发电机的阻尼系数;H i 为发电机转子惯性时间常数,s;ω i0 为同步电机的转速,rad/s;T′ doi 为直轴瞬态短路时间常数,s;T Ci 为可调系统和SVC的时间常数;B Li 为SVC的可调等效电纳;B Ci 为可调等效电纳的初始值;u Bi 为SVC的控制输入;定义以下状态变量以进行坐标转换:其中V mi 为SVC的接入点电压,V refi 为SVC的参考电压;δ i0 为发电机功角的初始值;则得到以下带有SVC的多机电力系统的数学模型:其中y i1 是多机励磁系统的输出,y i2 是SVC的输出,并且 u′ Bi =-x i4 u Bi , g i2 ,g i3 ,g i4 为中间变量,X 1i 和X 2i 为传输线电抗;X Ti 为变压器电抗。
3.根据权利要求1所述的带有SVC的多机电力系统固定时间动态面高阶滑模控制器,其特征在于:步骤2)中模糊逻辑系统逼近原理:连续未知非线性函数通过模糊逻辑系统来逼近,模糊逻辑系统的一般形式表示为:y(ξ)=W T ε(ξ) (5)其中ξ∈R n 为模糊逻辑系统的输入向量;y(ξ)∈R为模糊逻辑系统的输出;W∈R N 为可调权向量;ε(ξ)∈R N 为模糊基函数向量;定义模糊基函数为:选用高斯基函数作为模糊隶属度函数,表达形式如下:其中 是高斯基函数;b i 为实值参数;给出具有紧集Ω ξ ∈R n 的连续非线性函数F:Ω ξ →R和逼近误差σ m >0,使得|F(ξ)-W *T ε(ξ)|≤σ m , 因此,F(ξ)描述为 其中σ * 是逼近误差并且满足|σ * |≤σ m ;用于分析目的的最优权重向量W * 被定义为: