電氣自動(dòng)化設(shè)備中電力控制系統(tǒng)的混沌算法研究

文/周燕

電氣自動(dòng)化設(shè)備在當(dāng)前的設(shè)備應(yīng)用中尤為重要，是一種自動(dòng)化控制設(shè)備，被較為廣泛的應(yīng)用于當(dāng)前的生產(chǎn)工作開(kāi)展中。在近些年來(lái)針對(duì)混沌理論的有關(guān)研究逐步深入，更是將此種理論應(yīng)用于實(shí)際的工程實(shí)例中，對(duì)相關(guān)工程問(wèn)題得以解決，成為現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外普遍研究問(wèn)題。相較于混沌理論而將，該算法的理論本質(zhì)就是針對(duì)非線性得以反應(yīng)的學(xué)科，換言之就是說(shuō)混沌理論講究“兩個(gè)統(tǒng)一”，有序與無(wú)序之間的統(tǒng)一，以及不確定性和確定性之間的統(tǒng)一。由此本次研究針對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備中，電力控制系統(tǒng)的混沌算法展開(kāi)研究。

1 混沌算法理論概述

混沌算法主要指的是一種較為普遍存在的非線性現(xiàn)象，整體的行為較為繁雜，與隨機(jī)性較為相似，但是由并未完全將隨機(jī)性得以表現(xiàn)，而具備了一定的規(guī)律性。由此混沌現(xiàn)象通常具備了如下特點(diǎn)：其一就是隨機(jī)性；其二就是遍歷性；其三就是規(guī)律性。但是在完成混沌算法的過(guò)程中，需要基于混沌算法的遍歷性作為基礎(chǔ)，從而更好的實(shí)現(xiàn)整體的變量搜索，發(fā)揮其算法的整體效果。對(duì)于混沌優(yōu)化的問(wèn)題較大情況下，混沌算法就較不適用。由此對(duì)于混沌算法的使用來(lái)講，主要的使用范圍需要講求其范圍的大小程度。

2 混沌算法基本流程

首先迭代性映射的出現(xiàn)，通常主要是由于混沌算法中的變量其自身，具備了相應(yīng)的遍歷性，那么此種情況下就致使混沌變量具備了一定的遍歷性軌道。在此基礎(chǔ)之上能夠很好的解決主要問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了混沌的變量性搜索，通常情況下此種階段也被稱之為粗搜索階段，換言之也可將其稱作初步搜索階段。需要確保其能夠在滿足相應(yīng)的終止條件基礎(chǔ)之上，從而針對(duì)其主要的搜索過(guò)程中，相應(yīng)的最佳化狀態(tài)得以解答，并且將其作為下一階段的搜索起點(diǎn)。

然后就是完成下一階段的起點(diǎn)，該起點(diǎn)在第一階段的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了擾動(dòng)的聯(lián)合，因而在完成下一個(gè)計(jì)算環(huán)節(jié)中，能夠更好的完成局部的細(xì)節(jié)搜索。針對(duì)這一步驟的搜索情況來(lái)講，了對(duì)于算法的終止以及有關(guān)準(zhǔn)則的滿足情況下，需要確保其整體能夠更好的完成與結(jié)束。那么在此種過(guò)程中，需要尤為重視附加擾動(dòng)的相應(yīng)內(nèi)容。基于現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)講，混沌變量其自身能夠?qū)崿F(xiàn)多種形式的分布，從而確保實(shí)現(xiàn)整體變量算法（如圖1所示）。

3 混沌優(yōu)化算法應(yīng)用于電力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成

基于混沌算法的電氣自動(dòng)化設(shè)備電力控制系統(tǒng)中，PID控制器的整體結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，且具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力，無(wú)需調(diào)整較多的設(shè)備參數(shù)，具備較強(qiáng)可操作性。由此本次研究通過(guò)以水輪機(jī)的系統(tǒng)為例，基于混沌算法的PID控制器結(jié)構(gòu)圖（如圖2所示）。

在如圖2所示中，Xc作為轉(zhuǎn)速的給定信號(hào)，在處于較大的電網(wǎng)容量情況下，針對(duì)1臺(tái)并列運(yùn)行設(shè)備來(lái)講，整體的輸出功率具體變化情況，并不會(huì)很大程度的影響電力系統(tǒng)的整體頻率，那么在此種情況下，水輪機(jī)設(shè)備的整體調(diào)節(jié)反饋系統(tǒng)，自然也無(wú)法起到任何的調(diào)節(jié)作用，在此種情況下調(diào)速器可以完成隨動(dòng)系統(tǒng)的功能。也就是說(shuō)轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)r（k）作為控制過(guò)程中所設(shè)定狀態(tài)，r（k）在經(jīng)由轉(zhuǎn)換器之后，被轉(zhuǎn)換成為狀態(tài)量Xi，分別轉(zhuǎn)換為X1，X2，X3。那么具體的轉(zhuǎn)換關(guān)系式則如下：

依照?qǐng)D2中的Wi（k）以及Xi（k）的加權(quán)系數(shù)，K是>0的神經(jīng)元比例系數(shù)，那么系統(tǒng)的整體控制信號(hào)，就是經(jīng)由神經(jīng)元所實(shí)現(xiàn)的關(guān)聯(lián)搜索。此種控制器能夠借助對(duì)加權(quán)系數(shù)的調(diào)整，從而有效實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)以及組織化功能。那么對(duì)于加權(quán)系數(shù)的具體調(diào)整過(guò)程，則需要經(jīng)由HEBB完成規(guī)則的學(xué)習(xí)及相應(yīng)監(jiān)督，具體的加權(quán)系數(shù)K具體調(diào)整計(jì)算公式則為：

3.2 基于單神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)PID智能控制器設(shè)計(jì)

智能PID控制器的主要構(gòu)成就是單神經(jīng)元，能夠達(dá)到自我控制學(xué)習(xí)，并且具備了一定的自適應(yīng)能力，同時(shí)整體的結(jié)構(gòu)組成也相對(duì)較為簡(jiǎn)單，可以更好的對(duì)周圍環(huán)境得以適應(yīng)，那么整體所具備的參數(shù)特點(diǎn)就是調(diào)整參數(shù)相對(duì)較少，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試較為簡(jiǎn)單，能夠較好的對(duì)非線性動(dòng)態(tài)品質(zhì)得以調(diào)整，確保電氣控制系統(tǒng)能夠始終保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。利用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)PID智能控制器的自適應(yīng)功能，整體的結(jié)構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)框架（如圖3所示）。相較于轉(zhuǎn)換器輸入來(lái)講，能夠更好的反應(yīng)電氣控制系統(tǒng)的具體控制過(guò)程，以及相應(yīng)的控制設(shè)定狀態(tài)。比如在對(duì)r（k）進(jìn)行設(shè)定過(guò)程中，完成控制參數(shù)輸出時(shí)，能夠經(jīng)由神經(jīng)元學(xué)習(xí)控制完成狀態(tài)參數(shù)的轉(zhuǎn)換。神經(jīng)元還能夠有效的借助關(guān)聯(lián)搜索產(chǎn)生相應(yīng)的系統(tǒng)控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了整體系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)控制。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化設(shè)備的電力控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可以更好的發(fā)揮其整體的功能作用，其中尤為重要的就是需要設(shè)計(jì)電力控制系統(tǒng)的整體功能。從而在電力控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，有效的整合運(yùn)用混沌算法，增強(qiáng)整體系統(tǒng)的科學(xué)合理規(guī)范性。因此經(jīng)過(guò)本次研究發(fā)現(xiàn)，基于混沌算法的電氣自動(dòng)化設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)，能夠?qū)⒂?jì)算量有效縮短，并且增強(qiáng)了整體的系統(tǒng)可操作性，在下一階段的技術(shù)創(chuàng)新中，此種設(shè)計(jì)方法也必然會(huì)得到進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。

圖1

圖2

圖3

參考文獻(xiàn)

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