电力系统混沌振荡的反馈控制研究
- 研究背景及应用
混沌作为当今举世瞩目的前沿课题及学术热点，揭示了自然界和人类社会中，简单性与复杂性的统一，有序性与无序性的统一，确定性与随机性的统一，大大地拓宽了人们的视野，加深了人们对客观世界的认识。从非线性动力学自身发展的逻辑来看，确定性混沌系统的研究主要经历了三个阶段：第一阶段是研究从有序到混沌，主要研究混沌产生的条件、机制和途径；第二阶段是研究混沌中的有序，主要研究混沌中的普适性、统计特性及分形结构；第三阶段是研究从混沌到有序，主要研究主动地控制混沌达到有序。如何控制和利用混沌正是目前混沌研究的重点。混沌作为—个新的研究方向，已渗透到自然科学和社会科学的各个领域。混沌在电力系统的研究虽然只有近20年，但已有大量的混沌现象被研究，如机电系统混沌振荡，以及分叉、混沌与电压骤降，电力经济中的混沌，水轮发电机组调速系统中控制器参数诱发的混沌等。人们在研究和分析、抑制混沌的同时，又在电力系统中应用混沌，如混沌应用于电站经济运行最优负荷分配、静态负荷模型辨识、模糊电力系统稳定器的参数优化以及短期负荷预测，从而全面开创了电力系统混沌的研究、分析与利用新局面。对电力系统中混沌的研究与利用进行了较为全面的分析和总结，对于推动电力系统的混沌研究具有一定的意义。
二、国内外研究概况
国外现状：
蔡少棠教授于 1984 年在日本早稻田大学担任访问学者期间提出了一种简单的非线性电路——蔡氏电路，可以表现出标准的混沌行为。蔡氏电路制作简单，可以采用电路实验、计算机模拟、理论分析等多种研究工具对电路中的混沌行为进行研究，为非线性电路中的分岔、混沌现象的研究提供了范例。 Multisim 是一种交互式 SPICE 仿真和电路分析软件，具有灵活、成本低、高效率等特点。研究人员可在Multisim 中构建出蔡氏电路，并通过虚拟示波器观察其复杂动力学行为。LabVIEW 是图形化编程环境的引领者，是测试软件开发的趋势。LabVIEW 具有可重用性高、开发功能高效通用、查错调试能力强、开放性强等优点，被广泛应用于各种测试和仿真。
国内现状：
董世勇等在利用非线性动力系统的基本理论，分析了电力系统出现混沌振荡的产生机制．刘美菊等运用模糊滑模变结构控制，设计控制器，但是采用系统为不受电磁干扰系统模型，应用了反步(反推)方法对电力系统进行了控制，但其计算比较复杂，在工程中难以实现。
三、技术分析
混沌控制是非线性科学中的一个热门研究领 域，其广泛地应用于自然科学和社会科学各个方面。 自从Pecora和Carroll 在1990年首次使用OGY方法 来实现混沌同步控制以来，关于混沌控制方面的研究取得了巨大的发展。国内外的专家学者们提出了许多有效的控制方法，如自适应控制、反馈同步控制、神经网络、 模糊控制和滑模变控制等。在这些方法中，延迟反馈控制法具有广泛的适应性，它利用简单的反馈来镇定混沌吸引子不稳定的周期轨道，既适用于低维系统混沌 的控制，也适用于高维系统和无限维延迟微分动力系统混沌的控制，甚至可用于 时空混沌的控制。但很多方法都有控制较复杂，需要精确的数学模型和输入目标函数或者无法改变控制过程中的稳定性等缺点。如今电力系统的发展趋势是大电网间的互联，这使得电网间的输电变得十分的方便、快捷，但同时也是对电力系统稳定性的一大考验。电力系统是一个多变量、强耦合的非线性动力系统，具有十分复杂的动力学行为，例如其在某些参数和条件下将会表现出明显的混沌现象。而如果混沌振荡未能够及时得到抑制，则可能会造成电力系统的电压和相角崩溃，进一步出现大范围停电或其它安全事故。近几十年来，海内外电网陆续发生了电压、频率振荡 失稳甚至崩溃的事故，如2003年8月14日美加大停电，2005年5月23日莫斯科大停电等。这些事故对人们的生命财产安全造成了巨大的损害，因此电力系统的混沌振荡需要得到及时的控制及保护。
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