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专利号: 2018102991702
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑通信中断的孤岛微电网的信息物理协同应对方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1,在信息层中包括通信网络、通信器、传感器和一致性控制环节;

在物理层中包括下垂控制器、功率控制器、一致性控制、二次控制器、虚拟控制器、电压电流双闭环;P-ω/Q-U下垂控制作为孤岛微电网中各DER输出电压和频率的一次控制;

步骤2,在信息层中,提出一种基于图论和改进遗传算法(GA)的路径规划方法,解决了通信者之间的通信中断问题;

2-1,判断中断原因:

基于图论,每个DER对应的通信器均可以视为一个智能体;aij代表第i个通信器和第j个通信器之间的连接关系;如果第j个通信器可以连接到第i个通信器,则aij为正;否则,aij=

0;有向图的邻接矩阵定义为Aa=aij∈Rn×n;

根据中断的原因,消除Aa中相应的元素,然后进行路径规划,构建网络层中的新通信线路;如设第2个通信器不能发送数据,则对应的邻接矩阵变化如下:

2-2,设置目标函数和约束条件

假设有n个DER需要在系统中构造通信线路,且根据基于一致性的二次控制的控制方法,可以得到如下目标函数:其中,Lij是第i个通信器与第j个通信器之间的通信距离;sgn代表符号函数;

由于一致性满足的条件是可以构成一条有向生成树,所以针对第i个通信器,可以设置约束条件如下:

1)第i个通信器的容量约束:

其中,Cmaxi是第i个通信器允许接入的通信线路的最大个数;

其中,C'maxi是第i个通信器允许输出的通信线路的最大个数;

2)确保每个DER都被连接在通信路径中:

3)在路径规划中,每一个DER只能取一次:~(sgn(aij)&sgn(aji))=1                       (7)其中,~代表进行逻辑非计算;&代表进行逻辑与运算;

4)通信线路长度相等:

Lij=Lji                              (8)

2-3,改进GA的步骤:

1)确定初始种群个数;

2)选择:1、选择适应度函数为 并采用轮盘赌的方法来进行选择(避免早熟);2、采用精英选择,即将最优个体直接送入下一代(加快收敛速度);

3)交叉:采用最小代价树寻优;最小代价树步骤:第1步:选择两个父代个体F A、FB,随机选择一个需求点,并把这个需求点作为子代个体SA的第一个配送需求点;

第2步:搜索ri在FA、FB配送顺序中右边的需求点rj1、rj2,比较距离dis(ri,rj1)和dis(ri,rj2)的大小,如果dis(ri,rj1)>dis(ri,rj2),则证明走ri到rj2的路径较优,转step4;

第3步:如果dis(ri,rj1)

第4步:把rj2作为下一个配送的需求点,并删除FA、FB中ri的值,把rj2的值赋给ri,继续转到step2进行搜索,直到FA、FB中只剩下一个需求点;

第5步:最后得到的子代个体SA就是FA、FB向右搜索寻优杂交产生的个体;

变异:采用单点变异;

结束(达到迭代次数要求);

步骤3,在物理层中,提出一种结合极限学习器(ELM)和模型预测控制(MPC)的预测补偿方法,解决传感器的通信中断问题;

采用m个ELM与MPC相结合的方法进行预测补偿,分为4个步骤:

1)对m个ELMs进行加权

为了使预测误差最小的预测模型具有更大的权重,采用以下方法对每个ELM的权值进行设计:其中λi是第i个ELM在m个ELM中所占的权值; yi是真实的数据;

经过加权处理后,m个ELM的输出为:其中, 是由ELMi预测得到的数据;

2)加权后的m个ELM输出的数据再与MPC进行加权处理其中,yMPC是由MPC预测得到的数据;

3)得到预测数据

最终的预测数据是:

其中,yMPC是由MPC预测得到的数据;

4)重新训练m个ELM

如果来自(12)的输出数据与真实值之间存在很大的误差,那么ELMS将被重新训练,然后返回到1),直到满足误差要求;

步骤4,通过搭建合理的实验场景验证该方案的有效性。