李洪跃 王锡淮 肖健梅

摘 要：針对外部扰动及系统参数摄动引起微电网负荷频率波动问题，设计了混合H2/H∞鲁棒控制器对系统负荷频率进行控制。建立了包含电池的柴油发电机组二次频率控制模型，引入低通滤波器，使电池对系统高频扰动信号具有较好的抑制能力。以误差平方的积分最小作为系统的目标函数，在综合H2范数表征的系统性能和H∞范数表征的鲁棒性能下，设计具有多目标约束条件的混合H2/H∞鲁棒控制器。采用差分进化算法对控制器加权函数参数进行寻优，使控制器在满足约束条件下达到最优。仿真实验结果表明所提出方法在满足系统鲁棒性能的基础上，同时具备较好的控制输出，保证微电网频率在外部功率扰动和系统参数摄动情况下具有较好的动态性能。

关键词：负荷频率控制;多目标优化;混合H2/H∞鲁棒控制;鲁棒性能;差分进化

DOI：10.15938/j.emc.2019.11.015

中图分类号：TM 761

文献标志码：A

文章编号：1007-449X（2019）11-0118-09

收稿日期： 2017-11-07

基金项目：国家自然科学基金（61573240）

作者简介：李洪跃（1990—），男，博士研究生，研究方向为微电网负荷频率控制;

王锡淮（1961—），男，博士，教授，博士生导师，研究方向为复杂系统建模、控制与优化;

肖健梅（1962—），女，硕士，教授，研究方向为智能控制、粗糙集理论。

通信作者：李洪跃

Differential evolution algorithm improving for microgrid load frequency mixed H2/H∞ robust control

LI Hongyue， WANG Xihuai， XIAO Jianmei

（Logistics Engineering College， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China）

Abstract：

In order to suppress the frequency fluctuation caused by the power unbalance or parameters perturbation in the microgrid system， which is composed of multisources， a mixed H2/H∞ robust controller with multiobjective constraint was researched. Firstly， the state space function was established of the secondary frequency control model， including the diesel generator and battery. In order to suppress the external disturbance， a low pass filter was designed to separate the high frequency signal to battery. Secondly， the minimized integral squared error is defined as the objective function， and a mixed H2/H∞ robust controller with multiobjective constraint was designed synthesize the H2norm， which is characterized by the system performance， and the H∞norm was designed， which characterized the robust performance. Furthermore， in order to obtain the optimal controller， the differential evolution algorithm was used to optimize the weighting function coefficient. Finally， the simulation results show that the proposed method has better control output while satisfying the robust performance of the system. The reasonableness and correctness of the proposed method are verified.

Keywords：load frequency control; multiobjective optimization; mixed H2/H∞ robust performance; robust control; differential evolution algorithm

0 引 言

随着大规模可再生能源（风能、光伏等）及储能装置（电池、储能飞轮等）的应用，其并网运行或与传统发电方式组成的微电网系统，成为当前提高能源利用率，降低能源消耗的重要方式[1-5]。由于可再生能源输出功率的不稳定性、负荷侧用电量的改变或系统参数变化等原因，会引起微电网系统功率不平衡，导致系统频率发生波动。……