1.一种基于差分算子离散的光伏发电系统动态输出反馈控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:构建太阳能光伏发电系统;
步骤S2:采用T-S模糊方法去表达系统的非线性动态,建立太阳能光伏发电系统的模糊系统模型;
步骤S3:根据得到模糊系统模型,基于李雅普诺夫函数稳定性原理,设计具有差分算子的动态输出反馈控制器,实现光伏发电系统在高速采样情况下的系统稳定运行和 性能。
2.根据权利要求1所述的基于差分算子离散的光伏发电系统动态输出反馈控制方法,其特征在于:所述太阳能光伏发电系统包括光伏电池、DC母线、DC/DC模块、动态输出反馈控制器和直流负载;所述DC/DC模块与光伏电池、动态输出反馈控制器和直流负载分别连接;
所述动态输出反馈控制器通过DC母线连接于DC/DC模块与负载的连接线。
3.根据权利要求1所述的基于差分算子离散的光伏发电系统动态输出反馈控制方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:步骤S21:建立太阳能光伏发电系统的物理模型,如公式(1)所示:式中,φPV,vPV,φL和V0分别表示光伏电池的输出电流、光伏电池的输出电压、流过电感L的电流和调控输出电压;CPV光伏发电侧的电容;R0,RL和RM分别是通过电容C0、电感L,功率场效应晶体管上的电阻;VD功率二极管的正向电压;φ0是可测量的负载电流;u是功率场效应晶体管开关脉宽的控制信号。
步骤S22:定义e0=V0-Vref,使得输出电压V0逼近于参考输出电压Vref,并且,在高速采样率条件下,基于差分算子模型理论方法,定义模糊前件变量 θ3=vPV,θ4=φL,选取如下的模糊规则:
如果θ1(t)是Mi1,θ2(t)是Mi2,θ3(t)是Mi3,θ4(t)是Mi4,建立模糊模型系统如下:式中,x(t)=[vPV φL e0]T, u(t)和ω(t)分别是控制输入和扰动输入;调控输出z(t)是输出电压V0;Mij是模糊集,r是模糊规则;ΔCi是信号输出的不确定性参数矩阵,ΔCdi是信号延时输出的不确定性参数矩阵,Dωi是输出信号的干扰参数矩阵;Bωi是系统的扰动干扰参数矩阵。θ(t)=[θ1(t),θ2(t),θ3(t),θ4(t)]是前件变量;T是采样周期,n(t)表示系统(1)的延时采样周期,并满足以下:nm≤n(t)≤nM, (3)式中,nm和nM分别表示最小和最大延时采样周期;φ(t)是序列[-nM 0]上的实值初始条件;
是x(t)的差分算子,定义如下:
此外,Ai,Adi,Bi,Bωi系统参数矩阵如下:Ci,Cdi,Fi和Di是已知的具有适当维数的常数矩阵,不确定性矩阵ΔAi,ΔAdi和ΔCdi的形式如下:式中M1i,M2i,E1i和E2i是适当维数的已知矩阵,Δ(t)是未知的实变矩阵,其满足:且
其中,J是一个已知的适当维数的常数矩阵, 一个未知实值时变矩阵函数,其满足:
步骤S23:通过绑定模糊规则,得到基于差分算子光伏非线性系统(1)的模糊模型如下:其中,
式中, 并且
中Mij(θj(t))表示Mij中θj(t)的隶属度函数,以下用λi(θ(t))简化表示为λi。
4.根据权利要求1所述的基于差分算子离散的光伏发电系统动态输出反馈控制方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:步骤S31:根据(10)中的光伏模糊系统模型,引入如下的基于差分算子离散方法的模糊动态输出反馈控制器:其中 是动态输出反馈控制器的状态变量,是待设
计的动态输出反馈控制器增益,由公式(10)和(12)可得增广的闭环模糊控制系统如下:其中, 并且:
步骤S32:给定矩阵0
由 分别得到, 和
步骤S33:对闭环模糊系统(13)的轨迹用差分算子离散方法计算V(t),并根据增量运算符的属性:对于任何时间函数x(t)和 其中t是采样周期,有:得:
对于任何恒定的半正定对称矩阵W,两个正整数r和r0满足r≥r0≥1,以下等式成立,用差分算子离散方法计算V5(t),并根据公式(17)和(22),可得:对于正定对称矩阵P,由式(13)可得:定义0<γ<1,并考虑以下指标:
式中,
其中,
将公式(25)中的Ψ1(t)<0应用锥补定理,如下的矩阵不等式成立:Ψ(t)<0, (28)其中,
由Ψ1(t)<0可得出
步骤S34:给定矩阵0
将P划分为如下:
定义 并从SWT=I-XY,可得:定义Γ=diag{H1,H1,H1,H1,H1,I,I,I,I,I,I,I},对公式(41)左乘、右乘ΓT和Γ,可得到公式(33)中 的变量变化为:步骤S35:以上过程同理可得出Ψij和Ψji。以下矩阵不等式成立:且有,
其中,
鲁棒动态输出反馈控制器 如公式(10),其参数为:其中S和W是两个非奇异矩阵,满足以下等式:SW=I-XY-1 (42)。