Otimização dos parâmetros do controlador de supressão de oscilações de unidades hidrelétricas baseada no algoritmo melhorado de enxame de partículas

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摘要

【Objetivo】 Diante da dificuldade de ajustar razoavelmente os parâmetros do regulador de velocidade na operação de unidades hidrelétricas de alta proporção e do problema de oscilações ultrabaixas em frequência, propõe-se um método de otimização de parâmetros do regulador baseado em um algoritmo melhorado de enxame de partículas, a fim de aprimorar a capacidade do sistema de suprimir oscilações de baixa frequência e a estabilidade operacional. 【Método】 Considerando como objeto de estudo um modelo típico acoplado gerador-turbina hidráulica, constrói-se uma estrutura de busca ótima de parâmetros baseada no algoritmo melhorado de enxame de partículas (particle swarm optimization, PSO), por meio da inicialização múltipla de partículas que melhora a uniformidade da distribuição da população inicial, introduzindo um mecanismo adaptativo de aumento dinâmico da diversidade para ajustar o processo de busca e evitar a convergência prematura; ao mesmo tempo, é projetada uma função de aptidão robusta que incorpora características de oscilações de baixa frequência, tempo de ajuste, sobresinal e erro em regime permanente como objetivos unificados de otimização, formando um modelo de otimização multiobjetivo orientado ao desempenho de baixa frequência. 【Resultados】 Por meio de simulações comparativas, o método proposto foi avaliado sistematicamente junto com o PSO tradicional, PSO aprimorado, algoritmo de otimização da baleia, algoritmo de otimização do lobo cinzento e método de ajuste empírico. Os resultados mostram que o PSO aprimorado proposto apresenta o melhor desempenho na supressão de oscilações ultrabaixas em frequência, reduzindo significativamente a amplitude e o tempo de amortecimento das oscilações, encurtando o tempo de ajuste do sistema e suprimindo eficazmente o sobresinal, com melhor estabilidade dinâmica e robustez dos parâmetros sob condições de perturbação. 【Conclusão】 O método de otimização de parâmetros do regulador baseado no algoritmo melhorado de enxame de partículas permite ajustes eficientes e confiáveis dos parâmetros, oferecendo uma solução técnica viável para a supressão de oscilações ultrabaixas em frequência em sistemas hidrelétricos de alta proporção.

关键词

unidades hidrelétricas; oscilações ultrabaixas em frequência; otimização por enxame de partículas; controle PID fracionário; ajuste de parâmetros

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