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基于概率补偿模糊神经网络的MMC-APF建模与控制研究

批准号:
62103132
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
侯世玺
依托单位:
学科分类:
人工智能驱动的自动化
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
侯世玺

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
模块化多电平有源电力滤波器(MMC-APF)不仅可有效抑制谐波、改善电能质量,且满足高压大容量需求,具有广阔的应用前景。目前制约其发展的因素包括结构复杂难以精确建模、负荷扰动变化大恶化控制系统性能、传感器数量多降低系统可靠性等。本项目围绕MMC-APF数学模型构建、抗干扰电流控制和无传感器控制等方面展开研究,实现系统低建模误差、强动态性能及高可靠性。具体研究内容为:(1)构造概率补偿模糊神经网络用于MMC-APF数据驱动建模;(2)集成Hermit激活函数设计基于递归概率补偿模糊神经网络的有限时间连续电流控制器;(3)开发递归概率补偿模糊神经网络无传感器控制算法;(4)搭建实验平台并进行算法验证。本项目受认知行为启发,融合概率方法和补偿机制为MMC-APF建模与控制这一前沿科学问题提供独特的解决方案,不仅可丰富和发展模糊神经网络基础理论,且对智能电网领域的技术提升将有积极的现实意义。
英文摘要
Modular multilevel converter based active power filter (MMC-APF) can not only effectively suppress harmonics and improve power quality, but also meet the demand of high voltage and large capacity. However, it is difficult to obtain the accurate model for MMC-APF due to its complex structure, load disturbance changes greatly deteriorating control system performance, and the large number of sensors reduces the reliability of the system, which restricts its development. To achieve low modeling error, strong dynamic performance and high reliability, this project focuses on the construction of the complex mathematical model for MMC-APF, the design of anti-interference current control and sensorless control algorithm. The main research contents are listed as follows: (1) a probabilistic compensatory fuzzy neural network is constructed and applied to the data-driven modeling of MMC-APF; (2) integrating Hermit activation function, a finite time continuous current controller based on recurrent probabilistic compensatory fuzzy neural network is developed; (3) a sensorless control algorithm based on recurrent probabilistic compensatory fuzzy neural network is presented;(4) the experimental platform is built to verify the proposed algorithms. Inspired by the cognitive behavior, this project combines the probabilistic method and compensatory mechanism to provide a unique solution for the modeling and control of MMC-APF, which not only develops fuzzy neural network theory, but also possesses significance for the development of smart gird.
随着电力电子技术的高速发展,各种电力电子设备被大量接入新型电力系统中,导致电网谐波含量增加,降低了电能质量。为了保证电网的稳定性和安全性,减少谐波对电力设备的损坏,必须进行电网谐波治理。有源电力滤波器作为一种改善电能质量的电子装置,能够抑制电网谐波和无功功率补偿,具有显著的应用价值。本项目重点研究了有源电力滤波器的电流控制技术,以模糊神经网络和滑模控制为基础,提出了四种智能控制算法,搭建了有源电力滤波器的软件平台和硬件平台,通过软件仿真和硬件实验验证了所提算法的可行性和有效性。主要研究内容如下:.(1)设计了一种基于循环元认知模糊神经网络和分数阶终端滑模控制的有源电力滤波器电流控制方法。首先,引入了一种全新的分数阶终端滑模控制器,比传统整数阶终端滑模控制器多一个可调节自由度,进一步提升了控制性能。然后,运用循环元认知模糊神经网络对分数阶终端滑模控制器进行学习,元认知结构可以根据设计的学习策略自动调整网络结构,减少了神经网络结构设计的先验知识要求。.(2)提出了一种基于循环概率补偿模糊神经网络和全局快速终端滑模控制的有源电力滤波器电流控制方法。首先,探索了一种新型全局快速终端滑模控制器,提高了控制器的鲁棒性和响应速度。随后,使用循环概率补偿模糊神经网络弥补全局快速终端滑模控制器依赖系统参数的不足。循环概率补偿模糊神经网络包含概率层和补偿层,可有效降低噪声信号的影响,优化模糊推理机制,提高网络的鲁棒性。.(3)探索了一种基于自组织特征选择模糊神经网络和二阶终端滑模控制的有源电力滤波器电流控制方法。首先,建立一种新型二阶终端滑模控制器,该方法能够提高控制精度并抑制抖振。此外,发掘了一种自组织特征选择模糊神经网络,将其应用于二阶终端滑模控制器的学习中。该方法融合了前三种算法的优秀结构,具有鲁棒性好、自适应能力强、不依赖模型参数等优点。
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