29、住宅微电网非线性最优控制的仿真与优势分析

住宅微电网非线性最优控制的仿真与优势分析

1. 仿真测试概述

为了验证非线性最优（H - 无穷）控制方法在混合住宅微电网动态模型中的性能，进行了一系列仿真实验。仿真代码使用 Matlab 编写，采样周期设定为 $T_s = 0.01s$。在实现非线性最优控制方案时，需要在控制算法的每个时间步使用 Matlab 的 aresolv() 函数求解代数 Riccati 方程（如式 (74) 所示）。

1.1 仿真结果展示

仿真结果通过图 3 - 20 进行展示，图中绘制的变量值在以标幺值（p.u.）系统描述电源和相关转换器的功能后进行了缩放。可以观察到，在所有情况下，该控制方法都能在控制输入适度变化的情况下，实现对参考设定点的快速准确跟踪。其中，混合住宅微电网状态向量的真实值用蓝色表示，$H_{\infty}$ 卡尔曼滤波器提供的估计状态变量用绿色表示，相关设定点用红色表示。

1.2 参数对控制性能的影响

非线性最优控制方案的暂态性能主要取决于代数 Riccati 方程中的参数 $r$、$\rho$ 和 $Q$。具体影响如下：
- 参数 $r$ ：相对较小的 $r$ 值有助于消除跟踪误差。
- 参数 $Q$ ：相对较大的矩阵 $Q$ 值能使系统快速收敛到参考设定点。
- 参数 $\rho$ ：$\rho$ 系数影响控制回路的鲁棒性，能从代数 Riccati 方程（式 (74)）中获得有效解的最小 $\rho$ 值，可为控制回路提供最大鲁棒性。

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