零输出清晰范围重新居中（recentering）对多区域LFC–AVR系统FPIDD2控制器性能的影响

《Scientific Reports》：Impact of zero?output crisp range recentering on the performance of FPIDD2 controllers for multi-area LFC–AVR systems

　　

现代互联电力系统由于可再生能源（RES）的高渗透率和电动汽车（EVs）的大规模使用，会经历频繁的频率和电压扰动。因此，本研究的主要目标是克服这一限制，在协调负载频率控制（LFC）和自动电压调节（AVR）的电力系统中，这需要高度精确的控制策略。基于模糊逻辑的控制器是抑制扰动、控制精度、系统稳定性和鲁棒性能最有前景的方法之一。然而，它们的性能常常受到限制，因为清晰范围（即模糊变量的论域）的选择通常是启发式设定的。在本研究中，基于先前研究的模糊比例积分微分双微分（FPIDD2）控制器的清晰输出范围被重新配置，同时保持原始规则库和隶属函数结构不变。这种重新配置旨在通过将零输出隶属函数向右重新居中（偏移）来改变控制器的响应，从而提高控制灵敏度和动态性能。通过MATLAB仿真在考虑可再生能源渗透和电动汽车参与导致的随机输入波动以及非线性约束（如发电爬坡率限制和调速器死区）的实际运行条件下，验证了所提方法的有效性。使用多种元启发式优化器，包括粒子群优化（PSO）、大猩猩部队优化器（GTO）和海洋捕食者算法（MPA），进一步评估所提方法的鲁棒性。结果表明，具有修改后清晰范围的优化FLC配置显著提高了控制器的灵敏度、阻尼特性和鲁棒性。因此，与原始控制器配置相比，时间绝对误差积分（ITAE）减少了高达69%。

现代互联电力系统面临可再生能源（RES）高渗透和电动汽车（EVs）大规模接入带来的频繁频率和电压扰动，协调负载频率控制（LFC）和自动电压调节（AVR）需要高精度策略。模糊逻辑控制器虽具潜力，但其清晰范围（crisp ranges，即模糊变量论域）常通过启发式设定，限制了性能，而现有研究多聚焦增益或隶属函数优化，忽略该参数。为填补空白，研究人员在《Scientific Reports》上发表论文，提出在保持模糊比例积分微分双微分（FPIDD2）控制器规则库和隶属函数不变的前提下，仅对零输出隶属函数的清晰范围进行右移偏移（+0.00375），以增强控制灵敏度。通过MATLAB/Simulink在两区域互联电力系统模型（含热力、燃气、水力发电