本书采用非线性动力学方法，分析电力系统中混沌铁磁谐振系统、电网二阶混沌系统和电网四阶混沌系统的运行特点。提出基于自适应免疫遗传算法的变焦距同步参数估计方法、基于最小资源分配RBF神经网络和滑窗思想的非奇异终端滑模变结构控制方法、基于自适应免疫遗传算法优化的非奇异终端滑模变结构控制方法和基于TS模糊理论的滑模变结构控制方法，实现对电力系统混沌系统参数辨识与控制仿真研究。

混沌(Chaos)是确定的非线性动力系统中出现的一种类随机现象，广泛存在于工程领域中，由于其本身特征及应用的特殊性，成为继“相对论”和“量子力学”之后又一主流新兴学科。混沌研究源于数学和物理学科，目前的研究范围已涉及天文、信息、社会科学、医疗、农业、岩土力学等领域。作为非线性系统，电网中存在着复杂的分岔与混沌行为，主要表现为貌似无规则的机电振荡，严重威胁电网安全运行。随着大规模电网的迅速发展，进一步提高系统安全性、稳定性和经济性成为日趋重要和紧迫的课题。

随着研究的不断深入，学者们相继发现分岔和混沌现象对电网的安全运行构成极大的威胁，如长时间振荡、电压失稳、电压崩溃等。同时在一定的环境条件驱动下，如温度、绝缘老化程度、元件振动、永磁体的磁化强度等，这种混沌发生条件是有可能满足的。为了提高电网运行的安全性与稳定性，一种可行的方案是合理安排统一潮流控制器（UPFC）、静止同步补偿器（STATCOM）、静止无功补偿器（SVC）或晶闸管控制串联电容器（TCSC）等柔性输配电设备接入系统，采用先进的控制策略，调整系统参数特性，改变运行状态，达到抑制和消除此种分岔和混沌现象的目的。

对电网混沌行为进行分析，研究参数估计和控制问题，既可以进一步丰富混沌研究的内容，又可以防止电力系统运行中发生混沌振荡，危及系统的安全运行，提高电网的稳定性。综上所述，电网混沌参数估计和控制研究，具有重要的理论意义和实际意义。

在此背景下，作者查阅国内外相关文献，对该领域的研究现状和现有的成果进行研究，对现有的所有混沌估计及控制方法进行分析、归纳和总结，得到各方法的优点和缺点及其适用条件。围绕电力系统中电网二阶混沌振荡系统、四阶混沌振荡系统以及混沌铁磁谐振系统的建模与机理分析，对高效混沌参数估计方法与先进滑模变结构混沌控制方法进行学术探索和科技攻关。旨在进一步总结研究成果，归纳梳理、承前启后； 分析电力系统混沌行为的科学机理，探索混沌系统参数估计的解决方案，讨论电力系统混沌行为的控制策略。

本专著分为六章，循序渐进地介绍电力系统混沌行为参数估计与控制方法。整体研究内容框架如图1所示。

最后借此机会感谢项目研究与本书编著过程中热心帮助我的机构和个人。衷心感谢中国矿业大学信息与电气工程学院电气安全与智能电器研究所在项目研究经费上的无私帮助，感谢中国矿业大学计算机学院在我研究期间工作安排上的大力支持。本项目研究是在王崇林教授的悉心指导下完成的，在此谨向我的导师致以深深的谢意！感谢所有研究团队成员对项目工作的积极贡献，感谢马草原、杨龙月博士以及电气安全与智能电器研究所成员的帮助和支持。感谢我的家人对我的关心、支持和鼓励。此外对本专著在出版过程中清华大学出版社及其编辑们所付出的辛勤努力表示深深的谢意。

李向群2013年8月

图1本书的结构及主要研究内容

1绪论

1.1研究背景与概述

1.2混沌及混沌控制研究

1.3混沌系统参数估计研究

1.4混沌系统的滑模变结构控制研究

1.5TS模糊理论在滑模变结构控制中的研究

1.6小结

2电力系统混沌行为的非线性动力学分析

2.1引言

2.2混沌铁磁谐振系统的非线性动力学行为分析

2.2.1混沌铁磁谐振系统的数学模型

2.2.2混沌铁磁谐振模型非线性动力学分析

2.3混沌电网二阶模型的非线性动力学分析

2.3.1电网二阶混沌系统的数学模型

2.3.2混沌电网二阶模型的非线性动力学分析

2.4混沌电网四阶模型非线性动力学分析

2.4.1电网四阶混沌系统的数学模型

2.4.2混沌电网四阶模型的非线性动力学分析

2.5小结

3基于自适应免疫遗传算法的变焦距电力系统混沌系统同步的

参数估计研究

3.1引言

3.2基于自适应免疫遗传算法的变焦距电力系统混沌系统

同步的参数估计方法

3.2.1自适应免疫遗传算法

3.2.2基于自适应免疫遗传算法的变焦距电力系统混沌系统

同步的参数估计新方法

3.3混沌铁磁谐振系统参数估计方法仿真

3.3.1基于同步参数观测器的混沌铁磁谐振模型的

参数估计仿真

3.3.2基于自适应免疫遗传的变焦距混沌铁磁谐振模型的

参数估计仿真

3.4电网二阶混沌系统的参数估计方法

3.4.1基于同步参数观测器的电网二阶混沌模型的

参数估计仿真

3.4.2基于自适应免疫遗传的变焦距电网二阶混沌模型的

参数估计仿真研究

3.5电网四阶混沌系统的参数估计方法

3.5.1基于同步参数观测器的电网四阶混沌模型的

参数估计仿真研究

3.5.2基于自适应免疫遗传的变焦距电网四阶混沌模型的

参数估计仿真

3.6小结

4电力系统混沌行为滑模变结构控制研究

4.1引言

4.2线性滑模变结构控制

4.2.1滑模变结构控制原理

4.2.2滑模变结构控制系统鲁棒性分析

4.2.3滑模变结构控制器设计

4.2.4电力系统混沌行为滑模变结构控制器设计

4.3非奇异终端滑模变结构控制

4.3.1终端滑模控制

4.3.2非奇异终端滑模控制

4.3.3电力系统混沌行为非奇异终端滑模变结构控制器设计

4.4电力系统混沌行为滑模变结构控制仿真

4.4.1混沌铁磁谐振系统滑模变结构控制数值仿真

4.4.2电网二阶混沌系统滑模变结构控制数值仿真

4.4.3电网四阶混沌系统滑模变结构控制数值仿真

4.5小结

5电力系统混沌行为改进非奇异终端滑模变结构控制

5.1引言

5.2RBF神经网络

5.2.1RBF网络的原理

5.2.2径向基函数神经网络常用学习算法

5.3基于改进最小资源分配RBF网络的非奇异终端滑模控制

5.3.1基于RBF神经网络的非奇异终端滑模控制器的设计

5.3.2基于滑动窗口思想的自适应RBF神经网络

5.3.3基于改进RBF神经网络的滑模切换控制项设计

5.4基于自适应免疫遗传算法的电力系统混沌行为

非奇异终端滑模控制

5.5电力系统混沌行为的改进非奇异终端滑模控制

5.5.1基于改进非奇异终端滑模变结构控制的混沌铁磁谐振

系统数值仿真

5.5.2基于改进非奇异终端滑模变结构控制的电网二阶

混沌系统数值仿真

5.5.3基于改进非奇异终端滑模变结构控制的电网四阶

混沌系统数值仿真

5.6小结

6基于TS模糊模型的电力系统混沌滑模变结构控制

6.1引言

6.2TS模糊理论

6.2.1TS模糊控制的基本原理

6.2.2TS模糊系统的稳定性分析

6.2.3TS模糊理论在电力系统中的应用

6.3基于TS模糊模型的滑模控制研究

6.3.1TS模糊模型滑模变结构控制稳定性分析

6.3.2混沌铁磁谐振系统的模糊滑模控制

6.3.3电网混沌二阶模型的模糊非奇异终端滑模控制

6.4小结

参考文献