MATLAB实现的分散式模型预测控制电力系统负荷频率调节系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，采用分散式模型预测控制（MPC）策略，针对多区域互联电力系统设计负荷频率动态调节框架。系统通过独立局部控制器处理区域频率偏差与功率波动，兼顾区域耦合影响，实现快速频率稳定与优化控制。

详 情 说 明

基于分散式模型预测控制的电力系统负荷频率调节系统

项目介绍

本项目设计并实现了一个分散式模型预测控制（Decentralized MPC）框架，专门用于多区域互联电力系统的负荷频率动态调节。系统通过为每个控制区域设计局部MPC控制器，独立处理本区域的频率偏差和负荷功率波动，同时兼顾区域间的耦合影响，实现快速频率恢复和优化控制。该方案有效提升了互联电网的频率稳定性与鲁棒性。

功能特性

• 分散式控制架构：各区域控制器仅依赖本地及少量邻域信息进行决策，通信负担小，可靠性高。
• 精确动态建模：基于电力系统微分-代数方程，构建了包含发电机、负荷、联络线动态的线性化状态空间模型。
• 约束处理能力：控制器在优化过程中显式处理发电机出力、爬坡率等物理约束。
• 实时性能优化：采用高效优化算法求解每个控制周期的控制指令，确保快速动态响应。
• 综合性能评估：系统输出控制指令的同时，提供频率响应曲线、联络线功率及ISE、ITAE等控制性能指标。

使用方法

1. 准备输入数据：配置各区域的初始发电出力、负荷波动数据、频率测量值、联络线功率以及控制器参数（预测时域、控制时域、权重矩阵等）。
2. 运行仿真：执行主程序，启动分散式MPC控制闭环仿真。系统将模拟电力系统在负荷扰动下的动态过程。
3. 分析结果：仿真结束后，程序将自动输出各区域的发电机控制指令，并绘制系统频率动态响应曲线、区域间功率交换协调结果，同时计算并显示控制性能指标。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：MATLAB Control System Toolbox, Optimization Toolbox

文件说明

主程序文件承载了项目的核心仿真逻辑。其主要功能包括：初始化多区域电力系统的模型参数与运行状态，构建各区域的分散式模型预测控制器，模拟负荷扰动事件，并运行闭环控制仿真。在仿真过程中，它负责在每个采样周期调用局部优化算法以计算控制指令，驱动系统模型向前演化，同时实时记录频率、功率等关键变量，最终完成动态响应曲线的绘制与控制性能指标的计算与输出。