水轮机调速器控制技术研究

文中针对水轮机调节系统非线性、时变、非最小相位的特点，介绍了水轮机调速器所采用常规PID控制、自适应控制、智能控制和非线性控制等控制技术，指出了这些控制方法的优缺点，并提出将非线性控制与其它控制策略相结合形成复合控制策略将是水轮机调节系统控制策略的发展方向。     

水轮机调节系统控制策略的发展

概述水轮机调节系统的特点及其调速器的发展,着重介绍PID控制、自适应控制和智能控制的特点及其在水轮机调节系统中的应用.提出将多种控制策略相结合形成复合控制,将是水轮机调节系统控制策略的发展方向.     

水轮机调节系统的非线性模糊预测控制研究

针对水轮机调节系统的非线性运动对水轮发电机组稳定性不利的问题,对水轮机调节系统的稳定控制进行研究。首先,基于模糊线性化理论,建立了水轮机调节系统的预测模型;其次,基于该模糊模型,为水轮机调节系统设计了相应的模糊预测控制器;最后,进行了数值仿真验证。结果表明:所设计控制方法有效,超调量较小,过渡时间较短,能使水轮机调节系统稳定运行。该方法可为相关水电站水轮机调节系统的稳定控制提供借鉴。     

水轮机调节系统控制策略发展与应用

概述了水轮机调节系统的特点及其调速器的发展,着重介绍了PID控制、自适应控制和智能控制的特点及其在水轮机调节系统中的应用.提出将多种控制策略相结合形成复合控制,将是水轮机调节系统控制策略的发展方向.     

基于I／O线性化的水轮机DMC控制

一、概论一些预测控制算法,如动态矩阵控制(DMC)已用于水轮机调节系统,证明可以得到很强的鲁棒控制和优良的动态指标。现有方法一般将水轮机视作线性系统,从而得到离线设计的控制器。但实际的水轮机是复杂的非线性系统,仿真结果表明,按线性系统来设计控制     

水轮机调节系统自适应滑模控制策略

水轮机系统惯性参数是影响水轮机调节系统动态特性的重要参数，传统控制方法大都是基于水轮机及其引水系统近似简化模型，很难改善水轮机调节系统动态特性。应用径向基函数神经网络逼近水轮机及其引水系统非线性特性，利用李雅普诺夫稳定性理论设计并证明水轮机系统惯性参数自适应估计律，设计了一种基于水轮机系统非线性特性和惯性参数估计的滑模鲁棒控制器，并完成仿真实验。仿真结果表明，该滑模鲁棒控制水轮机调节系统具有较高的跟踪精度、控制器输出抖振较小等优点，为水轮机调节系统高精度转速跟踪提供有效参考。     

水轮机调节系统智能控制技术的研究

概述了水轮机调节系统策略的发展历史与现状;着重阐述了智能控制中专家控制、模糊控制和神经网络控制等该领域的主要研究方法和研究成果及其应用情况;并提出将多种控制策略相结合形成复合控制,将是水轮机调节系统控制策略的发展方向。     

孤网模式下水轮机调速系统广义预测控制应用方法

针对孤网模式下水电机组PID控制策略鲁棒性差的缺点,提出基于双模型、实时反馈线性化、非线性特性补偿器和广义预测控制器的自适应广义预测控制策略(Adaptive Generalized Predictive Control,AGPC),以实现对水电站全工况实时最优控制。首先基于BP神经网络和改进樽海鞘算法构建高精度非线性水轮机模型,并结合PID控制器、引水系统、随动系统、发电机等模块搭建非线性水轮机调节系统仿真平台,然后通过定量计算揭示广义预测控制器直接应用于非线性水轮机调节系统的不合理性。进一步,结合实时反馈线性化和基于预估控制信号设计的水轮机非线性特性补偿器,提出孤网模式下广义预测控制器在水电站应用策略。最后,搭建了基于AGPC的非线性水轮机调节系统仿真平台,并以某电站真实数据验证了所提控制策略适用性、可靠性以及优良的鲁棒性。     

基于Simulink的水轮机调节系统通用仿真程序的研发

基于Simulin开发了水轮机调节系统通用仿真程序,该程序用特征矩阵描叙水轮机非线性特性;提出了各种类型的水击数学模型;配合水轮机PID调速器开展水轮机自动调节系统动态特性仿真计算研究:自动开机、空载扰动、增负荷调节及甩负荷控制等。     

BP网络模糊PID控制在水轮机调速器中的应用

为了改善水轮发电机组的动态调节品质,对神经网络控制在水轮机调节中的应用进行理论分析,将基于BP神经网络的模糊PID控制器应用于水轮机调速系统.仿真和实验结果表明,该控制器具有良好的调节品质,其控制作用对改善水电机组的动静态特性和对参数时变的适应能力等方面均优于常规PID调节器,为神经网络控制在水轮机调节系统中的应用打下了良好的理论基础.     

水电机组智能复合控制策略研究

水轮发电机组系统是一非线性、时变、高阶系统,传统PID或模糊控制很难达到理想的控制效果,模糊和PID适当结合控制可提高控制效果。对模糊和PID控制相结合形式进行了讨论,并设计了常用的几种模糊和PID控制结合的控制器;又结合具体水电站控制工程,对控制器进行了仿真分析,并分析了模糊和PID如何优势互补达到较好的控制效果。为了说明问题,设计模糊和PID控制器时用遗传算法和神经网络进行了优化。     

水轮机调节系统的MATLAB仿真模型

介绍了水轮机调节系统建模及其分析方法.仿真模型是基于MATLAB Simulink建立的,能实现水轮机调节系统空载运行、甩100%额定负荷、接力器不动时间、孤立电网运行和一次调频等动态过程的仿真.仿真结果有助于加深对水轮机调节系统基本原理的理解,也有助于了解被控制系统参数(调节对象)和水轮机控制系统(调速器)参数对水轮机调节系统动态特性的影响.     

水轮机调节系统的空载特性仿真

介绍了水轮机调节系统空载动态特性的仿真结果,给出了空载频率波动和空载扰动的仿真曲线.仿真结果有助于加深对水轮机调节系统基本原理的理解,也有助于了解被控制系统参数(调节对象)和水轮机控制系统(调速器)参数对水轮机调节系统空载动态特性的影响.     

具有长引水系统的转桨式水轮机过渡过程计算

在水电站设计中,以新型调压阀及其控制系统替代传统调压井具有显著经济效益。基于自行研制的带调压阀的水轮机调速器实时仿真系统和包含水轮机、发电机、引水系统、水轮机调速器等环节在内的水轮机调节系统过渡过程计算软件,采用水轮机流量、力矩特性矩阵法表征水轮机动态特性,建立了刚性水击条件下一洞多机输水系统的数学模型;对带有主配压阀非线性特性的PID调速器,建立了带调压阀的转桨式水轮机调节系统数学模型。研究表明：通过计算只要保证水轮发电机组启动、空载扰动、带负荷、甩负荷自动调节工况下,水轮机调节系统过渡过程满足稳定运行要求,水电站就可以采用调压阀而不设调压井。最后,计算了某具有长引水系统的转浆式水轮机过渡过程,该电站水流惯性时间常数高达27 s,装有2台转桨水轮机、1台定桨式水轮机。计算结果表明,以调压阀代替调压井后,该水轮机调节系统稳定,满足调节保证要求。     

基于自适应模糊PID控制的水轮机调节系统

针对水轮机的大惯性和"水锤"效应,以及水轮机调节系统各环节的时变非线性特性,传统的PID控制很难改善其控制品质,容易产生超调量大、摆动时间长、波动频繁以及调节"迟钝"等现象。为此,在水轮机调节系统中引入了有功功率反馈来取代主接力器位移反馈,同时设计了一个基于模糊控制的变参数PID控制器,利用模糊控制的专家推理能力实现在线调整PID参数,来改善系统控制品质。而且还结合水轮机调节系统变工况和扰动情况,利用模糊逻辑工具箱对自适应模糊PID控制模型进行仿真。结果表明,该系统具有更好的跟随性能,稳态精度高,超调量明显较小,具有较强的自适应性和鲁棒性能。     

水轮机调节系统的动态过程特性

定义了水轮机调节系统受到大扰动（空载频率扰动、机组甩100%额定负荷和孤立电网运行）后动态过程的3种典型类型。通过水轮机调节系统仿真,详细分析了各个大扰动工况下3种类型的动态过程特性,并简要分析了动态过程特性类型与调速器比例—积分—微分（PID）参数的关系。     

特大型多喷嘴冲击式水轮机调速系统研究

我国蕴藏着众多适于冲击式水轮机组开发的水力资源,但由于大容量冲击式水轮机和调节控制系统的研究制造与核心技术主要掌握在少数欧美水电设备制造商手中,限制了其大规模开发利用。为保证研制的冲击式机组运行的高可靠性、高性能指标、高效率运行以及采购设备的高性价比,总结了多年来冲击式水轮机调速器研究成果与实践经验;通过首次在大型多喷嘴冲击式水轮机的控制中引入机组特性曲线因素、开创性地在电气调节器中采用3个CPU的系统方案和研发新型冲击式水轮机折向器控制装置等方法,研制并投运了特大型多喷嘴冲击式水轮机调速系统,取得了良好的经济效益和社会效益,能为特大型多喷嘴冲击式水轮机与调速系统的选型、设计、规范和应用提供技术支撑。     

一洞三机条件下带调压阀的混流式水轮机调节系统过渡过程计算

为编制有关技术标准和推广采用调压阀代替调压井工程措施,开展了水轮机调节系统通用仿真程序的开发：研发了描述水轮机的非线性特性的数据文件;考虑了水击模型对水轮机调节系统过渡过程的影响;计算分析时认真考虑了水轮机调速器主配压阀非线性特性的影响;特别给出了一有压隧洞向三台水轮发电机供水时的水压力数学模型。通过计算证明：水轮发电机组自动启动、空载扰动自动调节、带负荷自动调节、甩负荷自动调节工况下,只要能满足水轮机发电机组稳定运行要求,就可以采用调压阀替代调压井。