参变量样条函数磨光法在水轮机特性曲线拟合中的应用

水轮机选型设计时,必须大量查取水轮机特性曲线,而这些曲线大多是图形曲线,使用时必须对这些水轮机特性曲线进行数字化.此外,水轮机特性曲线大多为封闭曲线,而大多数曲线拟合方法均使用分段拟合,方法复杂且效果不佳.因此,曲线拟合方法的选择就至关重要.参变量样条函数磨光法不但具有直观性,而且有较高的逼近性、光滑度、保凸性及整体性好等特点,对封闭曲线的拟合效果更为明显.据此详细研究了三次参变量样条函数磨光法的曲线拟合,进而应用于水轮机特性曲线的拟合.     

水轮机模型综合特性曲线数值处理方法研究

水轮机模型综合特性曲线的数值处理对水轮机选型、水电站优化运行及计算机仿真有着重要的作用。不同的数值处理方法得到的结果可能不同,各结果间的差别及反映的各参数间的相关关系的差异性可能造成水轮机实际运行和预估值间的不同,严重影响水轮机的安全和经济运行。为了比较不同数值处理方法的差异性及适用范围,以A858a-36. 6型水轮机为例,对其模型综合特性曲线分别进行高阶曲面拟合法、三维空间曲面插值法及BP神经网络拟合法的数值处理,并以数据处理值和真实样本值间相对误差累加值的大小作为评判基准。结果表明:这3种方法均适用于水轮机模型综合特性曲线的数值处理,但高阶曲面拟合法精度差,适用于短时间内粗略求解各参数间相关关系;三维空间曲面插值法精度最高,适用于纯图像类型或可视化问题的数据处理; BP神经网络拟合法精度在二者之间,可作为三维空间曲面插值法的补充处理,样本容量越多其精度越高。     

混流水轮机尾水管压力脉动脉似分析方法（续）

本文阐述了一种在已知模型综合特性曲线的条件下，利用数据拟合的方法来近似地计算混流式水轮机尾水管中压力脉动特性的方法。     

基于神经网络的轴流转桨式水轮机传递系数

建立水轮机数学模型是研究机组稳定性,优化机组运行的基础。工程实际中,对水轮机小扰动工况的研究多采用分段线性化模型,需要求取不同工况下水轮机的传递系数。然而,传统的求取方法计算量大,得到的传递系数数量有限且在轻载工况时误差较大。本文基于外特性法和神经网络求导,研究了轴流转桨式水轮机传递系数的计算方法。利用模型综合特性曲线、飞逸曲线以及边界条件,获取水轮机模型的原始数据,训练并得到反映水轮机流量特性和力矩特性的神经网络。对包含神经网络的数学表达式进行求导,推导传递系数的计算式,它是工况点的函数。最后,对比了该方法和曲线拟合法在一些工况点处求得的传递系数,分析了各自的特点。结果表明,本文提出的基于神经网络求导的水轮机传递系数求取方法精度较高,减少了计算量,且有利于全面的认识传递系数随工况的变化情况。     

基于MATLAB与VC＋＋的水轮机综合特性曲线处理系统研究

采用MATLAB与VC＋＋混合编程,开发了水轮机综合特性曲线数据处理系统。该系统利用VC＋＋友好的界面编程对水轮机综合特性曲线已知区域数据进行提取,使用MATLAB搜索引擎调用RBF人工神经网络库对提取数据进行拟合并结合边界约束条件对未知区域内的数据进行预测。该系统可代替许多繁琐的手工取值、非可视化编程调试工作,可提高水轮机综合特性曲线数据处理的数据精度和工作效率。     

利用AutoCAD对水轮机模型特性曲线数字化的方法

系统地介绍了如何将水轮机的模型综合特性曲线数字化,即将水轮机的模型综合特性曲线中的重要的有用的信息转换成数据,并以一定的格式储存在文件中,随时调用,提高设计效率。     

基于BP神经网络的水轮机调节系统建模与仿真

采用BP神经网络对水轮机综合特性曲线进行处理,将水轮机非线性特性转换为可用于实时仿真的力矩和流量神经网络,可避免建立水轮机特性变量间复杂的函数关系式。将其应用于水轮机调节系统的大波动过渡过程计算,可使计算更为简洁,且由于曲面是光滑的且导数连续,更容易保证计算过程的收敛。建立的机组非线性模型更贴近实际情况,仿真试验表明应用效果良好。     

轴流式水轮机轴向水推力的有限元计算

利用水轮机模型、翼型参数以及综合特性曲线所确定的边界条件和初始条件,通过有限元法求解用流函数表示的反映轴流式水轮机转轮内流动的拉普拉斯方程,进而计算轴流式机组静态轴向水推力的变化曲线,为过渡过程计算提供必需的静态原始数据.算例表明,该方法切实可行,并能达到较好的计算精度.     

大型混流式水轮机组的数学模型及仿真

在水力机组暂态过程中的数值解法可分为两类：一类是以水轮机模型静态全特性或完整综合特性曲线为基础的边界条件的数值解法，简称为外特性数值解法；另一类是以水轮机内特性解析为基础的数值解法，简称为内特性数值解法。因为以水轮机静态全特性或完整综合特性曲线是以模犁水轮机实验得到的，是在一定范围内的，通常为30％-115％，对于低负荷工况精度不好。所以外特性数值解法建立的模型不宜适用于全工况。而本文采用的内特性数值解法基于水轮机本身的物理原理建立数学模型，解决了以往拟合法不考虑动态附加量而造成的不准确性，由于对象模型是严格按照物理原则建立的，所以适用于各种运行工况和事故过程，且精度高。通过计算机仿真试验说明本文建立的数学模型可以用于水电仿真机的开发。     

基于MATLAB的水轮机特性曲线的研究

在水电站水力过渡过程计算中,水轮机边界条件通常利用水轮机特性曲线近似描述。针对水轮机特性难以用解析式表达的问题,利用NATLAB强大的数据处理功能,将水轮机模型综合特性曲线处理成空间曲面,并在此曲面中进行插值。     

混流水轮机尾水管压力脉动近似分析方法(续)

混流式水轮机尾水管中由涡带引起的压力脉动，对水轮机的稳定运行有很大影响，研究尾水管中的压力脉动规律，对指导水轮机的运行是有重要意义的。一般认为，混流式水轮机尾水管中由涡带引起的压力脉动，与尾水管进口处的水流环量有关，本文阐述了一种在已知模型综合特性曲线的条件下，利用数据拟合的方法来近似地计算混流式水轮机尾水管中压力脉动特性的方法。     

轴流转桨式水轮机特性神经网络三维建模

针对轴流转桨式水轮机复杂的非线性特性以及水力机组过渡过程仿真计算所需的水轮机流量与力矩特性难以准确描述的情况,介绍了基于BP神经网络的轴流转桨式水轮机特性建模方法：利用BP神经网络强大的非线性数值逼近功能,由已知的综合特性曲线、定桨特性曲线、飞逸特性曲线得到离散数据以及边界约束条件,建立轴流转桨式水轮机流量和力矩特性模型,对导叶小开度区、低转速区和高转速区等未知区域进行三维曲面延拓。建立导叶桨叶三维协联特性模型,以提高水轮机特性曲线数据处理的精度。     

基于输入-输出修正的水轮机特性曲线精细化模型

目前常用的水轮机特性曲线模型包括线性模型和非线性模型,它们都是根据描述水轮机内外特性的方程或试验数据得到的。然而在建模的过程中,各种误差难以避免,如模型误差、测量误差和读数误差等,可能造成预测值与实际值不相符,影响模型的精度。同时,有关水轮机特性曲线模型修正的文献较少,缺乏行之有效的方法或准则,不利于相关研究成果的实际应用。本文以水轮机神经网络模型为例,提出了基于输入-输出修正的水轮机特性曲线精细化建模方法,并验证了该方法的有效性。首先根据模型综合特性曲线和边界条件,分别建立混流式和轴流式两种机组的非线性特性曲线模型。其次利用粒子群优化算法和二次多项式逼近原理,依次对模型输入和输出参数进行修正,得到最优修正系数。最后整合原始模型和修正部分,得到水轮机特性曲线的精细化模型。试验结果表明该方法能够有效提高模型的仿真精度,对研究真实机组的非线性特性具有重要意义。     

基于遗传算法与支持向量回归的水轮机综合特性建模研究

针对水轮机复杂的非线性特性以及水轮机调节系统仿真与分析所需的水轮机流量与力矩特性难以准确描述的情况,介绍了基于遗传算法参数寻优的支持向量回归水轮机综合特性建模。由已知的综合特性曲线、飞逸特性曲线得到离散数据,向导叶小开度区和低转速区数据进行合理延拓;利用具有很强全局优化搜索能力的遗传算法寻找支持向量回归(SVR)模型的最优参数,训练获得流量和力矩特性的SVR模型。仿真结果表明,与传统的BP神经网络模型比较,所提出基于遗传算法参数寻优的支持向量回归模型具有更高的精确度。     

基于改进BP网络的轴流式水轮机调节特性仿真

为了获得水力机组在小开度、小流量工况点下非线性特性数据,利用改进BP网络与MATLAB神经网络工具箱相结合的方法,将已知的水轮机综合特性曲线数据与边界约束点相结合,经网络自动"学习"训练可获得低效区的流量延拓、力矩延拓仿真曲面。改进BP网络模型可以大大地提高水轮机综合特性曲线数据处理的效率与精度,是研究水轮机控制系统的一种新的非线性建模仿真模型。     

混流水轮机尾水管压力脉动的近似分析方法

根据水轮机基本原理，在已知模型综合特性曲线的情况下，给出一种近似计算模型混流式水轮机尾水管进口环量的方法。     

MATLAB在水轮机选型设计中的应用

从水轮机选型设计的需要出发，讨论了水轮机模型综合特性曲线数字化处理问题，应用MATLAB解决选型设计中诸如水轮机标称直径的确定、检验实验运行范围和水轮机运转综合特性曲线的绘制等问题，可将工程技术人员从繁重的查表、作图等工作中解放出来，也提高了工作效率和精确度，具有广阔的应用前景。     

混流水轮机尾水管压力脉动的近似分析方法

根据水轮机基本原理，在已知模型综合特性曲线的情况下．给出一种近似计算模型混流式水轮机尾水管进口环量的方法。     

基于VB与MATLAB的水轮机运转特性曲线绘制的研究

从自动绘制水轮机运转综合特性曲线出发,探讨了水轮机模型特性曲线的数字化的问题。采用VB和MAT-LAB结合的方法既可方便地设计出良好的用户界面,快速地对模型特性曲线进行数据采集;又可提高数据处理的精度和效率,降低成本,减少科研设计人员的工作量。     

基于objectARX的水轮机选型软件

介绍了基于objectARX开发的水轮机选型软件的主要功能和结构,软件由水轮机选型模块、模型综合特性预处理模块和水轮机数据库三部分组成,采用面向对象的开发技术,设计并实现了水轮机特性曲线类,简化了插值计算和数据维护工作.工程应用表明,该软件能极大地提高水轮机选型设计的效率.