勤俭节约建设具有现代水平的水轮机调节教学实验室

勤俭节约建设具有现代水平的水轮机调节教学实验室（吴甲铨，蔡维由，陈光大）关键词：水轮机调节，实验室，特点，能力，体会《水轮机调节》是水动专业主要专业课之一，加强实践和实验环节是提高该专业课教学质量的重要方面。但在十年前，除先后购置的两台机液调速器能作...     

PID算法对水轮机调节系统的稳定域影响

本文提出一种改进的水轮机微机调速器PID控制算法,并建立了采用原始PID算法和改进PID算法的水轮机调节系统的离散数学模型,给出了调节系统的稳定域边界控制方程,并对两种PID算法的调节系统稳定域进行了分析比较。结果表明,改进PID算法消除了延时环节引起的误差,比原始PID算法的精度高,运算速度快;采用改进PID算法较采用原始PID算法的调节系统稳定域大。     

基于改进矩阵束算法的水轮机控制系统参数辨识

水轮机控制系统参数的准确直接影响到水轮机调节系统的动态特性和电力系统的稳定性,鉴于传统的矩阵束算法在有噪声的情况下系统参数辨识效果不理想,提出了基于改进矩阵束算法的水轮机控制系统参数辨识方法。该方法将输出信号构造为Hankel矩阵,运用奇异值分解和矩阵的低秩近似等方法抑制了噪声的干扰,通过对系统特征根和留数进行分析达到对水轮机控制系统进行参数辨识的目的,并与参数辨识中常用的prony算法进行对比。结果表明,该方法不仅辨识精度较高,而且有较强的噪声抑制能力,更适合应用于工程实践。     

对微机型水轮机调速器的一点探讨

仅半个世纪，水轮机调速器就已经历了机械式、电子管式、晶体管式、集成电路式的各个阶段，发展到今天的数字式微机型调速器。微机型水轮机调速器是以微型计算机和现代控制理论为基础而设计的一类新型的调速控制器，包括能实现全部调节规律和控制功能的电子调节器，以及只有随动放大功能的电液随动装置。本文将对微机型调速器作一些探讨。1微机型水轮机调速器调节原理水轮机调节系统由调速器和调节对象组成，调节对象包括水轮机、引水系统、发电机和电网。该系统的示意方框图如图1。图1水轮机调节系统闭环示意方框图从图l看出，当外负荷m。…     

水轮机调节系统非线性扰动解耦控制

该文针对水轮机调节系统非线性、时变、非最小相位的特点，采用微分几何非线性控制理论中的扰动解耦控制方法，设计了水轮机调节系统的非线性扰动解耦控制策略。在新控制策略中，除了机组转速偏差外，接力器行程偏差和有压引水系统水压力的变化也是控制信号的一部分。仿真结果表明该控制策略能有效的改善水轮机调节系统的动态性能，增强其鲁棒性和抗强干扰的能力。     

水位调节模式下水轮机调节系统调节参数最优配置

本文在建立水位调节模式下的水轮机调节系统数学模型的基础上，采用基于最优状态调节器的综合主导极点配置方法，对水轮机调节系统在该模式下的极点进行最优配置，得出了调节对象与调节参数之间的最优函数关系。利用正交试验法，得出了研究对象在水位扰动工况下的调节参数的最优整定公式。仿真表明，利用该公式配置调节参数，可得到满意的动态性能。     

基于线性与非线性模型的水轮机调速器PID参数优化比较

分别推导出了基于线性模型和非线性模型的水轮机调节系统闭环比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制的微分方程。以水轮发电机组转速偏差相对值的时间乘误差绝对值积分指标作为粒子群优化算法的适应度函数,分别实现了采用这2种不同数学模型的水轮机调速器PID参数的优化设计。计算结果表明,PSO优化算法对于非线性系统控制参数的优化设计是一种有效的方法;采用不同数学模型的水轮机调节系统,其PID参数的优化结果是不同的;水轮机调节系统采用非线性模型时的优化结果相对较好。     

水轮机智能调速系统数学模型仿真及参数辨识

为建立与电网稳定计算有关的水轮机调速系统数学模型及模型参数测量辨识,提出一种基于自适应人工鱼群-神经网络技术并适用于水轮机调速系统控制的新技术,建立智能调速系统数学模型,使之符合实际调节及微机优化控制。分析了该模型组成部分的传递函数,提出采用自适应人工鱼群算法来弥补人工鱼群和神经网络算法的不足,阐述了自适应人工鱼群算法-神经网络优化器的算法。给出了自适应人工鱼群优化算法参数辨识算法设计和实现步骤。利用Matlab和自适应人工鱼群算法进行模型参数辨识,对一次调频和二次调节试验过程进行仿真并与实测对比。结果表明,仿真值与实测值相当接近,所研制的自适应人工鱼群-神经网络优化器,达到了优化PID调节器控制输出量的目标;所建立的调速系统数学模型真实地反映调速系统在机组并网工况下的调节特性,说明该方法原理正确,可用于优化控制。     

水轮机微机调速器的研究

本文提出了一种以ＳＴＤ总线ＭＣＳ—５１ＣＰＵ模板为核心构成的微机电液控制水轮机调速器。该装置具有结构紧凑、组态灵活、可靠性高、通用性强等特点，试验结果表明，这种水轮机调速器调节性能稳定，静态、动态特性指标优良，抗干扰能力强，能满足水电站水轮机调节的各种要求。     

基于Simulink的水电机组模块化建模与仿真

采用MATLAB/Simulink作为仿真平台，重点建立了引水系统和水轮机模型，构建了水电机组整体动态仿真模型。通过仿真实验与现场试验相比较，分别推导出适用于大波动和小波动过渡过程仿真的水轮机调节系统模型，验证了仿真模型和算法的正确性，体现了模块化建模在水电站仿真计算中的优势。     

在线辨识及数字调节器设计

本文以水轮机调速器为例，讨论了非线性系统在线参数辨识及数字调节器参数自整定的一种方法，推导出参数辨识算法，最后通过计算机仿真展示了这种自适应数字调速器在不同工况点的调节性能，并与传统水轮机调速器的性能作了比较。     

基于协同进化算法的水轮机模糊PID调节系统模糊规则的研究

针对目前水轮机调节系统模糊PID控制缺乏有效的模糊规则的问题,通过协同进化算法优化不同工况下水轮机模糊PID控制的模糊规则和模糊PID算法中的三个比例因子,同时为了避免优化得到的模糊规则之间发生跳变,在目标函数中引入光滑因子,使各工况的模糊规则有规律可寻,从而在此基础上寻找出适合于水轮机调节系统不同工况的一组通用的有效模糊规则。仿真表明,本文提出的优化方法是可行的,寻找出的通用模糊规则能使不同工况下水轮机调节系统的模糊PID控制性能均优于常规PID控制。     

水轮机调速器的PID调节规律

本文根据水轮机调节系统的特点分析了PID调节规律在水轮机调速器中的具体应用及PID参数的选择，指出现代水轮机调速器中的主导调节规律还是PID调节。     

基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调速器研究

针对水轮机常规PID调速器不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点,提出一种新的基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调节方法。该方法根据水轮机模型综合特性曲线划分水轮机工况,采用一种改进遗传算法对水轮机的不同工况求取最优调节参数,利用神经网络做到运行工况与最优参数间的平滑切换。经过仿真表明,该控制方法具有良好的静态和动态性能,并具有很强的鲁棒性。     

基于遗传算法的水轮机调节系统最优参数整定

目前水轮机调节系统PID参数整定一般都是根据经验公式或现场反复试验获取,它往往不易获得最佳参数。文中应用遗传算法整定水轮机调节系统最优调节参数,避免了采用单纯形法容易陷入局部极小值的缺陷,且没有连续性和可微的限制,算法简单,同时,获得的调节参数优于根据传统公式整定的调节参数,性能指标良好,具有广泛的推广使用价值。     

水轮机调节系统离散化对稳定域的影响

本文在建立水轮机离散系统通用数学模型的基础上，给出了离散调节系统的稳定域边界控制方程，并通过与水轮机连续调节系统稳定域的对比，分析了水轮机调节系统离散化对稳定域的影响，得到离散调节系统稳定域的变化规律，以及调节系统参数变化对此变化规律的影响。     

基于二次型性能指标的水轮机调速器调节参数优化计算

提出了一种直接在调节参数多维空间寻优的算法，并讨论了优化计算中的几个有关问题。理论研究与仿真计算表明，所提出的方法对水轮机调节系统是有效的，不仅能够使调节过程满足广义二次型性能指标的最优，而立易于考虑对水压波动的限制。     

基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调速器研究

针对水轮机常规PID调速器不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点,提出一种新的基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调节方法.该方法根据水轮机模型综合特性曲线划分水轮机工况,采用一种改进遗传算法对水轮机的不同工况求取最优调节参数,利用神经网络做到运行工况与最优参数间的平滑切换.经过仿真表明,该控制方法具有良好的静态和动态性能,并具有很强的鲁棒性.     

水轮机调节系统的混沌现象分析及控制

为深入研究水轮机调节系统的非线性动力学特征,分析刚性水击时水轮机调节系统非线性模型的复杂动力学特征,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图,这些特征加深了对其的认识,同时也证明该水轮机调节系统中含有混沌吸引子.为消除系统的混沌态,基于一种滑模变结构控制方法的数学分析论证推导,将处于混沌态的水轮机调节系统先后控制到任意固定点和任意周期轨道,并用MATLAB模拟验证其有效性.结果表明:该方法能够使系统严格地跟踪参考轨道,且具有过渡时间短、过渡平稳的优点,同时也为相关水轮机调节系统混沌态的有效控制提供了借鉴.     

水轮机调速器改进型控制结构结合增量式PID算法的功率调节及一次调频的实现

针对现有调速器功率调节的参数通用性低,难以满足不同工况下功率调节和一次调频要求的问题,本文提出了一种改进型功率调节控制结构,幵在此基础上采用功率偏差增量式PID算法,建立了新的水轮机调速器功率调节模型。电站投运结果表明该方法参数调整方便,通用性强,能够较好的满足水力发电厂关于功率调节及功率模式下一次调频的要求。