水電機組先進控制方法研究及應用.pdf

1、本文結合東北電力集團兩項科技項目——“自適應預測控制技術在水電廠微機調速系統(tǒng)的應用研究”及“水輪發(fā)電機組自動發(fā)電控制工況下水輪機導葉抖動問題的研究”，以水電機組控制問題為應用背景，研究了水電機組的建模及單機、多機水輪機調節(jié)系統(tǒng)控制問題。本文主要工作如下： 針對水輪發(fā)電機組復雜動態(tài)特征，提出一種動態(tài)遞歸模糊神經網絡結構，并將其用于解決水輪發(fā)電機組的建模問題。通過在網絡規(guī)則層引入乘積運算使得復雜模糊規(guī)則提取變得容易，模糊推理功能易于

2、實現(xiàn)，網絡具有模型參數少，收斂速度快，魯棒性強的特點。提出的方法能克服基于反向誤差傳播的靜態(tài)網絡辯識動態(tài)系統(tǒng)的局限性，準確地辨識水輪發(fā)電機組的動態(tài)特性。 針對軸流轉漿式水輪機特點，提出一種雙調節(jié)水輪機的優(yōu)化控制方法，該方法基于狀態(tài)反饋H盛制理論，利用求取線性矩陣不等式完成系統(tǒng)優(yōu)化控制設計。它可以使得在擾動下水輪發(fā)電機組導葉和漿葉的位置按照各自的優(yōu)化控制規(guī)律進行調整，從而使水力過渡過程達到優(yōu)化。 針對自動發(fā)電控制工況下的水

3、電機組具有不匹配內聯(lián)及不確定性，提出一種分散魯棒控制策略。分散控制器設計采用兩步方法，可以較好地利用系統(tǒng)的內聯(lián)性，并且考慮通常在魯棒分散控制研究中很少用到的不匹配及不確定性。通過設計可以使處于自動發(fā)電控制工況下的水電機組按照各自優(yōu)化控制策略完成控制。 針對非線性條件下具有水力聯(lián)系的水輪發(fā)電機組是一個復雜的傾向于不穩(wěn)定和抖動的非線性系統(tǒng)的特點，首先提出了具有水力聯(lián)系機組非線性動態(tài)模型，并在模型基礎上設計了一種自適應模糊控制器。建立

4、的模型可以較好的表達具有水力聯(lián)系機組的可建模與不易建模特性；設計的自適應模糊控制器可以保證機組正常運行并對機組的狀態(tài)進行補償；并行運算方式可以使控制器取代數臺獨立分布于每臺機組的常規(guī)PID水輪機調速器。 對水電機組的智能控制方法進行了研究，首先提出了一種基于狀態(tài)因子模糊-PID復合控制策略，該方法將常規(guī)PID控制與模糊控制相結合，這樣既保持了PID控制穩(wěn)定誤差小、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，也具有模糊控制自適應和調節(jié)速度快的特點。狀態(tài)因子作