水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制.pdf

1、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是集水力激勵(lì)、機(jī)械系統(tǒng)、電力負(fù)荷以及控制系統(tǒng)為一體的系統(tǒng)。在水電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部分相互耦合，相互影響，因此該系統(tǒng)實(shí)質(zhì)為一個(gè)復(fù)雜的非線性時(shí)變系統(tǒng)。而由于傳統(tǒng)控制方法的局限性使得水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制難以有良好的控制品質(zhì)。另外，隨著水電能源被大力開發(fā)，水電站規(guī)模越來越大，水力機(jī)械機(jī)組容量也不斷提升，若控制方法不能快速有效的控制系統(tǒng)使之穩(wěn)定，那么這將會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，甚至嚴(yán)重影響水電站的安全運(yùn)行。綜合上述原因，研

2、究水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)新的先進(jìn)性控制方法非常有必要。本論文分析討論了六維非線性水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三種預(yù)測控制算法。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)針對水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)非線性特性，建立水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)精確Taksgi-Sugeno(T-S)模糊模型，基于上述水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)T-S模糊模型提出非線性水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)T-S動(dòng)態(tài)矩陣控制方法(T-S-DMC)，結(jié)合Lyapunov穩(wěn)定性定理，證明方法的有效性?？紤]水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中受擾動(dòng)影響，研

3、究該控制方法的抗干擾能力;考慮在生產(chǎn)實(shí)踐中，水輪發(fā)電系統(tǒng)需要跟蹤某一狀態(tài)，討論水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在該控制器作用下對某一指定狀態(tài)的跟蹤性能;進(jìn)一步與傳統(tǒng)PID控制方法比較，突出水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模糊動(dòng)態(tài)矩陣控制算法良好魯棒性、快速性與優(yōu)越性。
　　(2)考慮傳統(tǒng)PID控制方法對水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)這種復(fù)雜非線性、時(shí)變、強(qiáng)耦合系統(tǒng)控制效果不理想，而動(dòng)態(tài)矩陣控制(dynamic matrix control，DMC)算法能夠較好的控制時(shí)變、強(qiáng)耦合系統(tǒng)

4、。因此結(jié)合DMC算法的優(yōu)勢與傳統(tǒng)PID控制器參數(shù)少、結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施的特點(diǎn)，提出一種適合于本文中六維非線性水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)矩陣PID(DMC-PID)控制方法，并通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新控制方法的控制效果，進(jìn)一步討論該控制方法的抗干擾能力、跟蹤性能等控制品質(zhì)。另外，將所提出的DMC-PID控制算法拓展到一類一階純滯后慣性系統(tǒng)，討論該控制算法對其控制的有效性，并與傳統(tǒng)PID控制方法對比，分析討論兩種控制方法對水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣。

5、
　　(3)研究適用于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的模型算法控制(model algorithmic control,MAC)方法，通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法有效性。同時(shí)考慮水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中受擾動(dòng)影響，研究該控制方法的抗干擾能力;考慮生產(chǎn)實(shí)踐中，水力發(fā)電系統(tǒng)需要跟蹤某一狀態(tài)，討論水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在該控制器作用下對某一指定狀態(tài)的跟蹤性能;進(jìn)一步地對比傳統(tǒng)PID控制，討論兩種控制算法的優(yōu)劣。
　　通過上述研究分析討論，結(jié)果表明本畢業(yè)論文中所