渠道運行系統(tǒng)中的PID控制數值模擬研究.pdf

1、隨著調水工程的興建，渠道作為主要的輸水方式，肩負著將水從水源地輸送到用水地的重要任務。在渠系運行過程中，由于客觀或者主觀的干擾，渠池水面會出現(xiàn)波動，這種波動會影響渠道的安全運行以及各分水口的取水穩(wěn)定。如何減小這種水面波動以確保渠道的安全運行，保證各分水口的穩(wěn)定取水，同時在操作過程中減少閘門的損耗，充分利用渠道的蓄水量，這些都是渠系自動控制需要解決的問題，必須對其做出全面的分析和研究。 本文以明渠輸水系統(tǒng)為研究對象，以明渠非恒定流

2、水力數值模擬為基礎，引入自動控制理論，針對引發(fā)輸水系統(tǒng)過渡過程的需水流量變化，構建了渠系輸水運行自動控制數學模型，研究了明渠輸水系統(tǒng)在不同控制器、不同運行方式、不同的流量變化條件下的非恒定流水力特性。本文主要內容概括如下： (1)對于下游常水位和上游常水位運行方式，基于Ziegler-Nichols參數整定法則的PID控制容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。本文提出了改進的Ziegler-Nichols參數整定法則。 (2)將現(xiàn)代控制理

3、論中基于遺傳算法整定的PID控制引入渠道控制系統(tǒng)，以便通過最少的閘門動作獲得最優(yōu)的控制效果。 (3)在渠系運行中，渠池水位下降速率如果大到一定的程度就會造成渠道襯砌的破壞，而渠池水位下降速率和需水流量變化速度及渠池長度有關。本文通過具體實例的數值模擬得出了滿足安全運行需要的流量變化速度及渠池長度。 (4)在多渠段串聯(lián)PID控制系統(tǒng)中，為了得到最優(yōu)的控制效果，本文通過遺傳算法尋優(yōu)給出了各個閘門不同的控制參數。 (5