河工模型尾门水位控制系统的设计与研究

为了提高河工模型试验自动控制的水平,确保试验过程的精确性,自主开发了尾门水位控制系统。通过研究尾门结构,采用尾门水位的PID调节算法,结合拉格朗日插值方法,实现了尾门水位的自动控制。恒定流和非恒定流试验结果表明:该控制系统保证了尾门水位控制的快速性和稳定性;提高了试验精度,其尾门水位控制重复精度<1 mm;该系统可使河工模型研究试验的可重复性得到提高,且提高了试验效率,节约了试验成本。     

河工模型试验目标水位突降时尾门水位的控制

针对河工模型试验过程中目标水位下降幅度过大时可能造成尾门开启过度、流速急剧增加,从而导致动床地形冲毁的现象,提出了一种尾门平稳过渡控制的方法。即在试验开始阶段,停止尾门调节器PID(proportion-integration-differentiation)控制模式,采用逐步开启尾门,直至模型水位接近目标水位后再自动转入PID调节模式。在试验过程中,目标水位降幅超过设定的正常幅度后,调节器自动将目标水位变化分解为按阶梯逐步下降的过程,阶梯的幅度和持续时间可以根据实际模型事先整定。将新方法应用到长江防洪模型供水系统,并嵌入到尾门PID调节系统中。试验表明采用这些方法后,能有效抑制目标水位降幅过大时造成尾门的超调,保证了尾门水位的平稳过渡,并且有效提高了尾门控制的平稳性和试验系统的可靠性;新方法使得水位调节平衡的时间有所增加,应根据模型的特性,选择适当的控制参数。     

河工模型试验水槽尾门控制系统设计研究

水槽是河工模型试验中不可缺少的设备。为提高试验水槽的自动控制水平，确保试验过程的准确性，通过研究尾门结构，分析尾门水位特性，采用拉格朗日插值运算和PID调节算法对栅板式尾门进行了设计研究，完成了试验水槽尾门控制系统的设计与开发，实现了尾门水位的自动控制，保证了尾门水位控制的快速性和稳定性（尾门水位控制重复误差小于1 mm）。该河工模型试验水槽尾门控制系统已在恒定流和非恒定流等多个河工模型试验中广泛应用。     

基于遗传算法的水轮发电机组模糊PID控制研究

水轮发电机组是一个复杂的非线性系统,水轮机调节系统常规PID控制不能根据水轮发电机组的动态过程自动调整PID控制参数。因此,常规PID控制很难满足高性能控制要求。结合遗传算法和模糊PID控制的优点,用模糊推理在线整定PID控制参数,利用遗传算法优化模糊PID控制系统的模糊控制规则。仿真结果表明,这是一种非常有效的控制策略,其控制品质较传统PID控制系统有很大的改善和提高。     

神经网络在调水工程水力控制优化中的应用

通过研究RBF神经网络整定PID调节器的原理，并把它应用在调水工程水力控制优化中。建立了整定水位PID调节器的控制模型，优化变速泵控制前池水位变化系统的动态品质。通过实例分析比较，表明经过整定的PID调节器，能使系统调节性能得到优化。     

智能模糊PID控制在水轮发电机组中的应用

针对水轮发电机组常规PID控制不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点，提出一种改进的智能自适应模糊PID控制系统，模糊控制器隶属函数和推理规则采用遗传算法优化，模糊推理输出在线修改PID参数，并探讨了如何整定PID参数以达到最优控制效果。仿真实验表明这是一种有效的控制策略，尤其是启停机过程及负载扰动过程比传统PID控制具有更好的鲁棒性和稳定性。     

基于BPNN-PID的风电机组桨距控制分析

变桨控制技术是风力发电机组的核心技术之一,开展对风力发电机组变桨控制方面的研究具有重要的理论和应用价值。根据风力发电机组在额定风速以上如何保持输出功率稳定和降低风轮转速波动的控制技术进行研究,在传统的变桨距控制策略基础上,提出了基于BP神经网络(Neural Network,NN)整定PID的控制策略,并在Matlab/simulink环境下对PID控制和BP神经网络控制相结合的复合控制系统进行建模与分析。对1.5MW风电机组的仿真验证了BPNN-PID算法的有效性,提出算法不仅能够解决传统PID控制器参数整定困难的问题,而且优化效率更高,可以得到优良的控制性能。     

水力发电机组的模糊神经网络参数自整定PID控制及仿真

为适应水电机组的复杂工况和高指标的控制要求，提出了一种水力发电机组的模糊神经网络参数自整定PID控制系统．即利用多层神经网络构建模糊自适应PID控制算法，通过神经网络自学习能力在线提取模糊控制规则。优化控制器隶属度函数，根据不同时刻的误差e和误差变化ec，利用模糊逻辑控制，在线自整定PID参数，进一步完善了PID控制器的性能，提高了系统的控制精度。仿真实验表明：该控制器明显地改善了控制系统的动态性能，能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有参考价值。     

基于Simulink的四相开关磁阻电机速度控制系统仿真

针对开关磁阻电机具有转矩脉动大的缺点以及电动汽车的快速启、停等的驱动要求,在MATLAB(2010Ra)Simulink仿真环境下,应用模糊PID自整定控制策略,搭建了16/12极SRM及其控制系统模型,通过对控制策略的仿真,验证了所述方案的可行性。     

基于遗传算法的水轮机模糊自适应PID调节系统控制规则

针对水轮机调节系统常规PID控制参数不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的问题，结合遗传算法与模糊PID控制，用遗传算法优化模糊自适应PID控制的模糊规则，利用模糊推理的方法求解PID参数的变化量，对PID参数进行自动整定。同时针对遗传算法寻优生成的模糊规则存在跳变和规则曲面粗糙等缺陷，在目标函数中引入光滑因子，有效解决了模糊规则跳变现象。仿真表明，该方法是寻找水轮机调节系统模糊自适应PID控制规则的一种可行方法。     

基于模糊PID参数自调整的锅炉汽包水位控制设计

在锅炉的控制系统中，维持汽包水位在一定的范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。传统的控制方式主要采用的算法多是经典的PID算法。提出了用模糊PID参数自调整控制算法实现对汽包水位进行控制的方案，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点。     

气介式超声波水位计在不同河流中的应用

气介式超声波水位计是一种非接触式水位遥测设备,通过对该设备在新疆不同河流中的应用情况对比分析和总结,得出以下结论：气介式超声波水位计在平原性河流中适用性较好;在具有陡涨陡落性质的山区性河流中使用时,水位数据精度较高,稳定性较好;在起伏度较大河流中使用,采集的数据误差较大。最后提出在具体使用过程中的注意事项。     

长输水渠道前馈控制时间研究

基于明渠非恒定渐变流理论,模拟分析了长输水渠道在不同边界条件下,闸门和分水口引发的沿程水位和流量的波动过程。模拟分析了不同闸门前馈控制时间对分水口处水位波动的影响,提出了有效降低水位波动的前馈控制时间及其计算方法。前馈控制时间根据移动波在上下游方向传播的速度计算得出。在南水北调中线京石段渠道上,应用蓄量补偿法进行了前馈控制仿真,分别使用了蓄量补偿法前馈控制时间计算公式和本文提出的前馈控制时间计算公式。计算结果表明,应用本文提出的前馈时间计算公式,能够有效降低渠道运行过程中分水口处的水位波动,达到更好的前馈控制效果。     

基于RBF神经网络的PID控制器

水位控制是工业锅炉控制系统中一个重要的环节,其控制质量的优劣直接影响到锅炉的安全和经济效益.将一种基于RBF神经网络的PID控制器应用于工业锅炉水位的控制当中,它结合了传统PID和神经网络的优点,可以在线调整得到一组最优的PID控制参数.仿真结果表明,这种控制器具有较好的适应性,控制效果得到明显改善.     

Automatic control for do and pH in the activated sludge process in a coke wastewater treatment plant

The objective of this study is to develop an automatic control system for dissolved oxygen (DO) and pH of the activated sludge process in a coke wastewater treatment plant. A discrete type autotuned proportional-integral (PI) controller using an auto-regressive exogenous (ARX) model as a process model was developed to maintain the DO concentration in aerators by controlling the speed of surface aerators. Also a nonlinear pH controller using the titration curve was used to control the pH of influent wastewater. This control system was tested in a pilot scale plant. During this pilot plant experiment, there was small deviation of pH and the electric power consumption of surface aerators was reduced up to 70% with respect to the full operation when the DO set point was 2 mg/1. For real plant operation with this system, the discrete PI controller showed good tracking for set point change. The electricity saving was more than 40% of the electricity consumption when considering surface aerators. As a result of maintaining the DO constantly at the set point by the automatic control system, the fluctuation of effluent quality was decreased and overall improvement of the effluent water quality was achieved.     

山区河流二维推移质数学模型及应用研究——以望谟河整治工程为例

为了充分利用我国西南山区丰富的水能资源,同时减少望谟河因山洪引起的高含沙水流洪涝和泥石流灾害,应用二维水流泥沙数学模型常用的控制方程式,采用有限体积法对方程进行离散,并使用"冻结法"对模型中陆地边界进行处理,建立了具有一定通用性的山区河流的二维推移质数学模型。利用建立的模型对贵州省望谟河新屯段进行了流场和推移质冲淤模拟计算,并进行了望谟河整治工程影响分析。结果表明:对于望谟河水位和河床冲淤变形验算,数值模型计算值与经验公式推算变化趋势一致,数值也较为接近;整治工程实施后望谟河沿程的水位绝大部分发生不同程度的降低,仅局部存在微小的抬高;望谟河整治后,同流量下,水位降低,流速归槽泥沙淤积减小,有利于河道防洪。     

河工模型量测与控制技术研究进展

对近年来河工模型量测与控制技术在研究进展进行回顾与评述，并介绍了作者的测控系统及其特点，对此类系统的各个主要组成部分，如流量、流速-水位测控和尾门、口门控制等进行比较归类，并简要介绍了作者最近研究成功的红外线流速传感器、分布式流速采集系统以及工控组态软件在河工模型测控系统中的应用效果。