抽水蓄能机组低水头工况分数阶PID控制及多目标优化

为提高抽水蓄能机组低水头工况下的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头分数阶PID(FOPID)控制多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机等机构非线性,建立抽水蓄能机组调节系统精细化模型。在此基础上,引入时间绝对误差积分指标(ITAE)衡量FOPID的控制性能,构造额定水头和低水头工况下机组控制品质的目标函数。进一步,提出了混合变异-邻域搜索多目标粒子群算法对所建模型进行求解。结果表明,本文提出的多目标优化策略在保证机组额定水头工况控制性能的同时提升了机组在低水头工况下的控制品质,优化结果可为机组的安全稳定运行提供决策支持。     

基于精细化模型的水泵断电工况导叶关闭规律多目标优化

为提高可逆式抽水蓄能机组水泵断电工况过渡过程动态品质,提出一种基于抽水蓄能机组精细化模型的导叶关闭规律多目标优化策略,即先建立能精确反映各水力单元水压特性的过水系统模型,采用基于改进Suter变换-BP神经网络的水泵水轮机插值求解机制保证机组转速在极端工况区(驼峰区和反"S"区)的准确求解;然后均衡考虑抽水蓄能机组水泵断电工况下转速上升率和全流道特定节点压力脉动值,提出涉及水力、机械复杂因素的多重约束条件;再将邻域搜索和混沌变异机制引入到改进引力搜索(IGSA)算法中,并对所建模型进行优化求解。仿真结果表明,该策略可为导叶关闭规律优化和水泵断电工况下机组安全稳定运行提供有效的技术指导。     

大型水电机组调节系统无模型自适应PID控制器设计

水电机组调节系统在水电发电系统中承担着能量转换的重要作用。针对水电机组运行工况复杂多变、控制困难的问题,研究无模型自适应控制（MFAC）理论,设计了一种基于紧格式动态线性化方法（CFDL）的无模型自适应PID控制器（MFAC-PID）。在此基础上,以某电站机组为对象建立其调节系统非线性仿真模型,在550、540、526 m三种水头下,进行了机组开机过渡过程仿真试验。结果表明,与PID控制相比,所设计的MFAC-PID控制器可使开机过程中机组转速超调量、转速上升时间和稳态误差值分别减小56.0%、0.6%、60.0%。此外,当机组工作水头发生变化时,MFAC和PID控制效果变差,而MFAC-PID控制器能保证良好的动态响应品质,表现出更好的自适应能力。     

基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头开机多目标优化

为提高抽水蓄能机组运行于水轮机工况时低水头开机的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽蓄机组低水头开机多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机、液压执行机构等机构非线性,建立抽蓄机组调节系统精细化模型。在此基础上,针对机组转速上升时间和转速超调量双目标,引入多目标人工羊群算法(MOASA)对两段式导叶开启规律进行多目标优化,得到Pareto最优解集,并对优化结果进行仿真试验。仿真结果表明,提出的开机规律多目标优化策略能有效地抑制机组深入反"S"区域,优化结果可为抽蓄电站的安全稳定运行提供决策支持。     

水轮发电机组改进型非线性广义预测控制器设计

为提高水轮发电机组调速器的鲁棒性和稳定性,设计了一种基于瞬时线性化模型的水轮发电机组改进型非线性广义预测控制器(JNGPC)。为了使初始状态的建模误差最小,依据机组历史运行数据,采用遗忘因子递推增广最小二乘法辨识控制系统的初始参数。在此基础上,引入一种改进广义预测控制算法,并对控制系统在每个采样时刻进行瞬时线性化,设计了一种基于控制系统CARIMA模型瞬时线性化的改进的非线性广义预测控制器。以我国某水电站为试验对象,对水轮发电机组调节系统不同水头下开机启动进行仿真试验,并与PID、FOPID、GPC控制器进行比较。结果表明,与PID、FOPID控制器相比,所设计的JNGPC能有效抑制开机启动工况下的转速振荡,具有更强的鲁棒性和稳定性;与GPC控制器相比,JNGPC具有更高的计算效率,更符合工业现场实时性要求。