摘要：为进一步提高水轮机的调节性能和控制精度,针对水轮机调节系统提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的扰动观测状态反馈控制策略。首先,对水轮机调节系统进行了建模,并设计了一种基于LMI的扰动观测状态反馈控制策略,该策略综合考虑了水轮机的运行状态及扰动观测值;然后通过LMI完成了该控制器的设计与分析;最后,为了验证所提控制策略的有效性和鲁棒性,通过仿真试验进行了测试。结果表明,与传统的控制方法相比,该扰动观测状态反馈控制策略可有效提高水轮机调节系统的响应速度、准确性和稳定性,且降低了系统对扰动的敏感性。

摘要：调压井是水电站建设的重要工程措施,本文在对带调压井的水轮机调节系统开展的计算分析中,采用流量、力矩的特征矩阵法描述水轮机特性、详细考虑了水轮机调速器非线性特性(如主配压阀速度特性、接力器开关时间整定引起的严重的非线性特性等),用实际甩负荷过渡过程算例说明调压井底孔阻尼对水轮机调节系统振荡特性的衰减、调压井内水位涌升的重要影响。

摘要：针对含死区环节和机械时滞的水轮机调节系统,研究了一种基于自耦PID控制理论的控制方法。首先,将带死区环节的时滞水轮机调节系统中时滞、死区非线性因素、不确定性以及外部扰动定义为总扰动,再通过引入虚拟控制量,将其等价映射为一个外环二阶线性扰动系统与一个内环一阶线性扰动系统的双闭环系统;其次,针对外环设计基于速度因子的自耦PD控制器,内环设计基于速度因子的自耦PI控制器;最后,在复频域分析了闭环控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器在不同工况下控制效果不仅具有良好的抗扰动鲁棒性,而且具有良好的动态品质和稳态性能。

摘要：针对水轮机调节系统在滑模控制中的抖振问题,研究基于滑模控制方法设计了水轮机调节系统的动态滑模控制器。首先建立了考虑超长引水隧洞的水轮机调节系统的数学模型,并设计了动态滑模控制器;然后通过粒子群和灰狼混合优化算法(PSOGWO)对设计的控制器参数进行了优化;最后采用设计的动态滑模控制器对水轮机调节系统进行了正弦和阶跃的轨迹追踪试验,用于评估不同控制器的优越性和有效性。仿真结果表明,设计的动态滑模控制器不仅提高了水轮机调节系统的控制性能并减少了轨迹追踪的收敛时间,而且能够显著减小滑模控制的抖振效应和轨迹追踪的误差。

摘要：针对水轮机调节系统簇发振荡的抑制问题,提出一种基于浸入与不变(immersion and invariance, I&I)原理的自适应反步滑模控制策略。首先,建立两时间尺度下的水轮机调节系统动力学模型,并分析系统的簇发振荡行为;其次,结合反步理论和基于趋近律的滑模原理设计控制器,同时,对水轮机调节系统在运行过程受到的外部扰动,引入I&I理论对扰动估计误差建立流形,通过自适应律的选取保持其吸引与不变,并采用Lyapunov稳定性理论对所提控制方法进行收敛性证明;最后,对上述控制策略进行仿真验证。结果表明,该方法能有效抑制系统的簇发振荡现象,且具有较好的扰动跟踪精度。

摘要：针对含死区环节和机械时滞的水轮机调节系统,提出了一种改进状态误差反馈控制律的自抗扰控制方法。首先,考虑电液随动系统传动过程中存在的间隙特性,建立含非线性死区环节和机械时滞的水轮机调节系统数学模型。其次,通过坐标变换将具有死区和时延特性的状态空间方程转化为可控标准化数学模型。然后,引入PID积分环节,设计新型的自抗扰控制器,消除状态误差反馈控制律处理误差信号过程中出现的抖振现象。最终,基于Lyapunov稳定性定理,分析系统误差方程,证明了扩张状态观测器的收敛性。仿真结果表明,所提控制器在不同运行工况下的控制效果均优于PID控制和传统自抗扰控制,验证了所设计控制器的有效性和优越性,具有良好的参考价值。

摘要：针对水轮机调节系统的不稳定运行会引起发电机组稳定性破坏的问题,鉴于对其要求的日益提高与其控制困难的矛盾现状,笔者以水轮机调节系统为研究对象,首先采用模块化建模方法,建立了混流式水轮机调节系统的整体非线性数学模型,并分析得到系统各状态变量存在不稳定运动。接着,为了保证系统的可靠稳定运行,基于Lyapunov稳定性理论和有限时间控制理论,笔者提出了一种新的Terminal非奇异滑模面,克服了传统Terminal滑模面的奇异性问题,为水轮机调节系统设计了Terminal滑模有限时间控制器。最后,采用Matlab进行数值模拟,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和快速性,为生产实际中水力发电机组的稳定性控制提供理论依据。

摘要：针对水轮机调节系统的非线性和结构参数时变等特点,给出了一种鲁棒稳定模糊控制器优化设计方法。利用小增益理论确保控制系统的稳定,采用范数度量模型集的界,用遗传算法优化控制器参数,使得优化后模糊控制器具有一定的稳定裕量和一定的性能指标。对一混流式水轮机组仿真控制实验结果证明所提出方法的有效性。

摘要：水轮机调节系统的性能对水电站机组的安全稳定运行起着决定性的作用,如何设计和调整水轮机调节系统的性能和特性参数,更好地改善调节性能,保证机组运行的可靠性和经济性,是一个十分重要的课题。通过采用计算机仿真手段设计了一套实用可行的测试系统,提高了数据采集和传输的实时性和准确性,为水轮机调节系统进行迅速准确地调整提供了便捷的方法。

摘要：基于麦克劳林展开公式,对水轮机调节系统(hydro-turbine governing system,HTGS)中的非线性项进行近似处理,引入Takagi-Sugeno(TS)模糊控制处理麦克劳林展开式中的非线性项,建立水轮机调节系统的TS模糊模型。基于TS模糊模型以及所定义的目标函数,设计了一种适用于水轮机调节系统的非线性模型预测控制器(nonlinear model predictive controller,NMPC)。考虑到水轮机调节系统的约束问题,引入二次规划(quadratic programming,QP),求解系统约束下的最优控制器输出。通过数值模拟评估所设计的基于二次规划的非线性模型预测控制器(quadratic programming-based nonlinear model predictive controller,QPNMPC)的性能,模拟结果表明:所设计的QPNMPC控制器能够有效地控制水轮机调节系统的输出功率,且相比于传统的PID控制器具有一定的优点。