基于多工况时域响应的PID水轮机调速器参数优化方法

摘要

本发明公开了一种基于多工况时域响应的PID水轮机调速器参数优化方法，包括以下步骤：（1）建立水轮机调节系统模型，具体包括：PID水轮机调速器模型，水轮机-引水管道模型和发电机模型；（2）通过现场试验和参数辨识的方式求得水轮机调节系统模型参数；（3）设计基于多工况时域响应的综合适应度函数，确定优化目标为：找到最优PID控制参数，使得综合适应度函数值达到最小；（4）利用智能优化算法求取最优控制参数。该方法求取的控制参数使得系统能够在不同的工况下都保持满意的动态特性，增强了系统鲁棒性。

主权项

一种基于多工况时域响应的PID水轮机调速器参数优化方法，具体包括以下步骤：(1)在某一具体工况C_m下，根据最大超调量M、稳定时间T以及振荡次数N这三个时域响应指标，对一组给定的PID控制参数K，定义单一工况适应度函数为：$f_{C_m}\left(K\right)=a_{1}M\left(K\right)+a_{2}T\left(K\right)+a_{3}N\left(K\right)+a_4{\int }_0^{+\infty }\left|e(K,t)\right|dt---\left(1\right)$其中，系数a_i用于各个指标之间的加权，i＝1,2,3,4；函数e(·)表示频率偏差；K为PID控制器比例系数K_p、积分系数K_i和微分系数K_d构成的向量，$K\stackrel{\Delta }{=}(K_p,K_i,K_d);$t表示时间；(2)在多个工况C_m(m＝1,2,…,M)的情况下，定义PID控制参数K的综合适应度函数为：$Fit\left(K\right)=\underset{m=1,2,...,M}{max}\left\{f_{C_m}\left(K\right)\right\}---\left(2\right)$(3)确定优化目标为：找到最优PID控制参数K^*，使得综合适应度函数值达到最小，即：