发明名称 一种水轮机调节系统控制参数的优选方法
摘要 本发明公开了一种水轮机调节系统控制参数的优选方法,用于在水轮机调节系统中对PID控制参数进行优选。根据水轮机调节系统建立模型,然后依据该仿真系统建立以PID控制器控制参数为优化变量的目标函数,运用本发明设计的优选方法求解目标函数得到最优PID控制参数。本发明设计的水轮机调节系统控制参数的优选方法,采用一种新型启发式优化算法优化目标函数,能搜索到更优的目标函数值,得到的解代表更优的PID控制参数。更优的PID控制参数能使水轮机调节系统频率偏差更小,调节速度更快,系统响应曲线更加光滑,系统调节品质更高。
申请公布号 CN105425612A 申请公布日期 2016.03.23
申请号 CN201510760877.5 申请日期 2015.11.10
申请人 华中科技大学 发明人 李超顺;赵志高;汪赞斌;李如海;杨兴昭
分类号 G05B17/02(2006.01)I 主分类号 G05B17/02(2006.01)I
代理机构 华中科技大学专利中心 42201 代理人 曹葆青
主权项 一种水轮机调节系统控制参数的优选方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤(1):建立水轮机调节系统的仿真模型;所述水轮机调节系统包括PID控制器、电液随动系统、引水系统与水轮机、发电机及负载;其中,电液随动系统、引水系统与水轮机、发电机及负载构成控制对象,由PID控制器进行调节控制,PID控制器根据机组频率偏差产生调节控制信号驱动电液随动系统,改变水轮机导叶开度,水轮机进口流量随之发生改变,在水轮机导叶开度改变瞬间,引水系统中发生水锤现象,导致水轮机蜗壳压力发生变化;水轮机进口流量和蜗壳压力的变化,会使水轮机力矩发生改变,从而使水轮机力矩与发电机的负载阻力矩产生差值,发电机转速随之发生变化,转速改变同步地调节了频率大小,调节机组频率;步骤(2):建立上述水轮机调节系统的控制参数优化目标函数,采用时间误差绝对值积分(Integral Time Absolute Error,ITAE)指标作为控制参数优化的目标函数,目标函数定义为:<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>min</mi><mi> </mi><msub><mi>f</mi><mrow><mi>I</mi><mi>T</mi><mi>A</mi><mi>E</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>K</mi><mi>P</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mi>I</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>K</mi><mi>D</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Sigma;</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><msub><mi>N</mi><mi>s</mi></msub></munderover><mi>T</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mo>|</mo><mrow><mo>(</mo><mi>c</mi><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo><mo>-</mo><mi>x</mi><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000843121580000011.GIF" wi="1027" he="150" /></maths>其中,优化变量K<sub>P</sub>、K<sub>I</sub>和K<sub>D</sub>分别为比例、积分和微分增益,c(k)为频率扰动值,x为机组频率响应,是水轮机调节系统输出,N<sub>s</sub>为采样点数,T(k)为时间序列;步骤(3):运用启发式优化算法求解步骤(2)中目标函数,获得最优控制参数。
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