一种水轮机调节系统的参数辨识方法

摘要

本发明公开了一种水轮机调节系统的参数辨识方法，用于在水轮机调节系统中对系统参数进行有效辨识。根据水轮机调节系统建立仿真模型，然后依据该仿真模型建立采用实际系统输出与辨识系统输出的加权误差平方和作为参数辨识的目标函数，运用本发明设计的优选方法求解目标函数得到最优控制参数。本发明设计的水轮机调节系统参数辨识方法，采用一种新型启发式优化算法优化目标函数，可以搜索到更小的目标函数值，能得到更精确的辨识参数。更精确的辨识参数使得对应的辨识系统与实际系统输出吻合较好。

主权项

一种水轮机调节系统参数辨识方法，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仿真模型，确定待辨识参数：所述的水轮机调节系统包括PID控制器、电液随动系统、引水系统、水轮机、发电机及负载；在所述水轮机调节系统中，当频率给定发生改变时，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，达到调节机组频率的目的；需要辨识的参数向量为其中k_p,k_i,k_d为PID控制器参数，T_y1和T_y为电液随动系统的两个时间常数，h_w为引水管道特征常数，T_r为水锤反射时间常数，T_a为机组惯性时间常数，e_n为发电机与水轮机自调节系数之差；步骤(2)：采集水轮机调节系统动态过程数据：对水轮机调节系统进行频率扰动试验，采集系统动态过程数据，动态过程数据包括导叶开度y_t，机组频率x；步骤(3)：建立水轮机调节系统辨识目标函数：采用实际系统输出与辨识系统输出的加权误差平方和作为参数辨识的目标函数，目标函数定义如下：$\min f_{WMSE}\left(\hat{\theta }\right)=\underset{k=1}{\overset{N_s}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{s}{\Sigma }}{w}_j{\left(y_j\right(k)-{\hat{y}}_j(k\left)\right)}^2$其中N_S为系统输出采样点数，s为系统输出个数，w＝[w₁,w₂]为权重，是待辨识参数，y_j(k)∈{y_t(k),x(k)}为实际系统输出；$\hat{y}\left(k\right)\in \{{\hat{y}}_t\left(k\right),\hat{x}\left(k\right)\}$为辨识系统输出；步骤(4)：运用启发式优化算法求解水轮机调节系统参数辨识的目标函数，得到待辨识系统参数。