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水轮机调节系统的混沌现象分析及控制 被引量:25
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作者 陈帝伊 杨朋超 +1 位作者 马孝义 孙在涛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第14期113-120,共8页
为深入研究水轮机调节系统的非线性动力学特征,分析刚性水击时水轮机调节系统非线性模型的复杂动力学特征,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图,这些特征加深了对其的认识,同时也证明该水轮机调节系统中含有混沌吸引子。为消除系... 为深入研究水轮机调节系统的非线性动力学特征,分析刚性水击时水轮机调节系统非线性模型的复杂动力学特征,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图,这些特征加深了对其的认识,同时也证明该水轮机调节系统中含有混沌吸引子。为消除系统的混沌态,基于一种滑模变结构控制方法的数学分析论证推导,将处于混沌态的水轮机调节系统先后控制到任意固定点和任意周期轨道,并用MATLAB模拟验证其有效性。结果表明:该方法能够使系统严格地跟踪参考轨道,且具有过渡时间短、过渡平稳的优点,同时也为相关水轮机调节系统混沌态的有效控制提供了借鉴。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 刚性水击 混沌 混沌控制 仿真
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混流式水轮机调节系统建模与非线性动力学分析 被引量:21
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作者 陈帝伊 郑栋 +1 位作者 马孝义 郑小贺 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第32期116-123,19,共9页
为了深入研究混流式水电站系统的稳定性问题,在简单式调压井模型基础上,考虑弹性水击效应、发电机转子二阶动态模型等因素,建立起了新的调压井单机单管混流式水轮机调节系统的非线性数学模型。通过分岔图、Poincare映射图、功率谱图、... 为了深入研究混流式水电站系统的稳定性问题,在简单式调压井模型基础上,考虑弹性水击效应、发电机转子二阶动态模型等因素,建立起了新的调压井单机单管混流式水轮机调节系统的非线性数学模型。通过分岔图、Poincare映射图、功率谱图、时域图、相轨迹图、频谱图等非线性动力学特征,分析了调速器参数变化时水轮机调节系统的非线性动力学响应,得出系统的动力学变化规律和特征,初步确定系统稳定运行的参数调节范围,为混流式水电站系统正常运行提供了理论参考。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 调压井 弹性水击 分岔 非线性动力学
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考虑饱和非线性环节的水轮机调节系统的分叉分析 被引量:15
3
作者 凌代俭 沈祖诒 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期126-131,共6页
为了深入地探索水轮机调节系统的非线性动力学特性,在小波动情况下考虑了水轮机调节系统的饱和非线性环节,建立了一个便于运用非线性分叉理论进行分析处理的微分方程组模型,利用该模型分析了PI型水轮机调节系统中的非线性动力学行为,得... 为了深入地探索水轮机调节系统的非线性动力学特性,在小波动情况下考虑了水轮机调节系统的饱和非线性环节,建立了一个便于运用非线性分叉理论进行分析处理的微分方程组模型,利用该模型分析了PI型水轮机调节系统中的非线性动力学行为,得到系统存在Hopf分叉的条件及其分叉方向,给出系统保持稳定时调节器参数之间应满足的关系,通过计算仿真了分叉点两侧系统稳定性的变化情况,验证了理论分析的结果,表明使分叉参数远离分叉点将有利于系统较快地收敛到平衡点。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 饱和非线性 HOPF分叉 稳定性
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水轮机调节系统被控对象模型辨识 被引量:10
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作者 刘昌玉 梁学磊 《水电能源科学》 2007年第2期77-79,共3页
建立了水轮机调节系统被控对象的非线性模型,用递推最小二乘法(RLS)对被控对象进行参数辨识。仿真实验证明,该模型与被控对象模型相吻合、过程简单、效果良好、易于实现编程。基于此对控制参数进行了优化,改善了系统的动态品质。具有实... 建立了水轮机调节系统被控对象的非线性模型,用递推最小二乘法(RLS)对被控对象进行参数辨识。仿真实验证明,该模型与被控对象模型相吻合、过程简单、效果良好、易于实现编程。基于此对控制参数进行了优化,改善了系统的动态品质。具有实用价值。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 水轮发电机组 辨识 递推最小二乘法 调速器
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水泵水轮机不同工况点的稳定性分析 被引量:11
5
作者 唐韧博 杨建东 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期117-122,共6页
为研究水泵水轮机特性曲线与抽水蓄能机组运行稳定性的关系,本文建立了调速器、引水系统、水轮机、发电机的传递函数,并在此基础上运用经典控制理论进行分析,找出了决定抽水蓄能机组稳定性的综合参数。选取了国内19套实际运行机组的特... 为研究水泵水轮机特性曲线与抽水蓄能机组运行稳定性的关系,本文建立了调速器、引水系统、水轮机、发电机的传递函数,并在此基础上运用经典控制理论进行分析,找出了决定抽水蓄能机组稳定性的综合参数。选取了国内19套实际运行机组的特性曲线,利用多项式拟合的数学方法,拟合了单位流量、单位力矩随开度、单位转速的变化规律表达式;通过拟合的表达式,计算了水轮机的六个传递系数,继而求出了综合参数在工作区内的变化规律,得出了不同水头下,机组特性对系统稳定性的影响,并将求得的传递系数值代入数值仿真计算,验证了结论的正确性。 展开更多
关键词 抽水蓄能机组 水轮机调节系统 水泵水轮机特性曲线 运行稳定性
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基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究 被引量:11
6
作者 郭文成 杨建东 王明疆 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期189-199,共11页
运用Hopf分岔理论对变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性进行研究。首先建立水轮机调节系统非线性数学模型,其中改进的引水系统动力方程可更准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性,据此模型进行非线性动力系统Hopf分岔的存在... 运用Hopf分岔理论对变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性进行研究。首先建立水轮机调节系统非线性数学模型,其中改进的引水系统动力方程可更准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性,据此模型进行非线性动力系统Hopf分岔的存在性、分岔方向等的分析,推导得到系统发生Hopf分岔的代数判据;然后利用代数判据绘制了系统的稳定域,并分析了系统在不同状态参数下的稳定特性;最后利用稳定域分析了变顶高尾水洞在机组负荷调整下的稳定性工作原理。结果表明:变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔是超临界的;明满流引起的水流惯性变化在机组减负荷时对系统的稳定性有利、增负荷时对系统的稳定性不利,明流段水位波动的作用对于系统的稳定性在增、减负荷下都是有利的。 展开更多
关键词 变顶高尾水洞 水轮机调节 非线性系统 稳定性 HOPF分岔
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水电机组孤网运行频率振荡及其抑制研究 被引量:9
7
作者 唐戢群 刘昌玉 +4 位作者 何雪松 沈春和 高晓光 刘肖 颜秋容 《水电能源科学》 北大核心 2016年第4期131-134,169,共5页
孤网模式下,水电机组调速系统的参数设置不合理会造成频率振荡,从而影响电网可靠运行,因此有必要对调速系统参数与孤网频率稳定性之间的关系进行研究。为此,针对孤网运行的西南某水电机组的实际情况建立了孤网系统模型,并成功仿真出真... 孤网模式下,水电机组调速系统的参数设置不合理会造成频率振荡,从而影响电网可靠运行,因此有必要对调速系统参数与孤网频率稳定性之间的关系进行研究。为此,针对孤网运行的西南某水电机组的实际情况建立了孤网系统模型,并成功仿真出真实存在的频率振荡现象。在此基础上,通过深入分析调速系统人工频率死区、永态转差系数和控制参数对孤网频率稳定性的影响,提出了参数配置建议,并用PSD-BPA软件进行了验证。结果表明,合理配置调速系统参数能显著提高水电机组对孤网频率的控制能力,增强孤网系统的稳定性。 展开更多
关键词 孤立电网 水电机组调速系统 频率振荡 稳定性 参数优化 建模仿真
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多种智能优化算法在水轮机调节系统参数辨识中的对比研究 被引量:9
8
作者 黄光斌 刘冬 +2 位作者 刘东 胡晓 肖志怀 《中国农村水利水电》 北大核心 2020年第6期193-198,204,共7页
参数辨识是系统辨识的重要内容,其方法的有效性决定了建模的最终精度。水轮机调节系统是一类复杂非线性系统,其参数会随运行工况的变化而改变。同时,实际测量信号受环境的影响而夹杂着噪声等无关信息,这将增加参数辨识的难度。因此,对... 参数辨识是系统辨识的重要内容,其方法的有效性决定了建模的最终精度。水轮机调节系统是一类复杂非线性系统,其参数会随运行工况的变化而改变。同时,实际测量信号受环境的影响而夹杂着噪声等无关信息,这将增加参数辨识的难度。因此,对于不同工况和测试条件,参数辨识方法的适用性和精度,以及参数的可辨识性值得进一步研究。以国网水口电站机组为研究对象,基于多种智能优化算法并考虑多种试验工况,对比研究了在不同辨识场景下各辨识算法的有效性和精度,以及参数的可辨识性。结果表明,生物地理学优化算法在各种辨识条件下均具有较好且稳定的性能。 展开更多
关键词 智能优化算法 参数辨识 水轮机调节系统 功率模式 空载模式
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随机转速波动下水轮机调节系统动力稳定性 被引量:9
9
作者 许贝贝 陈帝伊 +1 位作者 张浩 李欢欢 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期226-231,共6页
随着风力发电并网容量的迅速增加,电网随机波动性逐渐增强;电网随机波动过大必然会破坏水电机组运行的稳定性。为了深入研究随机转速波动下水力发电机组稳定性,考虑电网随机波速扰动影响,建立了新水轮机调节系统随机动力学模型。基于多... 随着风力发电并网容量的迅速增加,电网随机波动性逐渐增强;电网随机波动过大必然会破坏水电机组运行的稳定性。为了深入研究随机转速波动下水力发电机组稳定性,考虑电网随机波速扰动影响,建立了新水轮机调节系统随机动力学模型。基于多项式逼近法,将系统随机动力学模型转化为其等价确定性系统,通过数值实验研究出随机系统与原系统动力行为相似性和区别性,探究了不同随机强度下调速器参数变化时系统动力行为的演化过程,初步揭示了随着随机强度变化时水力发电机组参数稳定域的变化特征和规律,为水电站系统稳定运行提供理论依据。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 随机激励 波速扰动 动力稳定性
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水轮机调节系统的Terminal滑模控制 被引量:9
10
作者 王斌 李正永 +1 位作者 李飞 朱德兰 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期103-111,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 水利水电工程 水轮机调节系统 建模 TERMINAL滑模 有限时间控制
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基于MATLAB/SIMULINK的水轮机调节系统寻优 被引量:8
11
作者 马秀玲 陈启卷 姜胜 《中国农村水利水电》 北大核心 2006年第2期104-106,共3页
介绍了一种在MATLAB/SIMULINK环境下根据ITAE指标对水轮机调节系统实施寻优的新方法。该方法通过M文件修改调节器参数并调用水轮机调节系统的SIMULINK模型在该参数下进行仿真计算得到对应过渡过程的ITAE指标值,最后根据最小化原则对这... 介绍了一种在MATLAB/SIMULINK环境下根据ITAE指标对水轮机调节系统实施寻优的新方法。该方法通过M文件修改调节器参数并调用水轮机调节系统的SIMULINK模型在该参数下进行仿真计算得到对应过渡过程的ITAE指标值,最后根据最小化原则对这些指标值进行比较从而得到最优的调节器参数。结合了M文件编程调试方便和SIMULINK易于构建复杂模型的优点,并具有模块化的设计特征,其中水轮机调节系统的SIMULINK模型具有很强的开放性和可移植性,能够适应水电机组的特点。仿真实验表明M文件和SIMULINK的交互式仿真,是灵活有效的。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 MATLAB ITAE 寻优 SIMULINK 仿真
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水轮机调节系统的模糊神经控制 被引量:8
12
作者 蔡维由 刘海锋 +3 位作者 陈光大 程远楚 曹玉胜 潘峰 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2003年第2期45-49,共5页
水轮机调节系统的被控对象是一个时变、非线性和含非最小相位环节的复杂系统,为了寻求一种好的控制算法来提高控制系统性能,提出了3种改进后的模糊神经控制,即比例积分智能权函数模糊控制、定增益单神经元PSD控制和定增益单神经元智能... 水轮机调节系统的被控对象是一个时变、非线性和含非最小相位环节的复杂系统,为了寻求一种好的控制算法来提高控制系统性能,提出了3种改进后的模糊神经控制,即比例积分智能权函数模糊控制、定增益单神经元PSD控制和定增益单神经元智能权函数神经模糊复合控制。仿真分析表明:比例积分智能权函数模糊控制和定增益单神经元PSD控制既有较快的响应速度,又能实现无差调节特性;定增益单神经元智能权函数神经模糊复合控制既有快速的响应速度,又有良好的稳态特性和动态特性,同时鲁棒性好。它们均优于常规PID控制。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 权函数 模糊控制 神经控制
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新型FNNS控制策略在水轮机调节系统中的应用 被引量:3
13
作者 廖忠 吕树清 《江西水利科技》 2001年第4期203-207,共5页
针对水轮机调节系统非线性、结构参数变化范围较大等特点 ,提出了一种新型水轮机调节控制策略—FNNS(模糊神经网络系统 )与变参数控制相结合的智能控制系统 仿真研究表明 ,该系统能适应水轮机调节系统结构。
关键词 新型FNNS 水轮机 调节系统 仿真 模糊神经网络系统
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PID算法对水轮机调节系统的稳定域影响 被引量:5
14
作者 南海鹏 贾嵘 邵文权 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期17-23,共7页
本文提出一种改进的水轮机微机调速器PID控制算法,并建立了采用原始PID算法和改进PID算法的水轮机调节系统的离散数学模型,给出了调节系统的稳定域边界控制方程,并对两种PID算法的调节系统稳定域进行了分析比较。结果表明,改进PID算法... 本文提出一种改进的水轮机微机调速器PID控制算法,并建立了采用原始PID算法和改进PID算法的水轮机调节系统的离散数学模型,给出了调节系统的稳定域边界控制方程,并对两种PID算法的调节系统稳定域进行了分析比较。结果表明,改进PID算法消除了延时环节引起的误差,比原始PID算法的精度高,运算速度快;采用改进PID算法较采用原始PID算法的调节系统稳定域大。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 稳定域 PID算法 边界控制方程
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水电机组轴系-调速耦合系统动态特性分析
15
作者 时有松 张舸 +3 位作者 程建 李银斌 张东峰 郑阳 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期97-111,共15页
水电机组轴系-调速耦合系统动态特性尚未揭示,制约机组调节优化控制。为此,建立了水电机组不同运行模式轴系-调速耦合系统非线性数学模型,研究分析了耦合系统的非线性动态响应特性。首先,采用Hopf分岔理论分析调速系统稳定域和分岔特性... 水电机组轴系-调速耦合系统动态特性尚未揭示,制约机组调节优化控制。为此,建立了水电机组不同运行模式轴系-调速耦合系统非线性数学模型,研究分析了耦合系统的非线性动态响应特性。首先,采用Hopf分岔理论分析调速系统稳定域和分岔特性。进一步,仿真分析机组不同运行模式轴系-调速耦合系统的时频动态响应特性。结果表明:机组孤网和并网运行调速系统均存在超临界Hopf分岔,机组并网模式调速器参数稳定域较孤网模式增大。机组并网模式调速系统机组、电网频率动态响应存在多频特性,轴系振动会引发调压室水位动态响应超超低频振荡。并网与孤网模式相比并网模式系统动态响应超调量增大,调节时间缩短。机组孤网和并网运行轴系振动均为多频拟周期振动,但孤网模式轴系振动特性更复杂。 展开更多
关键词 水电机组 调压室 电网 轴系 调速系统 动态特性
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水电站过渡过程研究历史及现状综述 被引量:6
16
作者 王洋 王玲花 《吉林水利》 2014年第9期29-33,共5页
本文论述了研究水电站过渡过程的实用价值以及国内外发展历程,总结了国内外研究成果和发展现状,并罗列了目前尚未解决的一些问题,对未来的研究趋势作出了展望。
关键词 水轮机调节系统 过渡过程 研究历程 现状 展望 综述
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基于黏菌优化算法的水轮机调节系统控制参数优化研究
17
作者 李青珏 王淑青 邹屹东 《水电能源科学》 北大核心 2024年第7期188-192,159,共6页
为改善水轮机调节系统的控制性能,基于等效电路法建立了全流道引水系统数学模型,结合水轮机、发电机及调速器模型构建水轮机调节系统的整体模型。在此基础上,引入黏菌优化算法对水轮机调速器PID参数实施优化。最后,在不同工况下进行仿真... 为改善水轮机调节系统的控制性能,基于等效电路法建立了全流道引水系统数学模型,结合水轮机、发电机及调速器模型构建水轮机调节系统的整体模型。在此基础上,引入黏菌优化算法对水轮机调速器PID参数实施优化。最后,在不同工况下进行仿真,仿真结果表明,SMA算法收敛速度快,寻优能力强,基于此算法的调速器使水轮机调节系统具有更好的动态稳定性,研究结果为实际工程应用提供了参考。 展开更多
关键词 SMA算法 水轮机调速系统 等效电路法 控制参数优化
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水力发电灵活性对混合电力系统的调节影响 被引量:4
18
作者 李欢欢 陈帝伊 许贝贝 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期157-163,共7页
鉴于风功率的随机性造成电网净负荷在多时间尺度上波动的特点,从时-频角度出发,基于风-水联合发电仿真模型,采用形态学滤波方法提取了风-水联合发电系统中净负荷的高、中、低频信息,通过建立的灵活性评价指标有效反映电力系统的上行和... 鉴于风功率的随机性造成电网净负荷在多时间尺度上波动的特点,从时-频角度出发,基于风-水联合发电仿真模型,采用形态学滤波方法提取了风-水联合发电系统中净负荷的高、中、低频信息,通过建立的灵活性评价指标有效反映电力系统的上行和下行灵活性的供需关系.同时,为解决系统灵活性不足的问题,研究了风电渗透比例和水电机组备用接入比例对改善系统灵活性的影响规律,确定了最适宜的风电渗透比例和备用接入比例.研究显示:风-水联合系统在中、低频尺度上只存在下行灵活性不足的问题,其灵活性不足容量在49%风电渗透比例下最大可达4.961 MW;而在高频尺度上同时存在上、下行灵活性不足的运行风险,相应的上、下行灵活性不足容量最大可达0.1252 MW和4.2791 MW.此外,针对文中互补发电系统,其最适宜的水电备用接入比例为85%. 展开更多
关键词 水轮机调节系统 风力发电系统 水电备用容量 灵活性 多时间尺度
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水轮机调节系统计算机仿真研究 被引量:5
19
作者 陆桂明 邓磊 沈祖诒 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2005年第7期110-113,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 水轮机调节系统 仿真 特性参数
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基于改进粒子群算法的水轮机调节系统分数阶PIλDμ控制器设计 被引量:5
20
作者 曹春建 张德虎 +2 位作者 刘莹莹 杨晓春 胡飞 《中国农村水利水电》 北大核心 2013年第11期96-101,105,共7页
为提高水轮机调节系统动态调节品质,建立了计入弹性水击效应的水轮机调节系统非线性模型,并据此提出一种基于改进粒子群算法的分数阶PIλDμ(fractional-order PID,FOPID)控制器设计方法。该方法以基于最优参数(b=5.387 8,d=0.752 6)的... 为提高水轮机调节系统动态调节品质,建立了计入弹性水击效应的水轮机调节系统非线性模型,并据此提出一种基于改进粒子群算法的分数阶PIλDμ(fractional-order PID,FOPID)控制器设计方法。该方法以基于最优参数(b=5.387 8,d=0.752 6)的改进Oustaloup滤波算法构建FOPID控制器,并利用融合有参数自适应调整策略及基于改进Tent映射的变尺度混沌局部搜索的改进粒子群算法(improved adaptive chaos PSO,IACPSO)对FOPID控制器参数进行优化选择。仿真结果表明,与Oustaloup算法及基于推荐参数(b=10,d=9)的改进Oustaloup算法相比,基于最优参数的改进Oustaloup算法对任意阶次的分数阶微分算子均具有更高的逼近精度,更宽的理想拟合频域段;提出的IACPSO算法求解精度高、稳定性好、收敛速度快,经其优化后的FOPID控制器对负荷扰动的抑制能力要明显优于其他FOPID/PID控制器,并对系统参数变化具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 轮机调节系统 分数阶PIλDμ控制器 改进Oustaloup滤波算法 粒子群优化算法Tent映射 变尺度
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