论文部分内容阅读
渠道运行控制系统是根据渠道系统的信息来控制渠道水位、流量的基本系统。目的在于提高渠系的全面调度运行水平,改善输水效率,实现适时适量地供水,避免供水的不足与浪费,降低调度运行费用,从而达到提高水资源利用率的目的,并为用水单位提供较好的服务。 渠道闸门关启时,带来很大的回波和扰动,传感器测量误差,自然界突发事件、渠道控制模型参数变量等都会带来系统的不确定性。作者首次将鲁棒控制应用在渠道运行控制当中,旨在系统性能最大满足和不确定性的抑制之间寻求调节及优化方案。 本论文根据渠道运行系统多输入多输出、运行状况多变、特点,推导了渠道运行控制系统的数学模型。描述渠道系统的控制过程采用的是圣·维南方程,为了便于用鲁棒控制理论解决渠道运行控制问题,对圣·维南方程作了离散化和线性化的处理。离散化的方法是明渠非恒定流数值解中的插值方法,线性化方法采用的是控制论中常用的台劳级数展开方法。为了实现渠道鲁棒控制,将水流的过渡过程用状态空间方法进行描述,由于多个渠池耦合时,系统状态矩阵过大,为后面鲁棒控制的优化与计算造成困难,本文采用了基于截断的均衡模型降阶方法,从而为后面渠道鲁棒控制铺路,为了对控制过程有更清楚的了解,并用状态空间进行了仿真。 然后,本论文介绍了H∞控制思想:这种摄动系统可以理解成取自某一个集合,那么实际被控对象可以描述为一个系统集（Σ0,△Σ）。其中,Σ0是模型的理想部分成为标称系统;△Σ表示不确定性因素所构成的某个可描述集。这样,实际系统Σ可以看成是标称系统Σ0与不确定因素△Σ的集合。本论文讨论了渠系闸门驱动环节的参数摄动,着重研究了水流流量与节制闸闸孔流量系数、闸孔开度Um、上下游水位差△h之间的摄动关系,看出由于闸孔开度Um,上下游水位差的扰动而导致水流流量△h的不确定性,从而可将不确定因素分离,实施抑制手段,使流量的不确定性限制在一定的范围之内;同时本文也讨论了非参数摄动界函数的确定,各种处理系统摄动机