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水轮机调节系统辨识及参数优化

作　者: 王腾
导　师: 袁晓辉
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 水轮机调节系统系统辨识参数优化人机交互界面
分类号: TV734
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

当今世界科技飞速发展，世界各国对于能源的竞争愈发激烈，作为工业发展的支柱，水电能源是其中极其重要的一环。水力资源清洁、无污染、可持续利用、不会枯竭、成本低、效益高、对生态环境影响最小，并且我国水资源蕴藏丰富，根据国家发改委于2005年11月发布的全国水力资源复查结果，我国大陆水力资源理论储量为6.94亿千瓦，居世界第一位。目前我国对水力资源的开发利用还远远不够，进一步利用已有的水力资源产生更多的电能，来支持我国的现代化建设，仍然很有必要。本文在研究和分析水轮机调节系统结构特点的基础上，在科研仿真软件MATLAB中的simulink平台上搭建了水轮机调节系统的仿真模型。然后对整个水轮机调节系统进行参数辨识，采用实测和静动态实验相结合的方法确定PID微机调速器的三个控制参数，通过MATLAB中的最小二乘算法函数来辨识被控对象环节的参数，最终得到整个水轮机调节系统的参数模型结构。得到系统的辨识模型之后，需要对PID调速器的三个控制参数进行优化，因为这三个参数不仅直接影响工业系统的控制效果，并且和安全、经济运行有非常密切的关系。本文采用基于标准遗传算法的改进型遗传算法对PID微机调速器的三个控制参数进行优化，同时结合水轮机调节系统的特点，参考水电站水轮机组的实际运行状况来设计目标函数和交叉、变异参数。优化得到PID调速器三个控制参数以后，将其代入水轮机调节系统的调速器中，在simulink中与原系统的输出响应进行比较，验证优化后参数的有效性，看是否有效地提升了系统的性能。最后，本文基于MATLAB中的GUIDE(Graphical User Interface DevelopmentEnvironment)平台，设计了一个水轮机调节系统人机交互界面。这个界面可以实现水轮机调节系统的运行仿真、系统辨识及PID微机调速器参数优化等功能，将本文的研究内容和解决问题的方法更加直接地展示给读者。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 水轮机调节系统的任务  9-10
  1.3 水轮机调节系统的工作原理  10-11
  1.4 水轮机调节系统的建模分析研究现状  11-12
  1.5 主要内容与章节安排  12-14
2 水轮机调节系统建模分析  14-23
  2.1 水轮机调节系统简介  14
  2.2 调速器建模  14-18
  2.3 被控对象建模  18-22
  2.4 小结  22-23
3 水轮机调节系统系统辨识  23-34
  3.1 系统辨识原理  23-24
  3.2 基于最小二乘法的被控对象参数辨识  24-31
  3.3 辨识结果验证  31-33
  3.4 小结  33-34
4 PID 微机调速器参数优化  34-41
  4.1 当前微机调速器的参数优化方法  34
  4.2 遗传算法的原理简介  34-35
  4.3 基于遗传算法的参数优化  35-37
  4.4 优化结果分析  37-39
  4.5 小结  39-41
5 基于 GUIDE 的水轮机调节系统人机交互界面设计  41-57
  5.1 MATLAB 中的 GUIDE 平台简介  41-44
  5.2 基于 GUIDE 的水轮机调节系统人机交互界面设计  44-48
  5.3 运行过程演示  48-56
  5.4 小结  56-57
6 总结与展望  57-58
  6.1 全文总结  57
  6.2 工作展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62

水轮机调节系统辨识及参数优化

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