一种水轮机调节系统控制参数优化方法技术方案

本申请提供一种水轮机调节系统控制参数优化方法，包括建立水轮机调节系统的数学模型；采用改进的鲸鱼优化算法对水轮机调节系统的PID控制器中的控制参数进行寻优。本申请提供的一种水轮机调节系统控制参数优化方法采用IAE适应度函数作为优化过程中评价依据，对比结果可知WOA算法具有其他的优化算法所没有的优点。本申请提供的一种水轮机调节系统控制参数优化方法在不同工况下对水轮机调节系统PID控制器优化选取不同的控制器参数，有利于系统的动态响应，经过改进的WOA算法优化后的PID控制器能够使得调节系统在不同工况下具有更好的动态特性以及鲁棒性。更好的动态特性以及鲁棒性。更好的动态特性以及鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机调节系统控制参数优化方法


[0001]本申请涉及水轮机调节控制
，尤其涉及一种水轮机调节系统控制参数优化方法。

技术介绍

[0002]水电是可再生能源中最主要的组成部分，也是中国能源供应体系中的不可或缺的组成部分。同时，水电能源也是我国当今能源领域的优先选择之一。随着水电事业的快速发展，水电能源中的主要设备水轮机调节系统，其安全性和稳定性面临着诸多的挑战。水轮机调节系统是一个非最小相位的复杂非线性系统，能否合理地进行调节关系到水轮发电机组的动态响应及安全稳定运行。
[0003]目前水轮机调节系统控制广泛采用PID控制规律，因此大量研究人员就调节系统中PID控制器的结构优化以及控制参数整定做了大量的工作。有学者提出基于紧格式动态线性化方法(CFDL)的无模型自适应PID控制器(MFAC
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PID)，MFAC
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PID与PID控制相比，所设计的MFAC
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PID控制器可使开机过程中机组转速超调量、转速上升时间和稳态误差值分别减小。还有学者提出采用混合算法(BP
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机调节系统控制参数优化方法，其特征在于，包括：建立水轮机调节系统的数学模型；采用改进的鲸鱼优化算法对水轮机调节系统的PID控制器中的控制参数进行寻优。2.根据权利要求1所述的一种水轮机调节系统控制参数优化方法，其特征在于，所述建立水轮机调节系统的数学模型的步骤包括：根据具体研究目标选定研究范围，研究水轮机调节系统中的水轮机以及与水轮机直接相连的引水和机械惯性系统，将负荷在系统中的作用以负荷自调节系数方式引入；水轮机调速器给出控制律，接力器对控制信号进行放大和变换，获得足够的功率驱动水轮机导叶，其数学模型可以表示为：其中，T
y
为水轮发电机接力器时间常数；忽略机组转速对流量的影响，即e
qx
＝0，水轮机及其有压引水系统的刚性水击传递函数为：其中，T
w
为引水系统的水流惯性时间常数，e
y
为水轮机主动力矩与其导叶开度之间的传递系数；e
h
为水轮机力矩与其水头之间的传递系数；e
qy
为水轮机流量与其导叶开度之间的传递系数；e
qx
为水轮机流量与其转速之间的传递系数；e
qh
为水轮机流量与其之间水头传递系数；通过发电机负荷动态方程的传递函数形式表示发电机模型，其表达式为：其中，T
a
为水轮发电机惯性时间常数，e
n
为发电机力矩对转速传递系数。3.根据权利要求1所述的一种水轮机调节系统控制参数优化方法，其特征在于，所述采用改进的鲸鱼优化算法对水轮机调节系统的PID控制器中的控制参数进行寻优的步骤包括：所述PID控制器计算控制误差并送出控制信号，常见的PID控制器的一般形式为：其中e(t)为系统误差信号；K
p
，K
i
，K
d
分别为比例、积分及微分量的加权数值，PID控制器通过对误差的加权计算控制信号，将控制信号传递至接力器，驱动一系列受控对象模型；连续的PID控制器的Laplace变化形式可以写为：采用带有滤波环...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，邹屹东，张志安，蒋波，
申请(专利权)人：云南电力技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：