一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法，涉及灌溉输配水自动控制与水资源管理领域。本发明专利技术包括以下步骤：建立全渠道系统控制模型；根据全渠道系统控制模型对水位变化过程进行预测；依据全渠道系统的实时运行需求，设定自动控制的时间间隔，并明确渠道内水流的约束条件；在渠道运行约束条件的限定下，联合求解控制时域内全渠道系统所有闸门的开度动作。本发明专利技术可有效适应灌溉过程中的多种未知扰动和灌溉输配水系统的时变性质，显著减小渠道运行中的水位波动，实现精量化、智能化灌溉，大幅降低灌区管理的人力成本，有效提高灌区的水资源利用效率和管理水平。高灌区的水资源利用效率和管理水平。高灌区的水资源利用效率和管理水平。

【技术实现步骤摘要】
一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法


[0001]本专利技术属于灌溉输配水自动控制与水资源管理领域，具体涉及一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法。

技术介绍

[0002]全世界每年水资源利用总量的70％被用于农业灌溉，在未来人口增加和经济增长的双重压力下，粮食安全将面临前所未有的挑战，而农业所依赖的灌溉用水总量有限，持续加大农业节水力度、提高水资源利用效率的重要意义不言而喻。
[0003]灌溉渠系输配水过程对水资源利用效率影响显著。在传统的灌区管理模式下，渠系管理调度不合理、控制方式不精细等因素都会造成灌溉过程中水资源的浪费，根据美国垦务局的统计，这些因素导致的水量损失可占到灌溉过程水量总损失的20％～30％。传统的人工控制模式下，信息传递缓慢，优化调度困难，水量控制不精准，过灌和欠灌现象时有发生，水资源利用效率偏低，而且操作过程繁琐，人力成本、运行费用偏高。灌溉渠系自动化控制技术可以有效解决这些弊端，为灌区水资源优化配置提供技术保障。
[0004]渠道自动控制算法在设计时有分布式控制和集中式控制两种类型，前者面向单输入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立全渠道系统控制模型；根据全渠道系统控制模型对水位变化过程进行预测；依据全渠道系统的实时运行需求，设定自动控制的时间间隔，并明确渠道内水流的约束条件；在渠道运行约束条件的限定下，联合求解控制时域内全渠道系统所有闸门的开度动作。2.根据权利要求1所述的一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法，其特征在于，建立全渠道系统控制模型的具体步骤如下：识别灌区内全部闸门的控制模式；根据灌区内全部闸门的控制模式，建立状态空间方程形式的系统控制模型。3.根据权利要求2所述的一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法，其特征在于，建立状态空间方程形式的系统控制模型具体如下：根据迟滞时间的大小，选择组成状态变量x(k)和扰动变量d(k)的历史长度范围，以节制闸调控动作为控制变量u(k)，水位偏差为输出变量y(k)，建立如下状态空间方程形式的系统控制模型：x(k+1)＝Gx(k)+Hu(k)+Zd(k)；y(k)＝Cx(k)；式中，G为状态矩阵，H为控制矩阵，Z为扰动矩阵，C为输出矩阵。4.根据权利要求2或3所述的一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法，其特征在于，还包括利用优化算法，对自动控制模型的参数进行在线寻优。5.根据权利要求1所述的一种水联网灌区的全渠系自适应预测控制方法，其特征在于，根据全渠道系统控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晋龙，王忠静，朱现坡，杨志刚，王瑶，张腾，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：