一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型、构建方法及其效果验证方法技术

本发明专利技术公开了一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型、构建方法及其效果验证方法。耦合模型通过在ID模型基础上加入解耦项，进而建立适用于串联多渠池的耦合控制模型。耦合模型包含滞后时间、回水面积和耦合系数三个未知参数。在获得耦合模型表达式后，可利用该模型对渠池下游水位变化过程进行预测，同时可通过模型预测控制算法，将该模型用于明渠控制器设计。本发明专利技术提出的耦合控制模型，在应用于串联多渠池时，能有效降低渠池间的耦合影响。本发明专利技术使用模型参数辨识及模型效果验证的方法，证明了基于提出的耦合控制模型，能够显著提高水位预测精度和明渠控制性能，其对确保长距离调水工程运行的安全性和高效性具有重要意义。水工程运行的安全性和高效性具有重要意义。水工程运行的安全性和高效性具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型、构建方法及其效果验证方法


[0001]本专利技术属于水利
，具体涉及一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型、构建方法及其效果验证方法

技术介绍

[0002]我国作为一个人口大国和农业大国，虽然水资源总量丰富，但仍然面临着：水资源时空分布不均、农业用水占比过高、用水需求与水资源供应能力不平衡等问题。为了有效解决这一状况，近年来我国修建了大量跨流域调水工程，如南水北调、滇中引水、引黄济青、引滦入津等，这些工程平均线路长度超过100km，其中南水北调工程更是突破了1000km。目前，我国每年调水总量约900亿m3，占用水总量的15％。
[0003]长距离调水工程为解决水资源供需矛盾提供了载体，但只有结合渠系自动化控制才能使工程效益最大化、水量分配最优化。调水工程中，通常以明渠作为主要输水建筑物，随着工程规模的不断扩大，渠系沿线用户数量增多，取水工况更加复杂，因此渠系运行调度管理难度不断加大。据统计，在明渠运行调度中，约有20％～30％的水量损失由操作不当引起。当前，我国明渠调度仍以人工控制为主要方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型，其特征在于，构建的IDC模型表达式如下所示:式中：i为渠池编号；k为计算的时间步数；Δh为下游水深相对于稳态水深的偏差值，m；Δt为采样周期，s；As为回水面积，m2；q
i
为渠池i上游入流流量的变化量，m3/s；q
i,off
为渠池i分水流量的变化量，m3/s；c
i
为耦合系数，s/m2；分别为水流向下游和上游传播的滞后时间步。2.一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、针对明渠输水系统，建立离散的ID模型；步骤2、针对串联多渠池间的耦合影响，在所述ID模型基础上，结合明渠上游方向解耦方式，建立积分延迟耦合模型IDC模型。3.根据权利要求2所述的一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型构建方法，其特征在于，所述ID模型将渠池划分为均匀流区和回水区，研究渠池下游水位对流量变化的响应情况，ID模型中包含两个未知参数，分别是滞后时间τ和回水面积As，其时域表达式如下所示：ID模型时域表达式:对上述公式(进行处理，将微分转换为差分，进而得到ID模型的离散表达式，如下所示：ID模型离散表达式:式中：i为渠池编号；t为时间，s；x为计算断面沿水流方向的位置，m；k为离散后的计算时间步；Δh为下游水深相对于稳态水深的偏差值，m；Δt为采样周期，s；As为回水面积，m2；q
i
为渠池i上游入流流量的变化量，m3/s；q
i+1
为渠池i下游出流流量的变化量，m3/s；q
i,off
为渠池i分水流量的变化量，m3/s；τ
i,d
为渠池i水流向下游传播的滞后时间，s；取整，为离散后的滞后时间步。4.根据权利要求2所述的一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型构建方法，其特征在于，构建的IDC模型表达式如下所示:式中：i为渠池编号；k为计算的时间步数；Δh为下游水深相对于稳态水深的偏差值，m；Δt为采样周期，s；As为回水面积，m2；q
i
为渠池i上游入流流量的变化量，m3/s；q
i,off
为渠池i
分水流量的变化量，m3/s；c
i
为耦合系数，s/m2；分别为水流向下游和上游传播的滞后时间步。5.一种基于明渠串联多渠池的耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：管光华，李枭华，贾梦浩，黄跃群，杨家亮，
申请(专利权)人：湖南省水利发展投资有限公司湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：