【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及引水工程，具体涉及一种水网多通道并联联动控制系统。
技术介绍
1、水网由各通道相连接，水网中的通道具有多种结构和型式，其中，供水发电并联是多通道并联类型中的一种，也是对控制系统要求较高的一种。要实现供水发电并联联动控制就需要有完整的控制系统，控制系统需要对引水工程的整体情况有清晰的感知。这就需要，建造适合控制的工程结构，此外，还需要在工程中布设传感器，用于获取数据以及监测运行状态，控制系统获取水位数据后，对闸门进行控制。
2、现有的闸门控制多采用人工控制的方式，虽然已有部分研究对闸门自动化控制和在线控制取得了一些进展，但此类技术也只是实现机械代替人工直接操作闸门，就其本质还是人工控制，闸门的运行操作仍然依赖经验控制。
3、水网多通道联合自动控制从数学建模角度上看，是一个多目标的非线性系统，在人工智能、实时控制的角度上看，既需要要将其看成一个整体，保证整体的稳定，又要对其中的多个节点进行准确的调节，各节点进行联动控制，共同发挥作用。同样，工程系统和自然系统也需要相互协调，只有这样才能既满足工程本身的需求而不断发展，又不至于对周围的环境造成灾难性的破坏。
4、随着物联网技术的发展，其在渠道闸门控制的应用也在逐渐开发。采用物联网技术设计闸门智能控制系统能够实现灌区调水的远程控制、实时监控，提高了灌区调水灌溉的管理水平，提高灌区水资源利用率。但此系统仍存在一些不足，一方面，操作指令的下达还是通过人工操作的方式；另一方面，闸门的控制依赖人工知识经验的判断，在闸门控制的科学合理方面还有欠缺。
5、测控一体化闸门集闸门、启闭设备、测流设备、控制设备、供电设备于一体，闸门启闭、流量计算、远程控制、通信功能于一体，结合对闸门开度、渠道水位、瞬时流量和时段水量的计算，并通过计算机和通信网络系统，远程进行渠系闸门的测控，或在给定流量水位或开度下实现闸门输配水量自动调节，实现渠道测水断面或直开口测控流量的自动化。但此技术解决的闸门单体自动控制问题，涉及两个或多个闸门联合运用，在实际应用中就有可能造成水量过剩、供水不足或水位波动的情况，亟需一种联合自动控制方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种水网多通道并联联动控制系统。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种水网多通道并联联动控制系统，包括：
4、多渠道并联输水子系统，用于采用多渠道并联输水方式进行输水；
5、供水发电并联联动模拟子系统，用于获取多渠道并联输水子系统的输水状态信息，利用水动力学模型结合水位误差模型预测控制方法对渠道水位进行模拟，得到控制多渠道并联输水子系统达到预设水位所需的闸门开度信息；
6、供水发电并联联动控制子系统，用于获取供水发电并联联动模拟子系统输出的闸门开度信息，利用自适应傅里叶级数神经网络pid控制方法计算控制规律值，根据控制规律值对渠道闸门进行控制，并向供水发电并联联动模拟子系统反馈多渠道并联输水子系统的输水状态信息。
7、可选地，所述多渠道并联输水子系统具体包括：
8、并联设置在水库泄水侧的第一干渠和第二干渠，所述第一干渠和第二干渠的入水口均设置引水闸门，且所述第一干渠中设置发电机组；所述第一干渠和第二干渠的出水口均与消力池联通，所述消力池的出水口与第三干渠联通。
9、可选地，所述供水发电并联联动模拟子系统获取的多渠道并联输水子系统的输水状态信息具体包括：
10、引水闸门的闸门开度信息，第一干渠、第二干渠和第三干渠的水位信息，以及第一干渠中发电机组的流量信息。
11、可选地，所述供水发电并联联动模拟子系统利用水动力学模型结合水位误差模型预测控制方法对渠道水位进行模拟，得到控制多渠道并联输水子系统达到预设水位所需的闸门开度信息具体包括：
12、利用水动力学模型读取实际的各干渠的水位信息和各引水闸门的闸门开度信息，以各引水闸门的闸门开度信息作为输入变量，各干渠的水位信息作为输出变量，通过控制闸门开度的变化调节渠道水位的变化；
13、同时利用水位误差模型预测控制方法获取当前时刻各干渠的水位信息，根据获取的水位信息确定q、r参数值，并且设定需要预测的时间步长、预测区间以及误差的期望值，以闸门开度信息作为控制变量构建水位误差的优化目标函数，采用积分器延迟模型建立消力池的差分误差方程，根据预测区间的范围生成相应的控制策略，得到预测区间的水位误差值，并根据预测区间的水位误差值与实际的水位误差值的比较结果进行迭代优化。
14、可选地，所述以闸门开度信息作为控制变量构建水位误差的优化目标函数具体为：
15、
16、
17、其中，u*为闸门开度实际应用的控制序列，u为预测闸门开度的控制序列，x0为系统根据所应用的动作序列演化的初始状态，j(u，x0)为代价函数，k为时间步长，nh为预测的水位值，x(k)为，q，r为二次偏差惩罚的常数加权矩阵，ql为线性惩罚的常数加权矩阵，t为转置符号，u(k)为闸门开度，x(nh)为预测区间内控制结果与目标之间的最终误差。
18、可选地，所述采用积分器延迟模型建立消力池的差分误差方程具体为：
19、
20、其中，dj为消力池的差分误差，ej为消力池j处水位误差，n为消力池总数，ei为除消力池j外其他消力池处水位误差。
21、可选地，所述供水发电并联联动控制子系统利用自适应傅里叶级数神经网络pid控制方法计算控制规律值具体包括：
22、利用pid控制器、多输入多输出傅里叶级数神经网络、多输入单输出傅里叶级数神经网络和系统控制器构建闸门联动控制器；
23、其中pid控制器根据输入的当前闸门开度值与目标闸门开度值的差值建立最优目标函数，结合多输入多输出傅里叶级数神经网络输出的增益参数，输出pid调节后的闸门开度值至系统控制器；
24、系统控制器根据pid调节后的闸门开度值对引水闸门进行控制，输出系统的当前闸门开度值；
25、多输入多输出傅里叶级数神经网络根据神经网络连接权重计算雅可比矩阵系统的近似值，然后根据神经网络自适应方程计算自适应调节后的神经网络偏置和神经网络连接权重，最后根据自适应调节后的神经网络偏置和神经网络连接权重计算pid控制器的增益参数，输出至pid控制器。
26、可选地，所述pid控制器建立的最优目标函数具体为：
27、
28、e(k)＝r(k)-y(k)
29、其中，e(k)为最优目标函数，e(k)为当前闸门开度值与目标闸门开度值的差值，r(k)为当前闸门开度值，y(k)为目标闸门开度值。
30、可选地，所述神经网络自适应方程具体为：
31、
32、
33、其中，为自适应调节后的神经网络偏置，为原始的神经网络偏置，η为学习速率，e(k)为当本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述多渠道并联输水子系统具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述供水发电并联联动模拟子系统获取的多渠道并联输水子系统的输水状态信息具体包括：
4.根据权利要求1或3所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述供水发电并联联动模拟子系统利用水动力学模型结合水位误差模型预测控制方法对渠道水位进行模拟，得到控制多渠道并联输水子系统达到预设水位所需的闸门开度信息具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述以闸门开度信息作为控制变量构建水位误差的优化目标函数具体为：
6.根据权利要求4所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述采用积分器延迟模型建立消力池的差分误差方程具体为：
7.根据权利要求1或3所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述供水发电并联联动控制子系统利用自适应傅里叶
8.根据权利要求7所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述PID控制器建立的最优目标函数具体为：
9.根据权利要求7所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述神经网络自适应方程具体为：
10.根据权利要求7所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述根据自适应调节后的网络偏置和网络连接权重计算PID控制器的增益参数的计算方式为：
...【技术特征摘要】
1.一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述多渠道并联输水子系统具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述供水发电并联联动模拟子系统获取的多渠道并联输水子系统的输水状态信息具体包括：
4.根据权利要求1或3所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述供水发电并联联动模拟子系统利用水动力学模型结合水位误差模型预测控制方法对渠道水位进行模拟，得到控制多渠道并联输水子系统达到预设水位所需的闸门开度信息具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种水网多通道并联联动控制系统，其特征在于，所述以闸门开度信息作为控制变量构建水位误差的优化目标函数具体为...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚毅梓，李晓飞，尚领，胡昊，龚家国，冶运涛，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。