一、新型FNNS控制策略在水轮机调节系统中的应用（论文文献综述）
杨颖[1]（2021）在《时滞水轮机调节系统非线性容错控制研究》文中指出水轮机调节系统是水电站系统的重要组成部分,承担着调节机组频率和转速、调整负荷分配、平稳开停机、同步并网等任务,水轮机调节系统的稳定和有效控制影响着整个电站乃至电网的安全稳定运行。本文将容错控制策略应用于水轮机调节系统中,结合故障检测理论、故障估计器设计以及有限时间理论,研究了水轮机调节系统在死区或故障状态下系统的稳定性及各状态变量的特性。主要研究内容概括如下:首先,基于故障检测设计观测器,研究执行器或传感器故障情况下水轮机调节系统故障容错控制的稳定性和容错性。在非线性水轮机调节系统的六维模型的基础上,结合故障检测定理,设计对水轮机调节系统的故障容错控制算法。提出观测器对系统故障进行有效监测,设计闭环系统状态反馈容错控制器,并进行完整性验证和稳定性分析。数值仿真结果显示系统在控制器作用下可以在2 s内达到稳定,且在受到故障冲击后展现出良好的调节性能。其次,设计有限时间故障估计器对故障实时监测,分析分数阶非线性水轮机调节系统有限时间容错控制方法的控制性能。由整数阶数学模型和基础的故障容错控制方法,过渡至更能反应实际工作条件的分数阶模型和能够实现有限时间收敛的分数阶容错控制技术。设计滑模面和具有平滑有界反正切函数的有限时间容错控制器,确保水轮机调节系统的快速收敛、稳定运行。分析常见的执行器故障情况,将故障分为卡死、恒增益、恒偏差和多类型故障几种情况。针对不同故障模型分别验证控制方法的可行性,以及故障状态下系统是否仍能保持可接受的性能指标。最后,在上述研究基础上考虑液压伺服系统的延迟效应,进一步针对分数阶系统存在的扰动、执行器故障和非线性死区等问题,深入探究在分数阶有限时间容错控制算法下系统的稳定状况。设计一个分数阶非奇异终端滑模容错控制器,将故障估计器直接作用于容错控制器上,实现在死区及不同执行器故障模型下的控制实例。数值仿真分析表明分数阶水轮机调节系统的有限时间故障容错控制具有快速的瞬态响应和良好的容错特性,为水电站的安全稳定运行提供了有效的容错机制。
冯雯凤[2]（2021）在《风水协同发电系统哈密顿控制与动态特性研究》文中研究指明风水协同运行发电系统的构建是利用水电快速调节能力实现平抑风电出力波动,这不仅有利于提高风电利用率而且对于维持电力系统稳定性具有重要意义。在风水协同运行发电过程中,水电和风电机组采用常规PID和PI控制调节,存在响应时间慢、超调量大等弊端,易导致出力波动大,平抑调节效果差,严重影响电网侧负荷需求平衡。因此,为优化风水协同运行发电系统的调节性能,本文基于哈密顿控制理论分别设计水电机组叠加控制器和风电机组混合无源控制器,并探究协同运行发电控制系统的动态响应特性。论文主要研究内容和结论可概括为以下三方面:（1）基于哈密顿理论的水电机组叠加控制器设计。为提高水电机组调节能力和抗干扰性能,在哈密顿控制理论的基础上设计由反馈镇定控制与L2干扰抑制控制共同组成的叠加控制器。水电机组调节系统五维模型作为研究对象并构造系统哈密顿能量函数,根据反馈镇定和L2干扰抑制控制器设计原理,设计水电机组的叠加控制器。为探究闭环控制系统的调节能力和抗干扰性能,在阶跃外部扰动下,对比叠加控制器与传统PID控制器调节下机组各状态变量的动态响应特性。仿真结果表明相比较PID控制器,叠加控制器极大地避免超调现象出现且调节时间至少缩短0.05s。叠加控制器在维持水电机组稳定性的基础上加快动态响应时间,有效提高水电机组调节性能。（2）基于哈密顿理论的风电机组混合无源控制器设计。为实现风力发电机组在低中风速区间内风能利用率与并网电能质量的提高,提出基于哈密顿控制理论的风力发电机组的混合无源控制器。依据永磁同步风力发电机组的数学模型,构建机侧和网侧变流器的哈密顿能量函数,分别设计电流内环的无源性控制器,并结合机侧转速外环和网侧电压外环的PI控制器,建立永磁同步风力发电机组的混合无源性控制器。50s短期风速扰动的仿真结果表明,相比传统PI矢量控制,混合无源性控制器减少2%的出力波动且电网侧电流和电压的THD率分别降低18.3%和48.6%。混合无源控制器不仅提高风力发电系统高效稳定性而且实现网侧电流和电压THD的降低,有利于保证优质并网电能质量。（3）风水协同运行发电系统动态特性分析。为探究风水协同发电系统的动态特性,建立风水协同运行发电系统模型并分析水电机组的动态调节特性和协同运行的平抑特性。通过对混合无源控制器调节风电出力的时域和频域分析,验证构建风水协同运行发电系统的可行性。对比水电机组采用叠加控制器与PID控制器调节风电出力的动态特性,并基于平抑评价指标定量研究控制策略、风速模型、风水容量配比对平抑特性的影响。研究结果表明,与传统PID相比,水电机组的叠加控制策略在调节出力上最低加快0.5s的响应速度,且风水容量配比增加与风力出力频率降低,有利于提高水电机组的平抑性能,这为提高风水协同运行发电系统的高效运行提供有效工程价值。
池红霖[3]（2021）在《基于滑模控制技术的水轮机调节系统研究》文中指出目前,我国水电机组呈现出单机容量大、引水管道复杂和水机电密切耦合的特点。而HTRS（Hydro Turbine Regulating System,HTRS）本身具有时变、非线性以及非最小相位等特性,导致对HTRS精确建模与控制困难等问题。HTRS的控制问题不仅关系到机组自身的安全稳定,而且影响着电网的安全稳定运行。为此,对如何提高HTRS的控制性能,改善其过渡过程动态响应特性是众多学者的研究重点。目前传统PID控制广泛用于水电站中,但HTRS运行工况具有多变、参数变化频繁等特点,导致传统PID控制效果下降,为此人们提出了不同控制策略以提高系统在各工况下稳定运行的能力。本文针对提升HTRS控制器的调节性能开展了深入研究,主要研究内容如下:首先,阐述了HTRS基本原理,分析了HTRS各个组成模块的工作原理,建立了电液随动系统、有压引水系统、水轮机和发电机及负载等部分环节的数学模型。同时,建立了HTRS的状态空间方程、线性模型与非线性模型。其次,针对HTRS线性模型,采用一种滑模变结构控制方法,改善了系统的动态特性,提高了系统的鲁棒性。详细阐述了线性HTRS滑模控制器的参数选择方法以及动态面的设计过程,然后通过Lyapunov稳定性原理对建立的线性HTRS进行了稳定性分析。最后开展了不同工况利用的仿真实验,验证了该控制策略在HTRS线性模型上的有效性和可行性。进一步针对传统PID控制在复杂的HTRS非线性方面适应性差的问题,引入模糊PID控制、常规滑模控制（Sliding Mode Control,SMC）以及反演滑模控制（Inversion Sliding Mode Control,ISMC）等控制方法。针对HTRS的非线性模型,提出了反演滑模控制策略,设计了系统控制器,开展了仿真实验。将模糊PID控制器、SMC控制器和ISMC控制器控制效果对比分析,仿真实验结果表明:本文设计的ISMC控制器具有超调量更小和良好的跟踪效果。
冯陈[4]（2020）在《抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究》文中研究指明太阳能和风电等清洁能源想要大规模接入电网并发挥其作为绿色能源的优势,就必须借助大规模储能技术的消纳和调节。在目前已有的储能技术当中,抽水蓄能技术相比于其他形式的储能技术具有运行成熟且储量大的优点。抽水蓄能技术工况转换迅速、运行灵活性高、负荷响应速度快,可以实时跟踪电力系统的负荷变化。然而,抽水蓄能与新能源的联合运行中仍存在许多问题。大规模新能源的并网,对抽水蓄能机组的运行模式提出了新要求。更频繁的负荷调整、长时间的旋转备用、长时间的负荷工况等新要求给抽水蓄能电站的运行来了新的挑战。尤其在稳定性和安全性方面,由于可逆式机组固有的反“S”区不稳定运行特性以及调速励磁系统水-机-电能量转换过程中耦合效应日益显着,传统的抽水蓄能运行方式已无法满足新形势下电网的调节需求。在此背景之下,针对抽水蓄能机组稳定、安全和高效运行所亟需解决的关键科学问题与技术难点,本文以抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究为切入点,在充分探讨抽水蓄能调节系统各组成部分的动态机理与非线性特性的基础上,分别搭建了具有复杂过水系统的调速系统模型与调速励磁系统水-机-电耦合模型,以智能优化算法、人工神经网络、多目标优化理论、小扰动特征分析、模型预测控制方法为技术支撑,深入开展抽水蓄能机组参数辨识、模型辨识、改善反“S”区动态特性以及调速励磁耦合控制规律的研究,建立了抽水蓄能机组建模-辨识-控制层层递进的研究体系。本文的主要研究工作与创新成果如下:（1）系统研究了抽水蓄能机组调速系统和励磁系统各组成部分不同模型表达及适用条件。针对水泵水轮机反“S”区建模困难的问题,引入对数投影法和改进Suter变换对水泵水轮机全特性曲线进行预处理,解决了反“S”特性区域插值计算的多值性问题。搭建了适用于不同研究工况的带有复杂过水系统的调速系统模型与调速励磁系统水-机-电耦合模型,为后续系统辨识与复杂工况下控制规律的研究奠定了模型基础。（2）针对复杂过水系统和调速励磁耦合特性引起的参数辨识难题,研究了基于智能优化算法的参数辨识方法,引入人工羊群算法并结合Levy游走、混沌变异及弹性边界处理策略,提出了一种改进人工羊群智能优化算法,建立了基于改进人工羊群算法的参数辨识框架。通过机组的开关机过程,直接辨识复杂过水系统的管段参数;通过并网运行的调节过程,实现了调速励磁系统水-机-电耦合模型的高精度一体化参数辨识。（3）针对数据具有长期依赖关系和普通神经网络训练中面临的梯度消失问题,通过引入长短时记忆神经网络来实现带有复杂过水系统的抽水蓄能机组调速系统的高精度离线模型辨识;针对普通反向传播算法面临的训练收敛速度慢、在线调整困难的问题,引入了兼具普通BP神经网络非线性描述能力强和递推最小二乘法计算简单优点的带遗忘因子的在线序列极限学习机,实现了抽水蓄能机组调速励磁系统水-机-电耦合模型的高精度在线模型辨识。（4）针对机组低水头启动易受反“S”特性影响产生转速振荡的问题,提出了兼顾速动性和稳定性的基于多目标羊群算法的优化框架,有效抑制低水头开机时机组转速的反复振荡。为了从根本上改善抽水蓄能机组在反“S”区的动态特性,本文首次探讨了利用变速机制避免机组深入反“S”区运行的可行性,结果表明低水头工况下可以通过降低转速使机组的运行区域在全特性曲线上向左移动从而有效避免反“S”区,使机组具有更好的动态特性,也为常规定速抽水蓄能机组的改造与发展提供了新参考。（5）为了实现抽水蓄能机组调速励磁系统水-机-电能量转换过程的耦合控制,引入特征值分析法对调节系统进行小扰动稳定性分析,在此基础上给出了经典“PID+VAR+PSS”控制策略多工况下的多目标优化和决策方法。提出了一种基于带遗忘因子在线序列极限学习机的预测模型、阶梯式控制增量约束、人工羊群算法滚动优化的智能模型预测控制策略,通过不同工况下与经典控制策略对比的实验,验证了所提智能模型预测控制方法进行调速励磁耦合控制的优越性,并引入非线性动力学理论对智能模型预测控制器进行了稳定性分析。
丁坦[5]（2020）在《抽水蓄能机组调节系统非线性建模、辨识及优化控制研究》文中研究说明近年来我国能源结构中可再生能源发电比例逐步增加,水电、风电、光电等清洁能源发电规模不断增大。风电、光电属于间歇性能源且具有较强波动性,严重影响电网稳定运行。抽水蓄能电站作为水电中唯一同时具有发电和储能功能的发电方式,在电网中不但起到调峰调频、事故备用等作用,更能消纳间歇性能源给电网造成的冲击。因此,近年来抽水蓄能电站新建设项目不断开工,抽水蓄能机组单机容量也不断加大,过水系统日趋复杂。传统控制方法难以满足抽水蓄能机组的实际控制需求,研究针对抽水蓄能机组的控制理论成为当务之急。抽水蓄能机组调节系统是一个复杂的强非线性系统,其强非线性特性导致调节系统精确建模、辨识以及优化控制等问题上存在巨大难点。本文从抽水蓄能机组调节系统精确建模着手,对调节系统中各主要部分非线性特性进行分析和建模,并在此基础上对抽水蓄能机组调节系统参数辨识、模型辨识、优化控制等问题进行了研究并提出了新方法。文中所提新方法的内容如下:（1）以抽水蓄能机组调节系统各部分为研究对象,重点对水泵水轮机的非线性进行分析,并分别为调节系统中各部分建立了模型。利用改进Suter变换对水泵水轮机全特性曲线进行预处理,再利用最小二乘支持向量机（LSSVM）对预处理数据进行拟合并构建水泵水轮机非线性模型;过水系统模型采用双曲正切函数;执行结构数学模型考虑死区、限位等非线性环节。在此基础上针对不同研究需求分别建立了调节系统线性模型、非线性模型和数值计算模型,为后续调节系统辨识及控制优化提供基础。（2）将“结构已知、参数未知”的调节系统参数辨识问题转化为对参数标称值的优化求解问题,提出了一种具有较强优化能力的改进鲸鱼优化算法（MSWOA）,将该算法分别用于辨识抽水蓄能机组调节系统线性模型和非线性模型。辨识结果证明MSWOA优化算法实现了对调节系统线性模型和非线性模型的高精度辨识。（3）建立以水泵水轮机非线性模型为核心的抽水蓄能机组仿真平台,并由仿真平台在带限白噪声信号下获得机组转速输出信号。由上述信号构建单输入输出非线性自回归模型（NARX模型）并获得辨识所需的训练样本。利用训练样本构建BiLSTM神经网络辨识模型,对BiLSTM辨识模型参数进行优化选择,再利用BiLSTM辨识模型对抽水蓄能机组模型进行辨识。实验结果证明BiLSTM模型实现了对抽水蓄能机组模型高精度辨识。（4）基于由不同辨识方法获得的模型制定相应的控制策略。由参数辨识方法获得的调节系统线性模型因过水系统采用双曲正切函数,将其转换为不确定奇异时滞系统。研究了该奇异时滞系统模型中参数Tr和hw对系统稳定域影响、在不同PID参数和不同工况点下对过渡过程中性能指标变化规律的影响。在此基础上设计H∞控制器并将控制器设计转化为具有最小衰减度γ的优化问题且实验验证了该设计方法的有效性。针对由BiLSTM辨识获得的抽水蓄能机组模型设计了PID控制器且PID参数由MSWOA算法优化获得。将该PID控制器用于抽水蓄能机组仿真平台,分别在三组相邻水头下进行过渡过程计算,仿真结果表明三组水头下过渡过程时域稳定性能指标均满足要求,且证明该辨识模型具有良好适用性。（5）为了保障在水泵断电、100%甩负荷等大波动工况下抽水蓄能机组运行安全,有效抑制过渡过程中转速和压力激增,以“单管单机”结构的抽蓄电站为研究对象,研究了不同导叶关闭方式对调节系统各水力单元水力特性和机组转速的影响。基于“单管单机”结构的抽水蓄能机组数值计算模型建立一种导叶关闭规律优化模型并利用改进多目标灰狼算法求解导叶关闭优化规律。该模型考虑了调节系统中各环节的约束限制,选择转速上升率和水击压力上升值作为多目标优化目标函数,并在甩负荷和水泵断电工况下分别对一段式、两段式和三段式导叶关闭规律进行优化求解,结果证明了模型有效性。
史宏杰[6]（2020）在《水轮机调速系统的建模分析与控制策略研究》文中认为一个精确的水轮机调速系统（HTRS）模型是分析水轮机组趋向于大型化、复杂化发展的基础,对电力系统稳定性控制与研究有着重要意义。随着水电站的单机容量不断增大,水流惯性巨大,调速系统与水轮发电机之间的电磁耦合联系密切,这些特征对电力系统的安全稳定运行带来严峻的考验,对水轮机调速系统的控制提出了新的要求和挑战。本文在传统水轮机建模分析基础上,分别搭建了更为精确的、适应性更高的水轮机调速系统的线性模型和非线性模型,并对水轮机控制器参数进行辨识,进行控制规律设计,在传统PID控制基础上提出了新的控制策略。主要研究成果如下:（1）对HTRS进行线性化和非线性对化比分析,搭建了能够反映水轮机调速系统、水轮发电机系统、励磁系统以及输出电压在动态运行中及故障瞬态下各项参数变化工况的非线性HTRS模型,以及在此基础上进行简化分析的水轮机线性模型,进一步提高了模型的精确性。非线性模型着重对水轮发电机部分建模分析,同时考虑了动态负荷变化、瞬时故障及自动重合闸等电力系统工况,弥补了传统的水轮机模型过于简化,不能进行动态实况仿真的缺陷。（2）通过深入分析HTRS的非线性动力学特征,考虑水轮机在面对负荷波动时HTRS对水轮机转速、转矩、输出电压电流波形等的控制情况,提出一种基于嵌套神经网果蝇混合算法（BP-FOA）的分数阶PID（FOPID）控制策略。分数阶PID（FOPID）控制器是用分数阶微积分方法对传统PID控制器的推广,其可调参数的增多为实现控制目标提供了更大的灵活性;由于与传统的PID调节规则相比具有较大的差异,因此合适的优化算法对于FOPID控制器的参数调整至关重要,本文证明了BP-FOA算法控制的FOPID控制器应用于HTRS中在调速性和鲁棒性上的提升。（3）利用基于BP-FOA算法在传统水轮机调节系统上进行FOPID控制器双目标控制设计,选择FOPID控制器控制参数被制定为双目标优化问题,其中目标函数由平方误差（ISE）的积分和时间乘积平方误差（ITSE）的积分组成。通过实例对比目前主流单目标控制策略,证明了双目标设计的有效性,验证了双目标FOPID控制器相比经典PID控制器的优越性。
洪铮[7]（2019）在《水泵水轮机调节系统动力学分析及反演滑模控制器设计》文中认为水泵水轮机调节系统（PTGS）作为抽水蓄能电站核心,是一个非线性时变非最小相位的复杂控制系统。由于PTGS中水机电强耦合非线性特性及工况频繁转换等问题存在,严重威胁机组安全稳定运行,有必要对PTGS动态特性进行深入研究,建立一个满足不同运行工况需求的数学模型,并对系统中存在的不稳定因素进行控制。本文以国内某抽水蓄能电站相关数据为依托,通过深入分析PTGS运行特性,建立一种比较贴合实际的非线性数学模型,并采用反演滑模控制策略来改善调节系统的鲁棒性,保障抽水蓄能电站可靠高效运行。总结整个论文研究过程,主要工作内容如下:（1）首先将PTGS分为四个子系统,即引水管道子系统（考虑调压井和弹性水击效应）、水泵水轮机子系统、电动发电机子系统和调速器子系统,建立完整PTGS七阶非线性数学模型,为本文后续研究做铺垫。（2）其次为了研究分析机组发电并网过程的动力学响应特征,通过观察系统分岔图、时序图、相位图中的非线性动力学现象,得出系统稳定运行时弹性水击时间常数与导叶开度大概调节范围,然后根据系统中存在的运行不稳定问题设计滑模控制器。结果表明,与PTGS常用PID控制器对比,滑模控制器上升时间较短,稳态误差较小,同时具有良好跟踪性能。（3）最后为进一步提高控制器响应速度,在保障滑模控制器强鲁棒性的同时,以反演控制方法为依托,设计反演滑模控制器。为避免项数膨胀,引入动态面控制技术,同时考虑消除不确定项对系统的实时干扰,设计自适应控制率。通过与滑模控制器进行仿真对比,结果表明反演滑模控制器在系统的响应速度、抗干扰性、鲁棒性和误差收敛性等方面均具有更好的控制效果。
黄孙华[8]（2018）在《分数阶水轮机调节系统的稳定性控制研究》文中指出随着大容量的水轮机组和发电机组的投入使用和大量的小型水电站的建设,提高了对水电站安全稳定运行要求,使得对水轮机调节系统的性能要求越来越高。水轮机调节系统是由水轮机组、发电机组、液压随动系统和引水系统等构成的高度复杂的非线性、最小相位系统,传统的PID控制策略是线性的控制策略,难以满足控制高度复杂的非线性水轮机调节系统稳定运行要求。因此,研究先进的非线性控制方法对水轮机调节系统进行稳定性控制具有重要意义。再者,由于水轮机调节系统具有很强的记忆性和历史依赖性,相对于整数阶微积分,分数阶微积分更适合描述其动态特性。因此,本文主要研究分数阶水轮机调节系统的动力学行为和稳定性控制。论文的主要研究如下:（1）基于分数阶微积分理论,建立了分数阶水轮机调节系统的数学模型,并且针对该系统在无控制器和PID控制的情况下,对其在不同初始条件下进行动力学行为分析。当初始条件远离平衡点时,分数阶水轮机调节系统在无控制器和PID控制两种情况下已经不能稳定运行,表明了分数阶水轮机调节系统的非线性特性和PID控制作为线性控制策略不能适用于在非线性的分数阶水轮机调节系统运行在远离平衡点的状态。因此,研究并应用新型的非线性控制方法具有重要的意义。（2）基于滑模控制理论和Lyapunov稳定性理论,提出了有限时间控制方法。由于水轮机调节系统只要能够在一定的时间内抑制小扰动,水电站仍能够稳定运行。因此,提出了有限时间控制方法,使得考虑随机扰动的分数阶水轮机调节系统在不同的扰动和不同的初始条件下都能够在有限时间内到达稳定状态,并且给出相应的稳定时间。通过数值仿真,证明理论推导的正确性和控制器的鲁棒性,可行性和优越性。（3）基于滑模控制理论,Lyapunov稳定性理论和固定时间稳定性理论,提出了固定时间控制方法。由于有限时间控制的稳定时间是和初始条件有关的,初始条件未知时,无法提前获得其稳定时间。因此,为了克服有限时间控制的缺点,并提前获得系统的稳定时间,提出固定时间控制方法。该控制策略可以控制分数阶水轮机调节系统在不同随机扰动和不同初始条件下稳定运行,同时计算出与系统初始状态无关的有界稳定时间。通过数值仿真,证明理论推导的正确性和控制器的鲁棒性,可行性和优越性。综上所述,本文针对考虑随机扰动下的非线性分数阶水轮机调节系统,提出了有限时间控制和固定时间控制方法,有效地对该系统进行稳定性控制,使得系统的稳定时间明显变短,扰动的幅值更小并且抖振现象更少。
陈志环[9]（2017）在《水轮机调节系统的参数辨识与控制策略研究》文中研究说明精确的水轮机调节系统数学模型不仅是水轮发电机组仿真和水力过渡过程的基础,而且对于电力系统的动态计算、稳定性评估和控制器优化都具有极其重要的意义。目前我国水轮机组正向大型化和复杂化的方向发展,已建或拟建的水电站具有单机容量大、引水系统复杂、水流惯性巨和水力电力耦合密切等特点。这些特点给水轮机调节系统的建模与控制带来了极大的困难,使电力系统的安全稳定运行面临着严峻的考验。在此背景下,本文在深入研究水轮机调节系统工作原理的基础上,分别搭建出水轮机调节系统的线性数学模型和非线性数学模型,凝练出水轮机调节系统的参数辨识、控制规律设计及PID控制器参数优化所面临的科学问题,结合智能算法、未知参数观测器法、同步参数观测器法、多目标控制器、线性滑模控制器设计和非线性滑模控制器设计,对水轮机调节系统的参数辨识、控制参数整定和先进控制策略进行了深入的探索研究,提出了水轮机调节系统线性模型辨识-控制和非线性模型辨识-控制一体化体系,论文主要研究工作和创新成果如下:（1）采用分块建模的方法,把水轮机调节系统划分为引水系统、水轮机、发电机和调速器四个子系统,分别对其进行机理建模,推导出各子系统的不同数学模型和表达式,分析了不同数学模型的适用范围条件,从而整合成整个系统的线性数学模型和非线性数学模型,为系统的参数辨识及控制策略的研究奠定了基础。（2）以水轮机调节系统线性模型的参数辨识为求解问题,在智能算法的理论框架下,将模型参数辨识问题转变为求解函数极值的优化问题;针对调节对象时变,多输入多输出和非最小相位的特点,提出了一种改进引力搜索算法,并通过不同工况仿真试验验证了所提出方法在水轮机调节系统线性模型参数辨识中的可行性。（3）结合水轮机调节系统非线性模型的结构特征,提出了蚁狮优化算法,未知参数观测器法和同步参数观测器法三种辨识方法。其中未知参数观测器法和同步参数观测器法是现代观测器方法求解水轮机调节系统非线性模型参数辨识问题的首次尝试。通过对同一模型仿真,从辨识系统的阶数,结构,独立性和所得结果方面对三种辨识方法的效果进行了比较,分析了每种辨识方法的优劣,探讨了其适用范围。（4）针对单目标PID参数智能整定方法难以满足水轮机调节系统多工况运行和参数时变的特点,提出了多目标PID控制器参数优化方法,把多目标智能优化算法引入到水轮机调节系统线性模型控制器参数整定过程中。为了进一步提高控制器的调节性能,将整数阶PID控制器延伸到分数阶领域,提出了分数阶PID控制器,并将其应用到线性模型中,实现了水轮机调节系统多工况下的参数整定。同时,为了克服控制器输出饱和受限的情况,提出了一种双曲正切函数逼近饱和建模的方法。（5）针对传统PID控制策略在复杂的水轮机调节系统非线性模型中适应性差的问题,引入了几种滑模变结构控制方案。为了减弱常规滑模控制中的抖振现象,分别提出了模糊滑模和智能模糊滑模控制策略;考虑到常规滑模控制在线性滑模面条件下状态只能渐进收敛的特点,引入了非线性终端滑模的概念,提出了传统终端滑模控制器和快速终端滑模控制器;针对水轮机调节系统非线性模型中存在的饱和环节和死区环节,分别进行了饱和补偿器设计和死区RBF补偿器设计。
郭文成[10]（2017）在《平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究》文中认为平压设施（调压室、变顶高尾水洞）作用下的水轮机调节系统在过渡过程中同时存在着不同性质、不同类型的扰动-波动-控制耦合作用,直接决定了该类系统暂态特性与控制的复杂程度。从科学研究与指导工程应用的角度,需要关注设平压设施水轮机调节系统耦合动力学建模、平压设施作用下水轮机调节系统暂态特性、平压设施作用下水轮机调节系统线性/非线性控制,为此开展了 4个方面的研究:基于降阶模型的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制、基于正弦波的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制、变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性控制、调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制,取得了如下创新性成果:（1）以水轮机调节系统高阶数学模型的降阶处理方法为出发点,针对设调压室水轮机调节系统,提出了2种具有严格理论依据与通用性的降阶方法,构造了调节系统的低阶等效数学模型;依据低阶等效数学模型,进行了设调压室水轮机调节系统的暂态特性分析,提出了影响参数的取值依据。结果表明:完整5阶系统总存在1对共轭主导复极点和3个非主导极点,删除分母5次项进行一次降阶后得到的一次低阶等效系统（4阶）维持了主导极点的取值基本不变,可以真实反映进而代替完整5阶系统;一次低阶等效系统包含1对共轭主导复极点,其对应的2阶子系统为缓慢衰减的、周期性的尾波,以其作为转速响应波动的主体部分可以实现系统的二次降阶,并可推导出调节时间这一系统调节品质的动态性能指标。无调压室系统的稳定性和调节品质仅由压力管道内的水击波动作用于机组频率响应确定,而有调压室系统则由压力管道内的水击波动和调压室内的水位波动共同作用确定;压力管道水流惯性主要影响无调压室系统的稳定性及频率响应、有调压室系统的稳定性及频率响应主波,压力管道水头损失主要影响有调压室系统的稳定性及频率响应尾波。应用压力管道水流惯性和水头损失的作用机理,可以改善系统稳定性和调节品质、构造系统低阶等效模型。（2）针对设调压室水电站,提出了一种机组运行控制研究的新思路,即用一个给定的调压室水位正弦波动来描述引水隧洞与调压室的非恒定水流运动特性,引水隧洞与调压室的水力参数、动态特性反映在假定的调压室水位正弦波动的特征参数中,特征参数通过一系列严格的数学方法确定。采用调压室水位正弦波动的假定及其数学描述,开展了水轮机调节系统一次调频工况下机组动态响应与暂态控制的研究。结果表明:开度控制模式下一次调频工况水轮机调节系统是恒稳定的,功率控制模式下一次调频工况水轮机调节系统是有条件稳定的。功率控制模式下系统的一次调频稳定域与出力动态响应具有很好的鲁棒性。一次调频调压室临界稳定断面使调节系统达到临界稳定状态,是调压室水力设计的重要依据。调节系统稳定状态分布图提供了调速器参数与调压室断面积综合优化与整定的依据。调压室水位波动正弦波方程可以取代引水隧洞动力方程与调压室连续性方程,采用调压室水位波动假定得到的频率阶跃扰动下机组出力响应的解析解是合理的,该出力响应由四个独立的子波动（常数项、调速器项、压力管道项、调压室项）叠加而成。利用一次调频域,可以对系统的一次调频响应品质进行评价。（3）针对变顶高尾水洞水轮机调节系统,从变顶高尾水洞的水力非线性引起的调节系统非线性模型出发,设计了2类非线性控制策略:非线性多项式状态反馈控制策略与非线性扰动解耦控制策略。分析了非线性控制策略的作用机理与调节特性,基于调节系统的技术性能与机组运行的指标体系,提出了变顶高尾水洞的水力设计准则与调速器参数的整定依据。结果表明:负荷扰动发生后,非线性多项式状态反馈控制策略可以使机组频率能够回到初始值,且动态响应的调节品质优于PID控制的情况。非线性多项式状态反馈控制策略的线性项的作用主要是改变系统的线性稳定性,以消除或延迟已有的分岔;非线性项的作用是可以改变分岔解的稳定性。输出函数的构造可由系统的控制目标和输出对扰动解耦的充要条件严格确定下来;利用所构造的输出函数,采用微分几何理论与线性二次型最优控制理论,可以通过坐标变换得出原非线性系统的线性二次型最优控制下的非线性扰动解耦控制策略的表达式。采用非线性扰动解耦控制时,含变顶高尾水洞的水轮机调节系统的速动性很好,机组频率响应能够快速地稳定到额定频率,调节品质远好于PID控制的情况,且系统具有很好的鲁棒性。（4）运用Hopf分岔理论研究了设上游/下游调压室与变顶高尾水洞水电站的水轮机调节系统的暂态特性与控制问题。基于联合作用与波动叠加的视角,分析了调速器的作用机理、上游/下游调压室与变顶高尾水洞的联合作用机理、质量波与水击波/重力波的叠加机理、及它们对调节系统暂态特性的影响及基于调速器、上游/下游调压室、变顶高尾水洞的系统动态特性的控制方法。结果表明:水轮机调节系统在负荷扰动下的特征变量响应过程呈现出明显的波动叠加特征。上游调压室与变顶高尾水洞联合作用下,在调压室临界稳定断面两侧,水轮机调节系统的暂态特性明显不同。当调压室面积小于临界稳定断面时,调节系统在PI参数平面内有2条分岔线,分别代表上游调压室水位波动稳定特性和压力管道-变顶高尾水洞内水流振荡稳定特性,前者决定系统的稳定域。上游调压室对于设变顶高尾水洞水轮机调节系统稳定性的影响主要取决于调压室断面积,变顶高尾水洞对于设上游调压室水轮机调节系统稳定性的影响主要取决于调压室断面积、负荷扰动及尾水洞顶坡度。设下游调压室与变顶高尾水洞水轮机调节系统处于临界稳定状态时,压力管道-机组子系统和下游调压室-变顶高尾水洞子系统分别对应不同分岔线,2类分岔线构成系统的稳定域边界。变顶高尾水洞对压力管道-机组子系统稳定性只有很微弱影响,但可通过影响下游调压室水位波动来提高调节系统的稳定性。
二、新型FNNS控制策略在水轮机调节系统中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、新型FNNS控制策略在水轮机调节系统中的应用（论文提纲范文）
（1）时滞水轮机调节系统非线性容错控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 PID控制 |
| 1.2.2 现代控制策略 |
| 1.2.3 容错控制 |
| 1.3 研究的主要内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 基于故障检测的非线性水轮机调节系统容错控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非线性水轮机调节系统数学模型 |
| 2.3 故障检测和容错控制 |
| 2.3.1 故障检测 |
| 2.3.2 容错控制器设计 |
| 2.4 数值仿真与结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 非线性水轮机调节系统的分数阶有限时间容错控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相关定义及非线性水轮机调节系统数学模型 |
| 3.2.1 分数微积分相关定义 |
| 3.2.2 分数阶有限时间稳定性 |
| 3.2.3 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 3.3 有限时间容错控制器设计 |
| 3.3.1 故障估计器设计 |
| 3.3.2 控制器设计 |
| 3.4 数值仿真与结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 带有死区输入和执行器故障时滞水轮机调节系统有限时间故障容错控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基本引理 |
| 4.2.1 分数阶微积分的基本定义 |
| 4.2.2 有限时间稳定性和基本引理 |
| 4.3 系统描述 |
| 4.4 有限时间容错控制器设计 |
| 4.4.1 故障估计器设计 |
| 4.4.2 容错控制器设计 |
| 4.4.3 有限时间容错检验 |
| 4.5 数值仿真与结果分析 |
| 4.5.1 水轮机调节系统非线性死区输入 |
| 4.5.2 水轮机调节系统执行器故障 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究创新点 |
| 5.3 不足之处及未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）风水协同发电系统哈密顿控制与动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 风电和水电发展现状 |
| 1.2.2 风水协同控制系统研究现状 |
| 1.2.3 哈密顿控制理论研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 基于哈密顿理论的水电机组叠加控制器设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Hamilton系统基本理论 |
| 2.2.1 无源性 |
| 2.2.2 耗散性 |
| 2.2.3 稳定性 |
| 2.2.4 Hamilton能量函数理论 |
| 2.2.5 端口受控耗散哈密顿系统 |
| 2.3 基于Hamilton理论的综合控制系统设计 |
| 2.3.1 反馈镇定控制设计 |
| 2.3.2 L_2干扰抑制控制设计 |
| 2.4 水电机组的叠加控制器设计 |
| 2.4.1 反馈镇定控制设计 |
| 2.4.2 L_2干扰抑制控制设计 |
| 2.5 水电机组动态特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于哈密顿理论的风电机组混合无源控制器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无源控制器设计原理 |
| 3.2.1 PCHD模型 |
| 3.2.2 无源控制器设计 |
| 3.3 风力发电机组控制器设计 |
| 3.3.1 风机MPPT控制 |
| 3.3.2 风力发电机组模型 |
| 3.3.3 机侧变流器混合无源控制 |
| 3.3.4 网侧变流器混合无源控制 |
| 3.4 风电机组动态特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 风水协同运行发电系统动态特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 风水协同发电系统建模 |
| 4.2.1 风速分布模型 |
| 4.2.2 风水协同运行可行性分析 |
| 4.2.3 风水协同系统建模 |
| 4.3 风水协同发电系统特性研究 |
| 4.3.1 风水协同运行系统动态特性分析 |
| 4.3.2 风水协同运行系统平抑特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（3）基于滑模控制技术的水轮机调节系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 水轮机调节系统国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.3 滑模控制策略国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 水轮机调节系统的数学模型 |
| 2.1 水轮机调节系统数学模型 |
| 2.1.1 调速系统数学模型 |
| 2.1.2 有压引水系统数学模型 |
| 2.1.3 水轮机数学模型 |
| 2.1.4 发电机及负载数学模型 |
| 2.2 水轮机调节系统的状态空间方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 水轮机调节系统线性模型滑模控制技术研究 |
| 3.1 PID控制器 |
| 3.2 滑模控制 |
| 3.3 线性滑模控制器的设计 |
| 3.4 仿真实验及结果 |
| 3.4.1 频率扰动实验 |
| 3.4.2 负荷扰动实验 |
| 3.4.3 参数分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 水轮机调节系统非线性模型反演滑模控制技术研究 |
| 4.1 反演滑模控制基本原理 |
| 4.2 非线性HTRS的模糊PID控制 |
| 4.2.1 模糊控制 |
| 4.2.2 模糊控制原理 |
| 4.3 模糊PID控制器的设计 |
| 4.4 反演滑模控制器的设计 |
| 4.5 仿真实验及分析 |
| 4.5.1 频率扰动实验 |
| 4.5.2 频率死区影响实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 抽水蓄能调节系统建模研究概述 |
| 1.3 抽水蓄能机组系统辨识研究概述 |
| 1.4 抽水蓄能机组控制规律研究概述 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 抽水蓄能机组调节系统非线性建模研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 调速器数学模型 |
| 2.3 有压过水系统数学模型 |
| 2.4 水泵水轮机数学模型 |
| 2.5 同步发电机数学模型 |
| 2.6 励磁调节器及电力系统稳定器数学模型 |
| 2.7 抽水蓄能机组调节系统数学模型 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 基于智能算法的抽水蓄能机组调节系统参数辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 人工羊群优化算法及其改进 |
| 3.3 基于IASA的具有复杂过水系统的调速系统参数辨识 |
| 3.4 基于 IASA 的调速励磁系统水-机-电耦合模型参数辨识 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于神经网络的抽水蓄能机组调节系统模型辨识 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 长短时记忆神经网络与带遗忘因子的在线序列极限学习机 |
| 4.3 基于LSTM的具有复杂过水系统的调速系统离线模型辨识 |
| 4.4 基于WOS-ELM的调速励磁水-机-电耦合系统的在线模型辨识 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 改善抽水蓄能机组反“S”区动态特性的控制规律研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 反“S”区运行问题描述 |
| 5.3 抽水蓄能机组低水头开机规律多目标优化 |
| 5.4 可变速机组避免深入反“S”区运行机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 抽水蓄能机组调速励磁耦合系统的预测控制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 调速励磁耦合系统小扰动稳定性分析 |
| 6.3 调速励磁耦合系统多工况多目标优化 |
| 6.4 调速励磁耦合系统智能模型预测控制 |
| 6.5 对比实验及结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 全文总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1:攻读博士期间发表的论文 |
| 附录2:攻读博士期间完成和参与的科研项目 |
（5）抽水蓄能机组调节系统非线性建模、辨识及优化控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 水泵水轮机数学建模研究与发展现状 |
| 1.3 抽水蓄能机组系统辨识研究现状 |
| 1.4 抽水蓄能机组调节系统控制优化研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 抽水蓄能机组调节系统建模研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 抽水蓄能机组调节系统数学模型 |
| 2.3 基于最小二乘支持向量机的水泵水轮机非线性模型 |
| 2.4 抽水蓄能机组调节系统数学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 抽水蓄能机组调节系统参数辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 抽水蓄能机组模型参数辨识的问题描述 |
| 3.3 基于改进鲸鱼算法的抽水蓄能机组调节系统参数辨识 |
| 3.4 实例分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于BiLSTM神经网络的抽水蓄能机组模型辨识 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BiLSTM模型辨识方法 |
| 4.3 基于BiLSTM神经网络的抽水蓄能机组非线性模型辨识 |
| 4.4 实例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于辨识模型的优化控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 抽水蓄能机组调节系统不确定奇异时滞模型 |
| 5.3 抽水蓄能机组调节系统不确定奇异时滞模型性能分析 |
| 5.4 基于抽水蓄能机组辨识模型的PID优化控制策略 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于多目标优化的抽水蓄能机组导叶关闭规律研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 抽水蓄能机组导叶关闭规律优化问题描述 |
| 6.3 改进多目标灰狼算法(Improved Multi-objective Grey Wolf OptimizationAlgorithm) |
| 6.4 抽蓄机组导叶关闭规律多目标优化模型 |
| 6.5 基于IMOGWO的导叶关闭规律优化策略 |
| 6.6 仿真实例分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 下一步研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1:攻读博士期间发表论文 |
| 附录2:攻读博士期间完成和参与科研项目 |
| 附录3:攻读博士期间所获奖项 |
| 附录4:CF和UF测试函数 |
（6）水轮机调速系统的建模分析与控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文研究背景和研究意义 |
| 1.2 水轮机调速系统的模型综述 |
| 1.3 水轮机调速系统的控制策略研究 |
| 1.3.1 传统的PID结构控制器 |
| 1.3.2 自适应算法控制器结构 |
| 1.3.3 现代智能算法控制 |
| 1.3.4 非线性控制理论 |
| 1.4 本文主要研究内容与章节分布 |
| 2 水轮机调速系统的模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水轮机控制器结构 |
| 2.3 机械液压系统 |
| 2.4 引水系统 |
| 2.4.1 压力引水系统模型 |
| 2.4.2 调压井装置模型 |
| 2.4.3 引水系统中的分叉管道和尾水管道 |
| 2.5 水轮机的结构模型 |
| 2.5.1 水轮机的非线性模型 |
| 2.5.2 水轮机的线性模型 |
| 2.6 水轮机中发电机模型 |
| 2.6.1 水轮发电机一阶模型 |
| 2.6.2 水轮发电机二阶模型 |
| 2.6.3 水轮发电机三阶模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 水轮机调速系统的综合性建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水轮机调速系统线性模型 |
| 3.2.1 含非线性饱和环节的水轮机调速系统模型 |
| 3.2.2 含饱和环节的水轮机调速系统模型工况仿真分析 |
| 3.3 水轮机调速系统的非线性模型建模 |
| 3.3.1 含高阶发电机的水轮机调速系统 |
| 3.3.2 刚性水击特性的水轮机调速系统模型 |
| 3.3.3 弹性水击特性的高阶水轮发电机组模型 |
| 3.4 水轮机组非线性建模综合分析 |
| 3.4.1 FOPID调速器控制设计 |
| 3.4.2 五阶水轮发电机模型 |
| 3.4.3 含五阶发电机的非线性水轮机调速系统 |
| 3.5 基于FOPID控制器的水轮机组非线性建模仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 水轮机调速系统的多目标控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多目标控制的必要性 |
| 4.2.1 FOPID控制器的双目标函数控制 |
| 4.3 BP-FOA算法对FOPID控制器的优化 |
| 4.3.1 果蝇算法和BP神经网络算法 |
| 4.3.2 嵌套神经网果蝇混合算法(BP-FOA) |
| 4.3.3 BP-FOA算法对FOPID控制器的自适应求解 |
| 4.4 各类算法优化结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 不同控制策略下多工况仿真对比 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 负载扰动下工况仿真 |
| 5.3 水轮机满载下工况仿真 |
| 5.4 不同控制策略的数据分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）水泵水轮机调节系统动力学分析及反演滑模控制器设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 2 水泵水轮机调节系统数学建模 |
| 2.1 水泵水轮机系统模型 |
| 2.2 含有调压井的引水管道弹性水击系统模型 |
| 2.3 电动发电机系统模型 |
| 2.4 调速器系统模型 |
| 2.5 水泵水轮机调节系统七阶数学模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 水泵水轮机调节系统动力学分析及滑模控制 |
| 3.1 水泵水轮机调节系统动力学分析 |
| 3.2 水泵水轮机调节系统滑模控制器设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 水泵水轮机调节系统反演滑模控制 |
| 4.1 水泵水轮机调节系统数学模型变换 |
| 4.2 动态面反演控制器设计 |
| 4.3 自适应率设计与稳定性分析 |
| 4.4 控制器对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）分数阶水轮机调节系统的稳定性控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水轮机调节器的研究现状 |
| 1.2.2 水轮机调节系统控制策略研究现状 |
| 1.2.3 分数阶微积分理论及其应用 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 分数阶水轮机调节系统的非线性模型及动力学行为 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 分数阶微积分的基本理论 |
| 2.2.1 Caputo分数阶微积分 |
| 2.2.2 Riemann-Liouville分数阶微积分 |
| 2.2.3 分数阶微积分的性质 |
| 2.3 分数阶水轮机调节系统的非线性模型 |
| 2.3.1 水轮机的数学模型 |
| 2.3.2 发电机系统 |
| 2.3.3 液压随动系统 |
| 2.3.4 引水系统 |
| 2.4 分数阶水轮机调节系统的数学模型 |
| 2.5 分数阶水轮机调节系统动力学行为 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 分数阶水轮机调节系统PID稳定控制 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 水轮机调节系统的PID稳定性控制 |
| 3.3 随机扰动下的分数阶水轮机调节系统的动力学行为 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 分数阶水轮机调节系统的有限时间控制 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 稳定性引理 |
| 4.3 分数阶水轮机调节系统的有限时间控制 |
| 4.4 算例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 分数阶水轮机调节系统的固定时间控制 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 固定时间稳定性理论 |
| 5.3 分数阶水轮机调节系统的固定时间控制 |
| 5.4 算例分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（9）水轮机调节系统的参数辨识与控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文研究的背景和意义 |
| 1.2 水轮机调节系统的模型综述 |
| 1.3 水轮机调节系统的参数辨识现状 |
| 1.4 水轮机调节系统的控制策略研究 |
| 1.5 本文的主要研究内容与章节安排 |
| 2 水轮机调节系统的数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水力系统模型 |
| 2.3 水轮机模型 |
| 2.4 调速器模型 |
| 2.5 发电机模型 |
| 2.6 水轮机调节系统常用的几种数学模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 水轮机调节系统线性模型的参数辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 引力搜索算法及其改进 |
| 3.3 基于改进引力搜索算法的水轮机调节系统参数辨识 |
| 3.4 仿真算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 水轮机调节系统非线性模型的参数辨识 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 基于蚁狮优化算法的水轮机调节系统参数辨识研究 |
| 4.4 基于未知参数观测器的水轮机调节系统参数辨识研究 |
| 4.5 基于同步参数观测器的水轮机调节系统参数辨识研究 |
| 4.6 各种辨识方法的比较 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 水轮机调节系统线性模型的多目标PID控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多目标PID控制设计的必要性 |
| 5.3 分数阶PID控制器在水轮机调节系统线性模型中的应用 |
| 5.4 含有饱和环节的水轮机调节系统线性模型PID控制 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 水轮机调节系统非线性模型的滑模变结构控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 滑模变结构控制基本原理 |
| 6.3 水轮机调节系统的线性滑模控制 |
| 6.4 水轮机调节系统的终端滑模控制 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 全文工作总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录2 攻读博士期间参与的科研项目 |
（10）平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义与关键问题 |
| 1.3 研究现状评述 |
| 1.3.1 调压室 |
| 1.3.2 变顶高尾水洞 |
| 1.3.3 水轮机调节系统 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 2 基于降阶模型的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 设调压室水电站水轮机调节系统转速响应调节品质 |
| 2.2.1 数学模型 |
| 2.2.2 综合传递函数的求解 |
| 2.2.3 水轮机调节系统的一次降阶 |
| 2.2.4 水轮机调节系统转速响应调节品质分析 |
| 2.2.5 结论 |
| 2.3 压力管道对水轮机调节系统稳定性和调节品质的影响机理 |
| 2.3.1 数学模型 |
| 2.3.2 压力管道对稳定性的影响 |
| 2.3.3 压力管道对调节品质的影响 |
| 2.3.4 压力管道水流惯性和水头损失的作用机理及其应用 |
| 2.3.5 结论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于正弦波的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 设调压室水电站水轮机调节系统一次调频稳定性 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 调节系统稳定性分析 |
| 3.2.3 一次调频调压室临界稳定断面 |
| 3.2.4 结论 |
| 3.3 设调压室水电站水轮机调节系统一次调频动态响应 |
| 3.3.1 一次调频动态响应控制技术指标 |
| 3.3.2 一次调频动态响应的解析求解 |
| 3.3.3 基于出力响应控制的一次调频域 |
| 3.3.4 应用 |
| 3.3.5 结论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于非线性状态反馈的变顶高尾水洞水轮机调节系统Hopf分岔控制 |
| 4.2.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 4.2.2 基于非线性状态反馈的水轮机调节系统Hopf分岔控制 |
| 4.2.3 新型控制器的调节特性与作用机理 |
| 4.2.4 结论 |
| 4.3 基于微分几何的变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性扰动解耦控制 |
| 4.3.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 4.3.2 水轮机调节系统非线性扰动解耦控制策略设计 |
| 4.3.3 算例分析 |
| 4.3.4 结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 设上游调压室与变顶高尾水洞的水轮机调节系统稳定性 |
| 5.2.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 5.2.2 水轮机调节系统Hopf分岔分析 |
| 5.2.3 基于Hopf分岔的系统稳定性分析 |
| 5.2.4 稳定性的数值仿真与控制 |
| 5.2.5 结论 |
| 5.3 上游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 5.3.1 水轮机调节系统的动态特性 |
| 5.3.2 上游调压室与变顶高尾水洞波动叠加对系统稳定性的影响 |
| 5.3.3 结论 |
| 5.4 下游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 5.4.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 5.4.2 水轮机调节系统的非线性动态特性分析 |
| 5.4.3 下游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的系统稳定性 |
| 5.4.4 结论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
四、新型FNNS控制策略在水轮机调节系统中的应用（论文参考文献）
- [1]时滞水轮机调节系统非线性容错控制研究[D]. 杨颖. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [2]风水协同发电系统哈密顿控制与动态特性研究[D]. 冯雯凤. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [3]基于滑模控制技术的水轮机调节系统研究[D]. 池红霖. 西华大学, 2021(02)
- [4]抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究[D]. 冯陈. 华中科技大学, 2020
- [5]抽水蓄能机组调节系统非线性建模、辨识及优化控制研究[D]. 丁坦. 华中科技大学, 2020(01)
- [6]水轮机调速系统的建模分析与控制策略研究[D]. 史宏杰. 华北水利水电大学, 2020(02)
- [7]水泵水轮机调节系统动力学分析及反演滑模控制器设计[D]. 洪铮. 华中科技大学, 2019(03)
- [8]分数阶水轮机调节系统的稳定性控制研究[D]. 黄孙华. 湖南大学, 2018(01)
- [9]水轮机调节系统的参数辨识与控制策略研究[D]. 陈志环. 华中科技大学, 2017(10)
- [10]平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究[D]. 郭文成. 武汉大学, 2017(06)