基于MATLAB的水轮机调节系统模型辨识和参数优化

发布时间：2017-07-02 17:10

  本文关键词：基于MATLAB的水轮机调节系统模型辨识和参数优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水轮机安全稳定运行对于保证供电电能的质量起着极其重要的作用,负荷的变化将会直接导致水轮机调节系统频率不稳定,影响供电质量。水轮机调节系统基本任务就是根据负荷的变化调节水轮机转速,调节有功功率的输出,从而维持机组的频率在规定的范围以内,研究水轮机调节系统的运行规律,提高其控制性能,一直是水电领域里极其重要的问题。本文借助于仿真工具MATLAB研究水轮机调节系统被控对象的模型辨识以及水轮机调速器参数值的优化这两个问题。本文主要研究的第一个问题是水轮机调节系统被控对象的模型辨识。本文在分析和研究水轮机调节系统结构特点基础之上,在MATLAB的Simulink平台上搭建水轮机调节系统的被控对象的仿真模型,采用MATLAB的最小二乘法辨识工具箱辨识水轮机调节系统的被控对象的传递函数的模型。此外,为提高系统的控制性能,对上述辨识获得的模型进行调速器参数优化,通过编写粒子群算法,以电液随动系统、引水系统、发电机及其负荷作为被控对象进行调速器PID参数优化,通过对比水轮机调节系统调速器参数优化前后系统的阶跃响应输出发现,优化后的水轮机调节系统的控制性能指标如超调量、调整时间以及上升时间得到了改善,水轮机调节系统的控制性能得到了提高。
【关键词】：水轮机 最小二乘法 PID控制 粒子群算法
【学位授予单位】：南昌工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK730.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 课题研究的背景及意义7-8
• 1.2 水轮机调节系统的模型辨识和控制理论研究现状8-11
• 1.3 本文主要研究内容及章节安排11-12
• 第2章 水轮机调节系统建模分析12-20
• 2.1 水轮机调节系统简介12
• 2.2 水轮机调节系统建模12-19
• 2.2.1 调速器简介12-13
• 2.2.2 水轮机调速器的PID调节器模型13-15
• 2.2.3 电液随动系统模型15
• 2.2.4 水轮机及其引水系统建模15-17
• 2.2.5 发电机及负荷模型17-18
• 2.2.6 实例水电站调节系统建模18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 水轮机调节系统研究对象辨识20-33
• 3.1 水轮机调节系统研究对象模型辨识20-28
• 3.1.1 辨识对象原理框图20-21
• 3.1.2 最小二乘法的简介21
• 3.1.3 最小二乘法的原理21-22
• 3.1.4 输入信号的选择22-24
• 3.1.5 6 级M序列在MATLAB中的实现24-26
• 3.1.6 输入输出数据的采集26-28
• 3.2 最小二乘法辨识水轮机调节系统的被控对象28-29
• 3.3 辨识结果分析29-30
• 3.4 辨识获得的模型稳定性分析30-31
• 3.5 辨识关键技术和现场辨识注意事项31-32
• 3.6 本章小结32-33
• 第4章 水轮机调速器PID参数优化33-48
• 4.1 实际水轮机调节系统阶跃信号输出曲线33-34
• 4.2 粒子群算法概述34-39
• 4.2.1 粒子群算法的基本思想34-36
• 4.2.2 粒子群算法流程36-38
• 4.2.3 粒子群算法的特点38
• 4.2.4 粒子群算法的研究与发展38-39
• 4.3 粒子群算法下的PID参数优化39-44
• 4.3.1 粒子群算法优化PID控制器设计过程的实现39-41
• 4.3.2 粒子群算法程序的实现41
• 4.3.3 适应度值的确定41-44
• 4.4 调速器参数优化对比44-45
• 4.5 仿真对比实验45-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第5章 总结与展望48-50
• 5.1 全文总结48
• 5.2 工作展望48-50
• 参考文献50-53
• 附录53-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：510773