面向明渠运行自动控制的一维非恒定流仿真平台开发

发布时间：2020-12-14 06:00

　　世界许多国家面临着水资源短缺、水资源时空分布不均的问题,在这样的背景下,世界各国修建了大量的调水工程和灌溉工程。渠道作为调水工程和灌溉工程的主要结构形式,它的运行调度是影响供水安全、供水效率和水资源利用率的关键因素。渠道的运行调度受到扰动、水位上限、水位变幅、闸门开度变幅等约束条件的制约,同时面临着非线性、强扰动、滞后性和强耦合等难题,因此对渠道自动控制技术的研究意义重大。渠道的数值模拟是研究和测试渠道控制算法的重要方法,而渠道又通常包含闸门、堰等众多结构物,水力条件复杂,因此开发能够处理复杂内边界条件的渠道运行自动控制仿真平台很有必要。本文建立了明渠一维非恒定流模型,并嵌入自动控制接口,连接自动控制模块,实现了渠道运行的自动控制,完成了明渠运行自动控制仿真平台的开发。本文主要研究内容如下:(1)系统调研了渠道运行方式、渠道自动控制相关概念、国内外渠道自动控制的研究进展和应用情况。(2)基于圣维南方程组建立了明渠一维非恒定流模型,提出结构物处理的流量预测校正法,使建立的明渠一维非恒定流模型能够较好地模拟包含复杂内边界条件的明渠系统,并通过具体的算例验证了模型的准确度和适用性。(3)介绍... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 渠道运行自动控制的研究意义
    1.2 渠道运行自动控制的相关概念及控制方式的分类
    1.3 渠道运行自动控制的研究进展及应用
        1.3.1 渠道运行控制模型的研究进展
        1.3.2 渠道控制算法的研究进展
        1.3.3 国内外渠道自动控制技术的应用情况
    1.4 渠道运行控制仿真平台的研究进展
    1.5 本文的研究内容
第2章 渠道运行仿真平台的数学模型
    2.1 明渠一维非恒定流模型的基本方程及其解法
    2.2 外边界处理方法
    2.3 内边界条件处理方法
        2.3.1 结构物处理的流量预测校正法
        2.3.2 汊点的处理
    2.4 本章小结
第3章 渠道运行仿真平台的验证
    3.1 双渠池渠道连接系统
        3.1.1 计算工况 1
        3.1.2 计算工况 2
        3.1.3 计算结果分析
    3.2 多渠池多闸门渠道系统
    3.3 本章小结
第4章 明渠运行的PID控制
    4.1 PID控制的原理
        4.1.1 位置式PID控制算法
        4.1.2 增量式PID控制算法
        4.1.3 对传统数字PID控制算法的改进
    4.2 渠道控制算法的评价指标
    4.3 增量式PID控制的实现
        4.3.1 闸前常水位运行
        4.3.2 闸后常水位运行
        4.3.3 仿真结果
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：2915948