【摘要】：水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)具有非線性、時(shí)變性、非最小相位等特點(diǎn)的極其復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng),并且難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。而目前我國大部分水電站的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍在采用常規(guī)PID控制或以常規(guī)PID控制回路為基礎(chǔ)的控制策略,雖然該控制策略擁有簡單易操作、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但它卻沒有在線自適應(yīng)整定參數(shù)的能力,即不能隨控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的動態(tài)變化來自適應(yīng)調(diào)整PID參數(shù),往往會導(dǎo)致被控機(jī)組轉(zhuǎn)速波動,從而使電網(wǎng)頻率產(chǎn)生擺動。由此也可以看出,水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)組乃至電網(wǎng)的重要部分,機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣將直接關(guān)系到電能的質(zhì)量。為了解決上述問題,目前,控制領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)了多種智能控制算法,并且已廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)中而且取得了不錯(cuò)效果,但在水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中智能控制卻尚未取得較為理想的成果。究其原因,是在實(shí)際生產(chǎn)過程中智能控制出現(xiàn)了多種問題,不能滿足水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特殊要求。所以,本文針對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的缺陷,采用了主成份分析法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化,以提高網(wǎng)絡(luò)的收斂速度及泛化能力。設(shè)計(jì)新的控制器(主成份-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制)應(yīng)用于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中進(jìn)行仿真分析,并與常規(guī)PID控制、模糊PID及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制進(jìn)行比較、分析,證明新的控制策略的優(yōu)越性、可行性。首先,本研究通過對水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理的分析,建立了小波動過渡過程情況下近似線性化的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;然后利用MATLAB及Simulink仿真平臺對兩種典型工況先后利用上述4種控制策略分別進(jìn)行仿真、分析;結(jié)果表明,主成份-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制下的階躍響應(yīng)曲線過渡過程明顯優(yōu)于其他3種控制,包括調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量、振蕩次數(shù)等性能指標(biāo)均得到了較大改善。因此,本研究具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。文章最后,系統(tǒng)地總結(jié)了本文,并對以后研究方向及待解決的問題做了簡單的說明及展望。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV734.4
【圖文】：

1 緒論1 緒論1.1 引言根據(jù)我國國家統(tǒng)計(jì)局 2012 年至 2017 年發(fā)表的《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)我國近 6 年年發(fā)電總量分別為 47000.7 億 kW·h、49377.7 億 kW·h、53975.9 億 kW56495.8 億 kW·h、58105.8 億 kW·h 和 61424.9 億 kW·h，其中水電占各年發(fā)電總14.77%、17.43%、16.89%、18.84%、19.39%和 19.43%，如圖 1-1 所示，水電發(fā)電所占年發(fā)電量的比重均呈明顯的上升趨勢[1]。由此可以看出，雖然火力發(fā)電仍然是能源的主要來源，但水電作為一種可再生的清潔能源，將使其在我國能源構(gòu)成中所比重逐漸增加，在電力能源中所扮演的角色也越來越重要。

2 智能 PID 控制的理論基礎(chǔ)2 智能 PID 控制的理論基礎(chǔ)規(guī) PID 控制PID 控制器被提出以來，由于其結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、參數(shù)易于調(diào)整和控制點(diǎn)，使得工程中各種先進(jìn)控制過程或優(yōu)化均是以 PID 控制回路為基礎(chǔ)[41,4軟、硬件的資源，可編程實(shí)現(xiàn)智能化的 PID 控制，能達(dá)到更高的控制精度進(jìn)而滿足人們的使用要求。常規(guī) PID 控制規(guī)律生產(chǎn)或仿真試驗(yàn)中，PID 控制原理是為最常用的規(guī)律，整個(gè)系統(tǒng)由控制器成，其基本原理框圖如圖 2-1 所示[11]。

圖 2-3 位置式 PID 控制算法計(jì)算程序框圖 2-3 Position type PID control algorithm calculating program block dia 控制算法的缺點(diǎn)是：該控制系統(tǒng)的所有輸出量均與過去的進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要將全部偏差信號 e(k)進(jìn)行累加，此時(shí)計(jì)算地計(jì)算時(shí)間可能就會比較長。而且，由于控制器的輸出量置，所以，當(dāng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)，u(k)值很地便會引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置出現(xiàn)較大變化，這均是試驗(yàn)、情況下，還可能會引誘產(chǎn)生重大事故。因此為了避免類似式 PID 控制算法。 PID 控制根據(jù)遞推原理可得(1)((1)()((1)(2)))10 ukkekkejkekekdkjpi算法

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3 吳卓t

本文編號：2788322