抽水蓄能機(jī)組的非線性廣義預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、在電力系統(tǒng)中，抽水蓄能電站承擔(dān)著調(diào)頻、調(diào)峰、事故備用等重要任務(wù)，是維護(hù)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，因此電網(wǎng)對(duì)抽水蓄能機(jī)組控制系統(tǒng)具有較高的可靠性要求。由于水泵水輪機(jī)強(qiáng)非線性導(dǎo)致機(jī)組控制難度大，傳統(tǒng)的控制策略和控制規(guī)律已無(wú)法滿足抽水蓄能機(jī)組控制品質(zhì)的需求，難以從根本上解決抽水蓄能機(jī)組控制對(duì)象強(qiáng)烈非線性、時(shí)變性與線性控制規(guī)律之間的適配問題。而預(yù)測(cè)控制是一種能對(duì)控制對(duì)象模型在線更新、實(shí)時(shí)優(yōu)化機(jī)制的控制理論與方法，適合用來(lái)解決抽水蓄能機(jī)

2、組控制的科學(xué)與技術(shù)難題。因此本文嘗試在對(duì)抽水蓄能機(jī)組進(jìn)行復(fù)雜模型建模仿真、分析其模型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)非線性廣義預(yù)測(cè)控制器，以解決抽水蓄能機(jī)組的控制問題，具體研究重點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：
　　1.搭建抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真模型。針對(duì)抽水蓄能電站引水系統(tǒng)的復(fù)雜性，采用特征線法對(duì)引水系統(tǒng)進(jìn)行處理，完成一定程度上的精細(xì)化建模方案。對(duì)于水泵水輪機(jī)全特性曲線，采用改進(jìn)Suter變換方法對(duì)特性曲線進(jìn)行處理，消除特性曲線的“S”區(qū)，解決等

3、開度線分布不均和交叉聚集的問題，從而能夠獲得很好的插值效果，為后期仿真計(jì)算提供便利。此外還建立了機(jī)械液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)和同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。完成各模塊建模后，綜合各個(gè)模型，設(shè)計(jì)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型的仿真計(jì)算方案。
　　2.在抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)非線性廣義預(yù)測(cè)控制器。本文依據(jù)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性，給出了抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的瞬時(shí)線性化模型。由于這一瞬時(shí)線性化模型參數(shù)未知，引入最小二乘法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)非

4、線性廣義預(yù)測(cè)控制器。此外，針對(duì)系統(tǒng)在初始狀態(tài)時(shí)或者在較強(qiáng)干擾的情況下可能會(huì)出現(xiàn)的模型失配問題，加入了懲罰系數(shù)并針對(duì)最小二乘初值確定問題上設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)過(guò)程方案進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的性能。
　　3.將非線性廣義預(yù)測(cè)控制器應(yīng)用于實(shí)際抽水蓄能電站機(jī)組進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。以江西洪屏抽水蓄能電站為對(duì)象在MATLAB仿真平臺(tái)上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)包括開機(jī)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)和空載頻率擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)引入常規(guī)PID控制和分?jǐn)?shù)階PID控制將仿真結(jié)果進(jìn)