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        基于現(xiàn)代控制理論的渠道控制系統(tǒng)分析

        2016-10-09 16:03:46尚濤陳明坤
        關(guān)鍵詞:狀態(tài)方程最優(yōu)控制線性化

        尚濤+陳明坤

        摘 要:本文從渠道運(yùn)行的方程組出發(fā),對(duì)控制方程組進(jìn)行了離散化,并用多元泰勒公式對(duì)離散化后的公式進(jìn)行線性化,從而得出了以閘門開度為控制變量,以水流深度和流量為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程。最后通過分析一個(gè)案例,證實(shí)了該狀態(tài)方程的穩(wěn)定性。

        關(guān)鍵字:渠道運(yùn)行 離散化 線性化 穩(wěn)定性

        中圖分類號(hào):TV672.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        1 前言

        渠道運(yùn)行控制系統(tǒng)是根據(jù)來自渠道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息來操作的渠道,控制渠道水位、流量等變量的基本系統(tǒng)。渠道運(yùn)行的人工控制有操作笨拙、信息傳遞慢、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。隨著現(xiàn)代控制理論的逐漸成熟,渠道運(yùn)行控制也逐漸引入現(xiàn)代控制理論對(duì)渠道進(jìn)行自動(dòng)控制。本文從渠道運(yùn)行過程的基本方程出發(fā),由公式的推導(dǎo)得出了運(yùn)行的狀態(tài)方程,并對(duì)一例子狀態(tài)方程的穩(wěn)定性進(jìn)行了一定的分析。

        7 結(jié)論

        (1)渠道系統(tǒng)在過渡過程中的控制方程是圣·維南方程,為了便于用現(xiàn)代控制理論解決渠道運(yùn)行控制問題,對(duì)圣·維南方程做了離散化和線性化的處理。離散化的方法是明渠非恒定流數(shù)值解中比較成熟的方法,線性化方法采用的是控制論中常用的泰勒級(jí)數(shù)展開方法。

        (2)穩(wěn)定是控制藥達(dá)到的目標(biāo)之一,但在渠道運(yùn)行控制設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的進(jìn)行穩(wěn)定性的分析,在過去的方法中是比較困難的,只有將現(xiàn)代控制理論引入才有必要和可能。

        (3)控制器的設(shè)計(jì)是渠道運(yùn)行控制的核心,本文將最優(yōu)控制理論引入到渠道運(yùn)行控制設(shè)計(jì)之中,使系統(tǒng)穩(wěn)定。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1]尚濤.渠道自動(dòng)運(yùn)行魯棒控制的理論研究[D].武漢:武漢大學(xué),2004.

        [2]阮新建,袁宏源等.灌溉明渠控制設(shè)計(jì)方法研究[J].水利學(xué)報(bào),2004(8).

        [3]阮新建,楊芳等.渠道運(yùn)行控制數(shù)學(xué)模型及系統(tǒng)特性分析[J].灌溉排水,2002 (8).

        [4]阮新建,楊芳.渠道運(yùn)行離散模型及最優(yōu)控制[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2003 (5).

        [5]阮新建,王長(zhǎng)德.渠道運(yùn)行最優(yōu)控制與運(yùn)行模擬住址[J].人民長(zhǎng)江,2003(10).

        [6]王萬良.自動(dòng)控制原理[M].北京:科學(xué)出版社,2001.

        [7]薜定宇.反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析一MATLAB語言應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.

        [8]阮新建.渠道自動(dòng)運(yùn)行現(xiàn)代控制理論模型研究[D].武漢:武漢大學(xué),2002.

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