[发明专利]基于多工况时域响应的PID水轮机调速器参数优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机调节技术，具体涉及一种基于多工况时域响应的PID水轮机调速器参数优化方法。

背景技术

水轮机调节的基本任务是根据电网负荷的变化，不断调节发电机组的有功功率输出，并维持机组转速在规定的范围内，其调节对象包括：压力引水系统和泄水系统、水轮机、发电机和机组并入运行的电网。由于该对象是一个将水力过程、机械过程和电气过程综合于一体、彼此密切联系的结构复杂和参数时变的被控制系统，在水电站控制中通常采用比例积分微分（PID）调速器与其构成闭环水轮机调节系统，以确保该系统安全稳定运行，进而为电网提供高质量的供电。

对水轮机调节系统而言，水轮机调速器是保证其拥有满意的动态特性并可靠运行的重要控制设备，而调速器的控制参数选择是否得当则决定了调速器控制品质的优劣。不合理的参数选择会导致水电机组性能不佳，限制其调节能力的发挥，并存在严重的安全问题。

许多先进的理论和方法已广泛用于PID水轮机调速器参数优化，但大多数方法都是在系统处于某一特定工况的基础上进行控制参数优化，这样得到的最优参数不能保证系统在其它工况下也拥有满意的调节品质，因而导致水轮机调节系统对工况变化的鲁棒性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于多工况时域响应的PID水轮机调速器参数优化方法，该方法求取的控制参数使得系统能够在不同的工况下都保持满意的动态特性，系统鲁棒性得以增强。

为实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于多工况时域响应的PID水轮机调速器参数优化方法，具体包括以下步骤：

（1）在某一具体工况C_m下，根据最大超调量M，稳定时间T以及振荡次数N这三个时域响应指标，对一组给定的PID控制参数K，定义单一工况适应度函数为：

fCm(K)=a1M(K)+a2T(K)+a3N(K)+a4∫0+∞|e(K,t)|dt---(1)]]>

其中，系数a_i用于各个指标之间的加权，i=1,2,3,4；函数e(·)表示频率偏差；K为PID控制器比例系数K_p、积分系数K_i和微分系数K_d构成的向量，K=Δ(Kp,Ki,Kd);]]>t表示时间。