[发明专利]基于不确定性模型的水轮机PID调速器控制参数整定方法

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机调节技术，具体涉及一种基于不确定性模型的水轮机PID调速器控制参数整定方法。

背景技术

水轮机调节系统是一个由调速器、水轮机-压力管道和发电机-负荷构成的，将水力、机械和电气过程综合于一体，高度复杂的系统。其中，水轮机调速器是保证系统稳定运行的重要控制设备，其调节性能的优劣直接关系到电网的供电质量。

目前，国内水电站使用的水轮机调速器普遍采用比例积分微分(proportional-integral-derivative，PID)控制规律的PID调速器，该类调速器具有算法简单、可靠性高等优点，但难点在于如何对控制参数进行整定。水轮机PID调速器只有控制参数得到合理整定的前提下，才能达到优秀的调节性能，而不合理的参数设置往往限制其性能发挥并带来安全隐患。因此，水轮机PID调速器控制参数整定一直是机组调试及运行人员关心的热点问题。

尽管已经存在大量的水轮机PID调速器控制参数整定方法，但它们都是基于水轮机调节系统的确定性模型进行优化。事实上，水轮机调节系统在工况变化过程中具有参数大范围摄动的特性，而确定性模型并不能描述该特性，这导致该类方法整定的水轮机PID调速器缺乏应对系统参数变化的能力，系统鲁棒性较差。

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不确定性模型的水轮机PID调速器控制参数整定方法。该方法采用不确定参数描述系统的参数摄动特性，建立了水轮机调节系统不确定性模型，在此基础上推导出系统鲁棒稳定的充要条件并定义系统动态品质的性能指标，从而将水轮机PID调速器控制参数整定归纳为一个约束优化问题进行求解。本发明整定的水轮机PID调速器显著增强了系统对参数摄动的鲁棒性。

为实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于不确定性模型的水轮机PID调速器控制参数整定方法，具体包括以下主要步骤：

(1)建立水轮机调节系统不确定性模型。

水轮机调节系统由水轮机调速器和水轮发电机组两部分构成，其中，水轮机调速器传递函数为：

K(s)=Δy(s)Δxc(s)-Δx(s)=kds2+kps+kiTys2+(1+Tybpki)s+bpki---(1)]]>