水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID參數(shù)的穩(wěn)定域分析

2.8萬字 89頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

摘要
水電站調(diào)節(jié)系統(tǒng)為多變量、時變的非線性系統(tǒng)，主要由有壓引水系統(tǒng)、水輪發(fā)電機(jī)組、調(diào)速器、等部分構(gòu)成，該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行取決于各組成部分的共同作用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與否決定了電的質(zhì)量以及用戶的安全。在這樣的背景下，本文以托巴水電站為研究對象，重點研究了托巴水電站的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建模，以及在PID控制的方式下如何運用遍歷法遍歷出其參數(shù)的穩(wěn)定域，和利用遍歷法對調(diào)節(jié)系統(tǒng)做頻率給定擾動試驗。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
1、總結(jié)、收集、和整理了已經(jīng)有了的分析成果，對水電站調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真數(shù)學(xué)模型，尤其是被控制對象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析。
通過比較傳統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法，總結(jié)出對于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)這樣的非線性、多時變的系統(tǒng)，無法通過MATLAB/SIMUlink直接畫出分析圖。本文是通過在SIMUlink模型里面運用求導(dǎo)微分來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，代替了伯德圖和根軌跡圖的分析判斷。
為提高水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)，分別研究了水輪機(jī)模塊的理想模型與基于水輪機(jī)模型綜合特性曲線建立的水輪機(jī)模塊，考慮到真實的研究狀況，采用了后者來建立仿真模型。
為研究多種擾動下水電站調(diào)節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，基于MATLAB/Simulink軟件提供的用戶自定義建模功能，建立了水電站水機(jī)電系統(tǒng)主要環(huán)節(jié)的Simulink仿真模塊，并根據(jù)系統(tǒng)的接線結(jié)構(gòu)及其運行特性，最終搭建出完整的水電站調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)的仿真模型。
本文采用的控制方法為傳統(tǒng)的PID控制，對水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)做了頻率給定擾動試驗，利用遍歷法對其PID控制的三個參數(shù)進(jìn)行遍歷，通過編程，得到其在0.6%和在4%頻率給定擾動下的穩(wěn)定范圍。通過與托巴水電站真實的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，本文所得結(jié)果符合。



關(guān)鍵詞：水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、PID控制、建模、仿真、穩(wěn)定性、遍歷法、MATLAB、SIMUlinkL