三峡-葛洲坝日调节模型自动测控系统研究

摘要

非恒定流问题是三峡工程水力学研究的重难点。三峡-葛洲坝梯级水电站日调节水工模型作为两坝间非恒定流通航条件研究的实验平台,为三峡工程的科学管理和安全运行提供有力的技术支持。为提高模型实验的测控精度和自动化水平,论文对日调节模型的数字化技术改造进行了研究,设计了一套高精度、数字化的自动测控系统,该系统为非恒定流实验研究以及梯级电站的联合调度算法研究提供实时、准确、可靠的水文信息数据。
　　系统从层级上分成现场仪表级、可编程控制器级和上位机监控级,控制模块包括三峡电站进出流控制系统、葛洲坝电站出流控制系统和两坝间水文信息采集系统,以上位机组态KingView和西门子PLC S7-200共同组成核心控制单元,控制现场仪表,包括流量、流速、水位测量传感器和电动执行机构,实现系统的自动测控功能,以及远程监控功能。
　　针对三峡流量控制系统和葛洲坝水位控制系统各自的特点,以及实际系统模型的差异性,论文提出两套不同的控制方案。三峡流量控制系统的被控对象等效为一个有延时的一阶惯性系统,根据分析采用PID控制器的方案,对控制系统进行仿真分析和实验,并在PLC中实现PID控制功能。同时针对葛洲坝水位控制系统惯性大、滞后严重的特点,为其设计了一个适用于二阶惯性系统的模糊自适应PID控制器,并将其控制效果与纯PID控制器进行比较。通过仿真波形可以得出结论,对于相对较复杂的二阶惯性系统,模糊自适应PID控制器的调节效果优于纯PID控制器。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究来源

1.4 本文研究的主要内容

2 日调节模型自动测控系统方案设计

2.1 控制系统设计目标

2.2 控制系统设计依据和原则

2.3 系统设计思想

2.4 控制系统方案总体设计

2.5 本章小结

3 控制系统软硬件平台搭建

3.1 控制系统硬件的设计原则

3.2 控制系统硬件的选型及设计

3.3 控制系统软件的设计

3.4 本章小结

4 三峡流量控制的PID算法研究

4.1 流量控制系统建模分析

4.2 流量控制系统的PID算法

4.3 三峡流量PID控制器的设计

4.4 本章小结

5 葛洲坝水位控制的模糊PID算法研究

5.1 水位控制系统建模分析

5.2 水位控制系统中的模糊机制

5.3 模糊PID控制器的设计

5.4 模糊PID控制器的仿真

5.5 本章小结

6 全文总结与展望

致谢

附录 在攻读硕士期间发表的论文

参考文献