水轮机调节系统pid参数的稳定域分析.doc

水轮机调节系统PID参数的稳定域分析

2.8万字 89页 原创作品，已通过查重系统

摘要
水电站调节系统为多变量、时变的非线性系统，主要由有压引水系统、水轮发电机组、调速器、等部分构成，该系统能否稳定运行取决于各组成部分的共同作用，调节系统的稳定性与否决定了电的质量以及用户的安全。在这样的背景下，本文以托巴水电站为研究对象，重点研究了托巴水电站的水轮机调节系统的建模，以及在PID控制的方式下如何运用遍历法遍历出其参数的稳定域，和利用遍历法对调节系统做频率给定扰动试验。论文的主要研究内容和结论如下：
1、总结、收集、和整理了已经有了的分析成果，对水电站调节系统的仿真数学模型，尤其是被控制对象的数学模型进行了分析。
通过比较传统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法，总结出对于水轮机调节系统这样的非线性、多时变的系统，无法通过MATLAB/SIMUlink直接画出分析图。本文是通过在SIMUlink模型里面运用求导微分来判断系统的稳定性，代替了伯德图和根轨迹图的分析判断。
为提高水轮机调节系统的动态调节品质，分别研究了水轮机模块的理想模型与基于水轮机模型综合特性曲线建立的水轮机模块，考虑到真实的研究状况，采用了后者来建立仿真模型。
为研究多种扰动下水电站调节系统系统的动态响应特性，基于MATLAB/Simulink软件提供的用户自定义建模功能，建立了水电站水机电系统主要环节的Simulink仿真模块，并根据系统的接线结构及其运行特性，最终搭建出完整的水电站调节系统动态的仿真模型。
本文采用的控制方法为传统的PID控制，对水轮机调节系统做了频率给定扰动试验，利用遍历法对其PID控制的三个参数进行遍历，通过编程，得到其在0.6%和在4%频率给定扰动下的稳定范围。通过与托巴水电站真实的数据进行比较，本文所得结果符合。



关键词：水轮机调节系统、PID控制、建模、仿真、稳定性、遍历法、MATLAB、SIMUlinkL