[发明专利]一种直接整定水电站调速器最优调节参数的方法

权利要求书

1.一种直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)获取系统的状态变量，确定系统的状态空间表达式；

(2)确定系统满足稳定性要求的全部调速器参数组合；

(3)通过系统解耦化约当标准型的方法得出由状态矩阵特征值及特征向量表示的机组转速波动表达式；

(4)通过对转速波动表达式求导或求解状态转移矩阵的方法确定转速波动极值点；

(5)将各个极值点带入转速波动表达式得到转速波动峰值及衰减率；

(6)联立转速波动方程及允许波动带宽线求解二者最后一个交点以确定系统调节时间；

(7)通过对比峰值、衰减率及调节时间三个调节品质参数确定最佳的调速器参数组合。

2.根据权利要求1所述的直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述步骤1中状态空间表达式为：

状态方程

Y＝CX+DU 输出方程

式中：X＝[x₁x₂...x_n]^T为由状态变量组成的列向量；由各个状态变量微分形式组成的列向量；n为系统的阶数；A为状态矩阵；U为外部扰动列向量；B、C均为n阶单位矩阵；D为n阶零矩阵；Y为状态变量的输出形式，在水电站引水发电系统中Y＝X。

3.根据权利要求2所述的直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述步骤2中稳定性要求是指状态矩阵A全部特征值实部均小于0。

4.根据权利要求2所述的直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述步骤3中由状态矩阵特征值及特征向量表示的机组转速波动表达式为：

式中，为机组转速相对变化率；λ_i表示状态矩阵第i个特征值；n表示系统状态变量的个数，与系统的阶数相同；M_1i表示由状态矩阵全部特征向量组成的矩阵M中第1行第i列的元素；u′_i为U’中第i行的元素，U’＝M^-1U。

5.根据权利要求4所述的直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述步骤4利用转速波动表达式求解极值点的表达式为：

6.根据权利要求2所述的直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述步骤4利用状态转移矩阵求解转速波动极值点的表达式为：

式中，y′_i(t)表示状态变量输出形式Y导数列向量中的第i行的元素；ω_ij(t)表示状态转移矩阵ω(t)中第i行第j列的元素；ω(t)为状态转移矩阵；U_j表示外部扰动列向量中第j行的元素。

7.根据权利要求1所述的直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述步骤4中求解转速波动第一个及第三个极值点。

8.根据权利要求1所述的直接整定水电站调速器最优参数的方法，其特征在于，所述步骤4求解机组转速波动过程极值点的过程如下：首先限定解的范围，再求解满足条件的解，通过不断缩小解的范围，直至所求解满足要求。