[发明专利]非线性水力机械耦合水电站调速系统混沌控制方法及系统

权利要求书

1.一种非线性水力机械耦合水电站调速系统混沌控制方法，其特征在于，包括：

S1，建立非线性水力机械耦合水电站调速系统的运行模型，并将所述运行模型转换为高阶状态方程形式，以得到所述非线性水力机械耦合水电站调速系统的状态方程；

S2，基于滑模控制理论在所述状态方程中引入滑模控制引导信号，并根据所述状态方程所表征状态参数的跟踪误差控制目标，设计比例积分滑模面；

S3，根据所述比例积分滑模面所满足的滑模控制约束条件推求所述滑模控制引导信号的具体表达式，并将所述具体表达式所表征的滑模控制引导信号输入至所述非线性水力机械耦合水电站调速系统以进行混沌控制。

2.如权利要求1所述的混沌控制方法，其特征在于，所述运行模型包括：

压力管道模型：

水轮机非线性模型：

发电机模型：

调速器模型：

液压随动系统模型：

其中，x₁为机组转速的相对偏差，x₂为水轮机导叶开度的相对偏差，x₃为调速器输出的相对偏差，x₄为水轮机工作水头的相对偏差，q_P为机组引用流量的相对偏差，m_t为水轮机力矩的相对偏差，m_g为外界负荷扰动的相对偏差，e_x0为水轮机力矩对转速的传递系数，e_y0为水轮机力矩对导叶开度的传递系数，e_h0为水轮机力矩对水头的传递系数，e_qx0为水轮机流量对转速的传递系数，e_qy0为水轮机流量对导叶开度的传递系数，e_qh0为水轮机流量对水头的传递系数，e_g为负荷自调节系数，t为时间，T_wP0为压力管道水流惯性时间常数，T_a为水轮机惯性时间常数，T_y为接力器反应时间常数，K_p为比例增益，K_i为积分增益，K_d为微分增益。

3.如权利要求2所述的混沌控制方法，其特征在于，所述S1中得到的状态方程为：

x＝[x₁ x₂ x₃ x₄]^T

g＝[g₁ 0 g₃ g₄]^T

其中，x为所述状态方程中的状态参数；为x的一阶导数；A为所述非线性水力机械耦合水电站调速系统的线性矩阵；B为控制矩阵，且B为单位矩阵；g为所述非线性水力机械耦合水电站调速系统的非线性矩阵以及不确定负荷扰动；a_3j为矩阵A中第3行第j列的元素，j＝1,2,4；g₁、g₃和g₄分别为g中第1、3和4列的元素。

4.如权利要求3所述的混沌控制方法，其特征在于，所述S2中引入滑模控制引导信号后的状态方程为：

u＝(u₁,u₂,u₃,u₄)^T

其中，u为所述非线性水力机械耦合水电站调速系统的滑模控制矩阵，u₁、u₂、u₃和u₄为所述滑模控制矩阵中的四个滑模控制引导信号。