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基于伴随方程的输水渠道非线性预测控制研究
  • ISSN号:1003-1243
  • 期刊名称:水力发电学报
  • 时间:2010.12.12
  • 页码:114-120
  • 分类:TV133[水利工程—水力学及河流动力学]
  • 作者机构:[1]中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京100038
  • 相关基金:十一五国家科技支撑计划项目-南水北调中线工程输水能力与冰害防治技术研究(2006BAB04A12); 国家自然科学基金面上项目(51079161)
  • 相关项目:基于延迟微分方程的明渠输水预测控制方法研究
中文摘要:

采用基于Saint-Venant伴随方程敏感性分析的输水渠道非线性优化控制算法,取渠道下游水位恒定作为控制目标,渠道下游流量过程作为扰动输入,渠道上游闸门开度作为控制变量。算法具有非线性模型预测、变预测时域滚动优化两个特征,因而具有优良的控制性能。应用Preissmann隐式差分格式数值求解Saint-Venant方程及其伴随方程,进行非线性模型预测,并计算闸门开度的敏感度,采用拟牛顿优化算法进行动态滚动优化,求出渠道上游闸门的开度变化过程。通过与文献中闸门行程算法计算结果的对比,证明了算法的有效性和鲁棒性,仿真产生的水位波动小,渠首闸门对渠末流量变化的反应速度快。提出的优化控制算法可以应用到输水渠道的运行控制中。

英文摘要:

An optimal flow control method based on adjoint sensitivity analysis of Saint-Venant equations for open channel flows is studied.The objective of optimization is to maintain a constant water level at the downstream end of the channel under external perturbations.The offtake discharge is the input variable,and gate opening is the control variable.The control algorithm has two features,nonlinear model prediction and variable predictive horizon receding optimization.The Saint-Venant equations and their strongly nonlinear adjoint equations were discretized by an implicit four-point finite-difference scheme.To implement this method,first the nonlinear modeling prediction is made,then the sensitivity to the gate opening,i.e.the gradient of the objective function the gate opening,is calculated,and finally the gate opening is obtained by iterative minimization.Quasi-Newton method of fast convergence and good numerical stability is adopted to solve the optimal model.Simulation results show that the proposed method is more effective and robust than the gate stroking method,and the variation of controlled water level is quite small.This method could be applied to the operation of canal systems.

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期刊信息
  • 《水力发电学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国水力发电工程学会
  • 主编:李庆斌
  • 地址:北京清华大学新水利馆211室
  • 邮编:100084
  • 邮箱:
  • 电话:010-62783813
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-1243
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2241/TV
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 优秀学术期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12057