中文摘要：

在冰盖形成及消融过程中,渠池蓄量变化会引起下泄流量出现较大变化，加之计划外分水等未知扰动的影响，会造成下游渠池水位、流量出现大幅波动，影响冰盖稳定和渠道安全，开展冰期渠道运行控制研究，对保障工程安全运行具有重要意义。本项目开展冰期输水渠道的自适应运行控制方法研究。通过冰期输水仿真模型研究冰期渠道的输水响应特性，提出可适应冰盖推进过程、满足冰盖稳定的渠池运行方式；考虑冰情、气象预报的不确定性和未知扰动的影响，建立冰期渠道控制模型，设计PI反馈控制算法；通过串级控制理论改进反馈控制系统，提高响应速度，隔离下游方向的耦合；基于前馈控制的不变性原理设计向上解耦算法；建立水位变幅、恢复时间等限制条件与频域控制指标间的定量关系，研究具有鲁棒性的控制参数整定方法。最后通过中线工程冰期输水模拟平台，对运行控制方法进行验证。研究成果可保证渠道冰盖稳定，防止冰害发生，为实现冰期渠道的自动化控制提供技术支持。

结论摘要：

在冰盖形成及消融过程中,渠道输水阻力会发生较大变化，从而引起渠池蓄量和下泄流量出现较大变化，加之计划外分水等未知扰动的影响，会造成调水工程下游渠池水位、流量出现大幅波动，影响冰盖稳定和渠道安全。当前国内外的河渠冰期运行控制仍多以经验为主，流量调控时机的选择需要依赖气温、流量、融雪径流的预报结果，气象预报及开河预报中存在的不确定性在一定程度上影响着流量调控的效果，甚至出现预测失误、调控不及时的情况。开展冰期渠道的自适应运行控制研究，对保障工程安全运行具有重要意义。 本项目通过冰期输水仿真模型研究冰期渠道的冰盖推进过程及其输水响应特性，提出冰期渠道应采用闸前常水位的运行方式，该运行方式可适应冰盖推进过程、满足结冰期的冰盖稳定；考虑冰情、气象预报的不确定性和未知扰动的影响，设计冰期渠道PI反馈控制算法；通过串级控制理论改进反馈控制系统，研究提出了冰期渠道的水位-流量串级控制算法，提高了渠道水力控制响应速度，并隔离了渠池下游方向的耦合；基于前馈控制的不变性原理设计向上解耦算法；采用数值模拟方法分析了单渠池的水力响应特性，并提出了渠池的敏感性指标，发现PI控制器的比例常数和积分常数与渠池的敏感性指标成反比，提出了计算不同流量条件的控制参数计算公式，大大减少控制器参数整定的工作量。 上述冰期渠道的自适应运行控制算法通过中线工程冰期输水模拟平台进行验证。采用本研究提出的控制算法，能够保证闸前水位波动最大值在±10.0cm之间，最大水位波动速度为±0.106m/day，满足冰盖稳定和冰期闸前常水位的控制要求，又可以保证冰期输水流量稳定，保证渠道沿线各分水口门取水计划的实施，可产生显著的经济效益，研究成果对于高纬度地区渠道的冬季运行具有十分重要的参考价值。 本项目发表期刊论文6篇，会议论文2篇，其中1篇文章为SCI检索，5篇论文为EI检索，完成了项目既定任务。