水轮机调节系统的混沌现象分析及控制_陈帝伊

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1、第31卷第14期中国电机工程学报Vol.31No.15May15,201120110年5月15日ProceedingsoftheCSEE©2011Chin.Soc.forElec.Eng.113文章编号：0258-8013(2011)14-0113-08中图分类号：TV734;TP273文献标志码：A学科分类号：470⋅20水轮机调节系统的混沌现象分析及控制陈帝伊，杨朋超，马孝义，孙在涛(西北农林科技大学水利水电科学研究院，陕西省杨凌市712100)ChaosofHydro-turbineGoverningSystemandItsControlCHENDiyi,YANGPengchao,MA

2、Xiaoyi,SUNZaitao(InstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,NorthWestA&FUniversity,Yangling712100,ShaanxiProvince,China)ABSTRACT:Inordertostudythenonlineardynamics的综合控制系统，调节对象为复杂的非线性、非最behaviorofhydro-trubinegoverningsystem,thechaotic小相位系统，其自身也是一个典型的非线性复杂系complexdynamiccharacteristicsofhydrauli

3、cturbine[1]统。而水轮机调节系统是否正常运行严重影响着governingsystemwereanalyzed,includingthespace水力发电机组乃至整个电网系统的安全、优质和经trajectory,theLyapunovexponentandthePoincaremap.These济运行，因此对水轮机调节系统的研究就显得尤为characteristicsindicatethatthedynamicalsystemcontains[2]chaoticattractor.Inordertoeliminatethechaoticvibration,the重要。水轮机调节系统中

4、的复杂非线性动力学行[3-6]systemcouldbecontrolledtoanyfixedpointandanyperiodic为已经成为水利水电工程的热点之一。orbitbymeansofslidingmodemethodandMATLAB混沌是一种普遍的非线性现象，其行为复杂且simulationswerepresentedtoconfirmtheeffectivenessofthe[7]具有类随机性，但存在内在规律性。混沌现象广controller.Theresultsshowthatusingslidingmodemethod泛存在于机械系统、电力系统、生态系统和经济系canm

5、akethesystemtracktargetorbitstrictlyandsmoothly[8-11]统中。混沌普遍存在于水轮机调节系统非线性withshorttransitiontime.Italsoprovidesareferenceforrelevantchaoscontrolinotherhydraulicturbinegoverning.模型之中，对水轮机调节系统而言，混沌运动是一种严重的失稳现象，在控制系统设计中必须给与足KEYWORDS:hydro-turbinegoverningsystem;rigidwater[12]hammer;chaos;chaoscontrol;

6、simulation够的关注。然而，对水轮机调节系统中的混沌控[13-14][15]制仍然主要集中在PID、模糊控制、神经网摘要：为深入研究水轮机调节系统的非线性动力学特征，分[16]析刚性水击时水轮机调节系统非线性模型的复杂动力学特络等经典算法，这些算法对水轮机调节系统的控征，包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图，这些特制具有重要的理论价值和实践意义，但都存在其自征加深了对其的认识，同时也证明该水轮机调节系统中含有身的缺陷，比如：PID控制对非线性系统往往不能混沌吸引子。为消除系统的混沌态，基于一种滑模变结构控取得较好的控制效果，模糊控制的控制精度较低，制方法的数学分析论证推导

7、，将处于混沌态的水轮机调节系神经网络控制学习速度慢等，且这些方法都不是针统先后控制到任意固定点和任意周期轨道，并用MATLAB对混沌系统而设计的控制方法，只是将系统的混沌模拟验证其有效性。结果表明：该方法能够使系统严格地跟踪参考轨道，且具有过渡时间短、过渡平稳的优点，同时也态作为噪声来控制。为相关水轮机调节系统混沌态的有效控制提供了借鉴。混沌控制，研究的是在系统参数客观不可改关键词：水轮机调节系统；刚性水击；