基于动态矩阵算法的水轮机调速系统网络控制.pdf

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1、第38卷第2期华北电力大学学报Vo1．38．No．22011年3月JournalofNoahChinaElectricPowerUniversityMar．，2011基于动态矩阵算法的水轮机调速系统网络控制、李荣，孙海蓉，王东风(华北电力大学控制与计算机工程学院，河北保定071003)摘要：将网络控制系统应用于对水轮机的控制，针对网络控制中存在的丢包现象，提出基于动态矩阵的网络控制方法，降低了网络丢包对控制系统的影响。在对水轮机建立刚性水击线性模型的基础上，在truetime网络环境中分别采用动态矩阵和PID对其进行控制仿真，仿真结果表明，动态矩阵在

2、水轮机网络控制中更具优越性。关键词：水轮机调速；网络控制；数据包丢失；动态矩阵算法中图分类号：TM612文献标识码：A文章编号：1007—2691(2011)02—0075—05NetworkedcontrolsystemofwaterturbinegovernorbasedondynamicmatrixalgorithmLIRong，SUNHai—rong，WANGDong—feng(SchoolofControlandComputerEngineering，NoahChinaElectricPowerUniversity，Baoding07100

3、3，China)Abstract：Controlofwaterturbinebasedonnetworkedcontrolsystemswasputforwardinthispaper．Inordertore—ducetheperformanceimpactofpacketlossinnetwork，dynamicmatrixalgorithmwasproposed．Inthetruetimenet—workenvironment，thedynamicmatrixandPIDwereseparatelyusedtocontrolthewatertur

4、binewhichwasbuiltonthebasisoflinearturbinemodelwithnonelasticwatercolumn．ThesimulationexperimentshowsthatthecontroleffectofdynamicmatrixisbetterthanthePIDcontro1．Keywords：waterturbinegovernor；networkedcontrol；packetlosses；dynamicmatrixalgorithm因此可以考虑利用网络来实现水轮机的控制，提0引言高其系统的可靠性和安

5、全性。目前，水轮机通常采用传统的PID控制，PID控制算法由于其方法自20世纪90年代以来，随着自动控制、通的简单易行和良好的控制性能，在水轮机调节系信技术、网络技术的发展，网络控制技术以及在统的控制中得到广泛应用，但是常规PID控制参网络平台上构筑而成的网络控制系统已经成为自数不能随运行工况的变化而变化，尤其是PID动化领域技术发展的热点。网络控制系统是指传应用于网络控制时，由于网络中不可避免地存在感器，控制器和执行器通过网络形成的闭环控制随机迟延和数据包丢失(数据包医失可以看成是系统。网络控制系统中各节点都和控制网络直接网络结构和参数的改变，会对

6、网络控制系统的稳相连，因此它具有资源共享、连接线数少、易于定性等性能产生影响)，PID控制不能很好地适应扩展和维护等优点，在网络化的结构中，带有工况的变化。因此，水轮机网络控制中必须寻找CPU的智能化节点之间通过网络实现信息传输和解决丢包的方法。功能协调，可以实现原来由中央控制器实现的任针对水轮机网络控制中的丢包现象，本文利务，提高了系统的可靠性和安全性_J叫。。水轮机用预测控制可以对未来的控制量进行预估的特点，调速器是保证水电站机组稳定运行的重要控制设在发生丢包时，用过去对当前的预测的控制量来备，直接关系到电力系统的安全稳定运行。，补偿丢包对控制系

7、统性能的影响。在Truetime网络环境中，分别采用动态矩阵和PID对水轮机的收稿日期：2010—06—30控制进行控制仿真八仿真结果表明动态矩阵在水76华北电力大学学报轮机网络控制中更具优越性。1动态矩阵控制算法_‘．．_2≥’=动态矩阵控制算法(DMC)是预测控制算法中重要的一种，它采用在工程上易于测取的被控对象的阶跃响应做模型．算法比较简单，计算量较少，鲁棒性较强，适用于有纯时廷、开环渐近稳定的非最小相位系统引。y(k+1)=rm(k+1)+h[Y(k)一Y(k)]动态矩阵控制(DMC)算法的框图，如图1所示。y(+1)=[Yp(k+1)，Yp

8、(k+2)，⋯，Yp(k+p)]h=[h。，h，⋯，h]=[(+1)一y，(k+1)]Q[(+1)一图1动态