水电仿真软件中调节模块的实现与优化

论文摘要

水电仿真软件是一个大型综合的实时仿真系统,能够真实地反映了整个电站的运行工况,实现在多种工况下的机组启动、停机和正常运行的监视及操作。水电仿真软件采用纯粹的软件方式运行,运行过程中产生的全部数据都由计算机通过特定的仿真算法获得。仿真系统根据功能范围和仿真精度一般可分为通用型仿真机、近似复制型仿真机和精确复制型仿真机等六种类型。目前水电仿真软件主要用于运行操作人员的培训,属于近似复制型仿真机。水电仿真软件中的调速系统由引水系统、水轮机及其调速器、发电机及电网负荷等环节构成,负责保证仿真系统实时数据的产生和系统的稳定运行,是水电仿真软件的重要组成部分。一般的调节模块仿真采用自动控制领域的面向框图的仿真方式,当引入复杂控制策略时,系统代码难以实现且实现后仿真模块相关参数难以修改。本文提出一种快速的水电仿真软件中数学模型的开发策略,将Simulink、S-Function和Real-time Workshop引入软件的开发过程中,并利用Fuzzy Toolbox和PSO实现复杂控制算法及其相关参数的优化。由此将面向框图仿真、复杂控制算法与系统代码实现以及系统参数优化有机的结合起来,缩短了工程的开发周期并提高了代码的可靠性。该实时仿真软件数学模型的开发思路已应用到水电仿真软件调节模块的设计实现及优化中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 水电仿真软件中调节模块概述
• 1.1.1 水电仿真软件概述
• 1.1.2 水电仿真软件中的调节模块
• 1.2 水电仿真软件中调节模块的运行特性
• 1.2.1 水电仿真调节模块的动态特性指标
• 1.2.2 水电仿真调节模块的静态特性
• 1.3 论文的意义和相关课题的研究现状
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 水电仿真软件调节模块的分析
• 2.1 压力引水系统数学模型
• 2.2 水轮机数学模型
• 2.2.1 水轮机模型分析
• 2.2.2 相关参数的计算
• 2.3 发电机及负载数学模型
• 2.4 水轮机调速器数学模型
• 2.5 构成调节模块的其他环节
• 第三章 水电仿真软件调节模块的建立
• 3.1 模糊控制概述
• 3.2 模糊模块的设计
• 3.2.1 模糊控制规则的确定
• 3.2.2 模糊隶属度函数的确定
• 3.3 基于Simulink的水电仿真调节模块的建立
• 3.3.1 Simulink及模糊工具箱简介
• 3.3.2 非线性水轮机模型在Simulink中的实现
• 3.3.3 基于Siumlink的调节模块仿真模型图
• 3.4 小结
• 第四章 水电仿真调节模块的计算机实现
• 4.1 RTW概述
• 4.1.1 RTW的基本功能
• 4.1.2 RTW代码自动生成过程
• 4.2 水电仿真调节模块的快速实现
• 4.2.1 基于RTW实现实时仿真需要解决的问题
• 4.2.2 基于RTW实现实时仿真的步骤
• 4.3 水电仿真调节模块GUI
• 4.4 应用RTW进行开发与数值仿真方法的对比
• 4.5 小结
• 第五章 水电仿真调节模块的优化
• 5.1 微粒群算法
• 5.1.1 微粒群算法概述
• 5.1.2 标准微粒群算法
• 5.1.3 几种改进的微粒群算法
• 5.2 基于LMPSO算法的仿真系统参数优化
• 5.2.1 LMPSO算法目标函数的选择
• 5.2.2 约束条件的处理
• 5.2.3 基于LMPSO算法的参数优化过程
• 5.3 仿真系统和优化算法参数的设置及优化结果
• 5.3.1 仿真系统和LMPSO算法相关参数的设置
• 5.3.2 仿真系统参数的优化结果
• 5.3.3 不同算法下的仿真系统性能对比和分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文