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抽水蓄能机组调节系统建模、优化与评估
作者：周建中,许颜贺
出版社：科学出版社
出版时间：2021-05-01
ISBN：9787030650030
定价：¥168.00
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内容简介
《抽水蓄能机组调节系统建模、优化与评估》针对抽水蓄能机组调节系统精确建模与辨识、先进控制策略与状态评估面临的关键科学问题与技术难题，以抽水蓄能水-机-电耦合复杂系统分析、系统科学与人工智能理论为基础，按照模型构建、参数辨识、控制优化、系统集成的递进式结构体系进行全面阐述。
作者简介
暂缺《抽水蓄能机组调节系统建模、优化与评估》作者简介
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 抽水蓄能电站地位与建设现状 1
1.2 抽水蓄能机组运行特点与挑战性问题 4
1.3 抽水蓄能机组调节系统辨识与控制优化研究现状 6
1.3.1 抽水蓄能机组调节系统辨识研究现状 7
1.3.2 抽水蓄能机组调节系统控制优化研究现状 10
1.4 抽水蓄能机组调节系统状态评估研究现状 13
1.4.1 故障诊断研究现状 13
1.4.2 状态趋势预测研究现状 15
1.4.3 状态评估研究现状 17
参考文献 18
第2章 抽水蓄能机组调节系统全工况建模方法 24
2.1 抽水蓄能机组调节系统建模与数值仿真 25
2.1.1 可逆式水泵水轮机数学模型 25
2.1.2 过水系统数学模型 44
2.1.3 调速器数学模型 57
2.1.4 发电/电动机数学模型 59
2.1.5 调节系统特性分析与数值仿真 62
2.2 抽水蓄能机组调节系统模型参数辨识 85
2.2.1 基于粒子群算法的模型参数辨识 86
2.2.2 基于改进回溯搜索算法的模型参数辨识 94
2.2.3 基于改进万有引力搜索算法的模型参数辨识 100
2.2.4 基于灰狼算法的模型参数辨识 105
2.2.5 稀疏-鲁棒-*小二乘支持向量机模型参数辨识 115
参考文献 135
第3章 抽水蓄能机组调节系统复杂工况控制优化 139
3.1 启发式增益自适应PID控制 139
3.1.1 控制器原理 140
3.1.2 参数优化 143
3.1.3 实例研究 147
3.2 智能非线性PID控制 153
3.2.1 非线性PID控制 153
3.2.2 智能控制 157
3.2.3 实例研究 158
3.3 自适应快速预测-模糊PID控制 163
3.3.1 模糊PID控制 163
3.3.2 滚动预测机制 165
3.3.3 自适应快速模糊分数阶PID控制 167
3.3.4 实例研究 168
3.4 多目标分数阶PID控制 171
3.4.1 多目标优化问题定义 172
3.4.2 第三代多目标非支配排序遗传算法 173
3.4.3 改进第三代多目标非支配排序遗传算法 176
3.4.4 基于LCNSGA-Ⅲ的多目标分数阶PID控制 184
3.5 自适应预测-模糊PID**控制 193
3.5.1 抽水蓄能机组调节系统CARIMA模型 193
3.5.2 自适应预测-模糊PID控制器设计 198
3.5.3 自适应预测-模糊PID控制优化 201
3.5.4 实例研究 204
3.6 基于机理建模与数据驱动融合的广义预测控制 211
3.6.1 抽水蓄能机组调节系统时间序列模型 211
3.6.2 抽水蓄能机组调节系统广义预测控制 216
3.6.3 实例研究 226
3.7 基于T-S模糊模型辨识的广义预测控制 233
3.7.1 广义预测控制基本原理 233
3.7.2 T-S模糊模型辨识 233
3.7.3 实例研究 237
3.8 一次调频工况稳定性分析及控制优化 250
3.8.1 控制参数敏感性分析 250
3.8.2 控制参数优化 251
参考文献 253
第4章 抽水蓄能机组**工况控制优化与设备影响评估 256
4.1 水泵断电工况导叶关闭规律优化 256
4.1.1 多目标优化方法 257
4.1.2 模糊满意度评价函数 259
4.1.3 实例研究 259
4.2 甩负荷工况导叶控制规律优化 262
4.2.1 多目标优化方法 263
4.2.2 模糊满意度评价函数 263
4.2.3 实例研究 263
4.3 甩负荷工况导叶与球阀联动关闭规律优化 266
4.3.1 甩负荷导叶一段直线关闭规律 267
4.3.2 甩负荷导叶与球阀联动关闭规律优化 269
4.4 水泵断电工况关键指标定量分析 272
4.4.1 关键指标分析流程 273
4.4.2 实测数据关键指标分析 274
4.4.3 多场景仿真数据指标分析 279
4.5 水泵断电工况轴系结构强度计算与主轴运行轨迹分析 287
4.5.1 可逆式水泵水轮机三维建模 287
4.5.2 全流道流场仿真 299
4.5.3 轴系有限元强度分析 312
参考文献 326
第5章 抽水蓄能机组调节系统控制优化与性能评估系统开发 328
5.1 系统逻辑架构 328
5.1.1 表示层 330
5.1.2 业务逻辑层 331
5.1.3 数据访问层 331
5.2 系统功能模块 331
5.2.1 实时数据展示 331
5.2.2 实时数据采集与存储 332
5.2.3 暂态过程仿真 340
5.2.4 模型参数辨识 342
5.2.5 控制稳定性分析 343
5.2.6 控制优化 343
5.2.7 故障树模型与故障诊断 345
5.2.8 专家系统故障诊断 350
5.2.9 状态模糊层次综合评估与状态评估 352
5.2.10 状态趋势预测 357
5.2.11 报告管理 363
参考文献 364
第6章 抽水蓄能机组调节系统在线监测与一体化装置设计及研发 365
6.1 一体化装置与计算机监控系统通信 365
6.2 一体化装置与调节系统的通信协议 370
6.2.1 Modbus RTU协议 370
6.2.2 Modbus TCP协议 371
6.3 一体化装置与调节系统的数据采集 374
6.4 一体化装置硬件设计与实现 375
6.4.1 一体化装置硬件设计 375
6.4.2 一体化装置硬件实现 385
参考文献 388
前言
第1章 绪论 1
1.1 抽水蓄能电站地位与建设现状 1
1.2 抽水蓄能机组运行特点与挑战性问题 4
1.3 抽水蓄能机组调节系统辨识与控制优化研究现状 6
1.3.1 抽水蓄能机组调节系统辨识研究现状 7
1.3.2 抽水蓄能机组调节系统控制优化研究现状 10
1.4 抽水蓄能机组调节系统状态评估研究现状 13
1.4.1 故障诊断研究现状 13
1.4.2 状态趋势预测研究现状 15
1.4.3 状态评估研究现状 17
参考文献 18
第2章 抽水蓄能机组调节系统全工况建模方法 24
2.1 抽水蓄能机组调节系统建模与数值仿真 25
2.1.1 可逆式水泵水轮机数学模型 25
2.1.2 过水系统数学模型 44
2.1.3 调速器数学模型 57
2.1.4 发电/电动机数学模型 59
2.1.5 调节系统特性分析与数值仿真 62
2.2 抽水蓄能机组调节系统模型参数辨识 85
2.2.1 基于粒子群算法的模型参数辨识 86
2.2.2 基于改进回溯搜索算法的模型参数辨识 94
2.2.3 基于改进万有引力搜索算法的模型参数辨识 100
2.2.4 基于灰狼算法的模型参数辨识 105
2.2.5 稀疏-鲁棒-*小二乘支持向量机模型参数辨识 115
参考文献 135
第3章 抽水蓄能机组调节系统复杂工况控制优化 139
3.1 启发式增益自适应PID控制 139
3.1.1 控制器原理 140
3.1.2 参数优化 143
3.1.3 实例研究 147
3.2 智能非线性PID控制 153
3.2.1 非线性PID控制 153
3.2.2 智能控制 157
3.2.3 实例研究 158
3.3 自适应快速预测-模糊PID控制 163
3.3.1 模糊PID控制 163
3.3.2 滚动预测机制 165
3.3.3 自适应快速模糊分数阶PID控制 167
3.3.4 实例研究 168
3.4 多目标分数阶PID控制 171
3.4.1 多目标优化问题定义 172
3.4.2 第三代多目标非支配排序遗传算法 173
3.4.3 改进第三代多目标非支配排序遗传算法 176
3.4.4 基于LCNSGA-Ⅲ的多目标分数阶PID控制 184
3.5 自适应预测-模糊PID**控制 193
3.5.1 抽水蓄能机组调节系统CARIMA模型 193
3.5.2 自适应预测-模糊PID控制器设计 198
3.5.3 自适应预测-模糊PID控制优化 201
3.5.4 实例研究 204
3.6 基于机理建模与数据驱动融合的广义预测控制 211
3.6.1 抽水蓄能机组调节系统时间序列模型 211
3.6.2 抽水蓄能机组调节系统广义预测控制 216
3.6.3 实例研究 226
3.7 基于T-S模糊模型辨识的广义预测控制 233
3.7.1 广义预测控制基本原理 233
3.7.2 T-S模糊模型辨识 233
3.7.3 实例研究 237
3.8 一次调频工况稳定性分析及控制优化 250
3.8.1 控制参数敏感性分析 250
3.8.2 控制参数优化 251
参考文献 253
第4章 抽水蓄能机组**工况控制优化与设备影响评估 256
4.1 水泵断电工况导叶关闭规律优化 256
4.1.1 多目标优化方法 257
4.1.2 模糊满意度评价函数 259
4.1.3 实例研究 259
4.2 甩负荷工况导叶控制规律优化 262
4.2.1 多目标优化方法 263
4.2.2 模糊满意度评价函数 263
4.2.3 实例研究 263
4.3 甩负荷工况导叶与球阀联动关闭规律优化 266
4.3.1 甩负荷导叶一段直线关闭规律 267
4.3.2 甩负荷导叶与球阀联动关闭规律优化 269
4.4 水泵断电工况关键指标定量分析 272
4.4.1 关键指标分析流程 273
4.4.2 实测数据关键指标分析 274
4.4.3 多场景仿真数据指标分析 279
4.5 水泵断电工况轴系结构强度计算与主轴运行轨迹分析 287
4.5.1 可逆式水泵水轮机三维建模 287
4.5.2 全流道流场仿真 299
4.5.3 轴系有限元强度分析 312
参考文献 326
第5章 抽水蓄能机组调节系统控制优化与性能评估系统开发 328
5.1 系统逻辑架构 328
5.1.1 表示层 330
5.1.2 业务逻辑层 331
5.1.3 数据访问层 331
5.2 系统功能模块 331
5.2.1 实时数据展示 331
5.2.2 实时数据采集与存储 332
5.2.3 暂态过程仿真 340
5.2.4 模型参数辨识 342
5.2.5 控制稳定性分析 343
5.2.6 控制优化 343
5.2.7 故障树模型与故障诊断 345
5.2.8 专家系统故障诊断 350
5.2.9 状态模糊层次综合评估与状态评估 352
5.2.10 状态趋势预测 357
5.2.11 报告管理 363
参考文献 364
第6章 抽水蓄能机组调节系统在线监测与一体化装置设计及研发 365
6.1 一体化装置与计算机监控系统通信 365
6.2 一体化装置与调节系统的通信协议 370
6.2.1 Modbus RTU协议 370
6.2.2 Modbus TCP协议 371
6.3 一体化装置与调节系统的数据采集 374
6.4 一体化装置硬件设计与实现 375
6.4.1 一体化装置硬件设计 375
6.4.2 一体化装置硬件实现 385
参考文献 388
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