水轮机制动非线性扰动反馈解耦优化控制方法研究

来源：机械与电子杂志2025年第05期北京时间：

作者：蒋敏;邱华;敬大兴;王鲁川

单位：国能大渡河猴子岩发电有限公司,四川 康定 626005

摘要：为解决水轮机制动过程由于受到多种非线性因素的影响,导致制动力不稳定,以及水轮机制动过程响应时间过长等问题,提出水轮机制动非线性扰动反馈解耦优化控制方法。深入分析水轮机制动非线性扰动源,设计一种扩展状态观测器,实时估计水轮机制动非线性扰动和状态变量,引入改进粒子群算法实时确认制动过程中的能量耗散规律以及转轮与制动闸之间的相互作用关系,对状态变量最佳估计值进行优化计算;利用状态变量最佳估计值,设计非线性扰动误差反馈解耦控制律,以固定的周期与频率,解决非线性扰动抑制效果较差的问题,完成水轮机制动优化控制。对数值模拟得出的速度场与试验结果的速度场进行对比,完成水轮机制动优化控制的试验。结果表明:经所提方法优化后,截面处速度场的 RSM 数值模拟曲线与 LDA 实际测试点值的偏差明显减小,水轮机内部流场的控制效果提高;所提方法与复转矩法、耦合参数辨识法等相比,可有效抑制非线性扰动,缩短水轮机制动控制响应时间。

关键词：非线性扰动;优化控制;水轮机制动系统;反馈解耦;扩展状态观测器

基金资助：猴子岩发电有限公司内部项目( GNDDH2024001 )