【正文】 s, Feedback Control Systems Analysis and Synthesis, New York: McGrawHill, Strah (M’97) was born in Cakovec, Croatia,on June 3, 1970. He received the Dipl. Ing. degreein electrical engineering from the University of Maribor, Slovenia, in 1995 and the . degree from the University of Zagreb, Zagreb, Croatia, , he is with Continental Temic— Distance Control Systems GmbH, Lindau, Germany, in the area of driver assistance systems. He has also been with the Brodarski Institute, Zagreb, focusing on waterturbine control systems and the AVL List GmbH, Graz in area of motor management research interests are modeling, development of control algorithms, robust control systems, and fault diagnosis and Kuljaca (M’96) was born in Zagreb,Croatia, on November 17, 1967 He graduated from the University of Zagreb, Zagreb, Croatia, Faculty of electrical Engineering in 1994, where he received the . degree in 1999. Currently, he is Assistant Professor in the Department of Advanced Technology, Alcorn State University, Lorman, MS. He was also with the Control Systems Department, Brodarski Institute, Zagreb, from1994 to 1999, and Graduate Research Assistant with the University of Texas at Arlington from 1999 to 2004. He is author or coauthor of many peerreviewed . Kuljaca is a member of IEEE Control Systems and Power Engineering societies. His speci?c interests have been intelligent and adaptive control and implemented control in industry and power systems. Zoran Vukic (M’85) was born in Zagreb, Croatia, on June 5, 1949. He graduated from the Faculty of Electrical Engineering,University of Zagreb, Zagreb,Croatia, in , he is a Full Professor of control engineering with the Faculty of Electrical Engineering,University of Zagreb, Zagreb, Croatia. He was also with Jadranbrod (Shipbuilding Association)from 1972 to 1976. From 1992 to 1996, he was Head of the Department of Control and Computer Engineering in Automation, University of speci?c interests include adaptive control, robust control, identi?cation, nonlinear control, faulttolerant control, and recon?gurable control. He is currently working in the area of intelligent and fault tolerant control for marine and underwater . Vukic is a Chapter Chair of IEEE Control Systems/Robotics and Automation Society in Croatia, member of IEEE Control Systems society and Oceanic Engineering society, member of IFAC Technical Committees on Marine Systems, Robust Control and Adaptive Control and Learning. He is author or coauthor of four books and more than 100 scienti?c papers.水輪機組速度和有功功率的控制Bruno Strah 電氣與電子工程師協(xié)會會員Ognjen Kuljaca 電氣與電子工程師會員 Zoran Vukic電氣與電子工程師會員摘要 給定程序設(shè)計水輪機組速度與有功功率的控制，程序以控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型為依據(jù)，整定控制器參數(shù)閉環(huán)極點和水輪機參數(shù)的解析公式推導(dǎo)在各式各樣的水輪機運行點。描述過程允許快速、直接測定的該控制器參數(shù)。非必需啟發(fā)式控制器參數(shù)在線調(diào)整。結(jié)果從兩個水輪機的單元控制器的設(shè)計采用了描述的程序例證。介紹 本文提出在不同水力發(fā)電廠水輪機的控制問題。主要問題是要找到合適的基礎(chǔ)上控制器參數(shù)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。這個問題在8和9中北描述。然而,這種方法通過找得到最優(yōu)控制方法[9]耗費時間的參數(shù)。不同的負(fù)載保證還不穩(wěn)定的。[8]中,另一種方法最優(yōu)控制器的設(shè)計方法。在[12],一個有趣的個案研究,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的頻率基于確定程序控制器的設(shè)計本文描述了控制參數(shù)簡單和自然。為基于控制器的設(shè)計,這是必要的建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型的主要系統(tǒng)部分。因為所取得的模型是非線性的,用線性的控制器的設(shè)計方法,對模型的難點是必要的。著名的 (PID / PI)控制器的選擇控制器結(jié)構(gòu)使他們的廣泛使用。然后,設(shè)計者必須選擇閉環(huán)極點由所要求的特征,（超調(diào),起來的時候,建立時間等)。這方程允許設(shè)計者精確控制模式從閉環(huán)和水輪機形式這個目標(biāo)是為了得到方程的整定控制器參數(shù)系統(tǒng)功能的操作點,該系統(tǒng)的參數(shù)以及所需的閉環(huán)動力學(xué)。 用公式,該控制器參數(shù)所給的被計算,因此,沒有必要探索式的調(diào)整。這單個流形方法允許把控制器的設(shè)計。沒有必要根據(jù)美國所有系統(tǒng)的調(diào)查狀態(tài)空間控制器的設(shè)計。這一過程可以被用于新型渦輪控制設(shè)計及裝修老渦輪機。所需要的時間特別的設(shè)計控制是減少了。本文不詳細(xì)的閉環(huán)的選擇增長極。選擇實例閉環(huán)極點要求為了達(dá)到一定動力學(xué),可以發(fā)現(xiàn),在控制系統(tǒng)著作([14],[15]和許多其他的)。 將摘要組織如下：第二部分,廠區(qū)模型進(jìn)行了描述。線性化動力學(xué),一個水輪機、電液動,和轉(zhuǎn)子動力裝置IIAD部分,分別給出了。一個電力單元模型在第IIE了?？刂破鞯暮铣蒊IIA速度(部分)和功率控制(部分)IIIB 在第三章。實現(xiàn)并給出了計算實例在第四章。最后,進(jìn)行了總結(jié)在第五部分中。電廠模式電廠模型由水輪機模型,壓力轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型,模型,電液動系統(tǒng)模型。所包括的整體模型,取決于控制模式中特定的控制器將會被使用。動態(tài)是由啟閉裝置的詳細(xì)描述在[1]、[2],和[4],[7]。介紹了動態(tài)的部分與考慮到一系列不同設(shè)備控制的平均水流過選定的飛機的地區(qū)加入ac 壓力隨著水流的速度非常的慢多了。速度的水錘。該模型可簡化方法在控制系統(tǒng)動力學(xué)分析提示,只有上了出口壓力的興趣。之后的離散化的偏微分方程的存款只能視一個離散空間元素,簡化模型壓力繪制,(1)(5)的表達(dá)式被獲得壓力動態(tài)壓力出口。水流動的進(jìn)口壓力。在由啟閉裝置的水流出口。靜壓(水高)。壓力所造成的損失在壓力損失。壓力損失系數(shù)。基地水流(在)。壓力損失系數(shù)?；厮?在)?；厮叨?米)。壓力的長度(以米)。面積斷面壓力(在)。壓力的內(nèi)徑(以米),水的壓力波速度(在米/秒)。摩擦常數(shù)。重力不變。所得到的模型的二階。因此,水壓力振動模式的系統(tǒng)不能用語言描述。損失壓力方面也都包含在該模型。轉(zhuǎn)讓啟閉裝置的功能能獲得(1)(5)后線性化與具有形式b水輪機模型水輪機的水流所描述的功能和冪函數(shù)。在這個該模型分析,根據(jù)文獻(xiàn)[2]中使用水流在零的電力(單位)。水輪機阻尼(在每單位/單位)。變換系數(shù)之間的基本異能水輪機、發(fā)電機。到目前為止都是描述模型的非線性的。然而,他們是不適于控制器綜合利用線性合成方法。因此非線性水輪機模型應(yīng)該附近的線性化運行點的。動力學(xué)的分析了系統(tǒng)運行點就可以指揮通過改變服務(wù)運行點的。線性化功能和給出了(九)、(十)到是運行點的距離,是函數(shù)系數(shù)的操作點為變量。系數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的水的流量功能系數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的冪函數(shù)這款水輪機系數(shù)線性化根據(jù)論文是在開啟空載單位是滿載負(fù)荷這種簡化模型包括比例閥定位閉環(huán)系統(tǒng)動力學(xué)包括比例閥死區(qū)、活塞、液壓運動學(xué)分析。液壓活塞定位控制系統(tǒng)是顯示在圖2。因為動力學(xué)電液定位體系非?？焖俚禺?dāng)與整個水輪機控制系統(tǒng),液壓柱塞定位控制系統(tǒng)可以表現(xiàn)為一階元素功率單元的動力學(xué)汽輪機調(diào)速系統(tǒng),在大多數(shù)情況下,都可以描述為只使用轉(zhuǎn)動慣量功率單元。使用牛頓第二定律在表示為扭矩權(quán)力除以轉(zhuǎn)速可以寫如下:水輪機械動力在軸(單位)。電力對發(fā)電機(單位)。與基本異能(在美國瓦茨)。角速度的單位(按弧度/秒。轉(zhuǎn)動慣量的單位包括所有旋轉(zhuǎn)部件和水流速旋轉(zhuǎn)方向成分機械動力P代表一個機械能轉(zhuǎn)化為電能,假設(shè)變換損失也會被考慮到。該單位受電力的影響,可作為干擾脫空判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了水輪發(fā)電機影響控制系統(tǒng)。各種原因負(fù)荷的變化在[11]中都考慮在內(nèi)。然而，在設(shè)計的水輪機控制中有意思的領(lǐng)域是集中在減小頻率變化，因此在運行點負(fù)荷的變化可以被看作是比例頻率和高效系數(shù)的描述。所以 如下寫負(fù)荷變化的地方電網(wǎng)阻尼系數(shù)(單位)。假設(shè)運行點的力量在水輪機和發(fā)電機是公平的線性化的,則速度單位動態(tài)的轉(zhuǎn)子可以寫成電力單元模型:從上面所描述的部分模型,就可以得到的對象模型變化的水輪機速度與轉(zhuǎn)子動力學(xué),區(qū)間。電廠的線性模型對主動力假設(shè),并且可以被寫如下:在本節(jié)中,該控制器設(shè)計過程進(jìn)行了分析。這在第二部分線性化模式利用了獲得過程數(shù)學(xué)模型的頻率和電源的控制，這將被應(yīng)用在控制器參數(shù)的計算。調(diào)速和力量的管理是單獨分析,以說明計算程序控制器參數(shù)在不同的模式操作。一種水輪機的設(shè)計應(yīng)該以現(xiàn)實的各種作戰(zhàn)模式的水輪機調(diào)速系統(tǒng)的速度和力量和組合的控制。閉環(huán)極點可以存在,并的物理特征,獨特的燃?xì)廨啓C和保護(hù)的要求(如最大速度活塞式電液動,有界的水錘壓力不會受損。閉環(huán)依靠要求規(guī)格的控制系統(tǒng)。那些是通常會得到為一個特定的水輪機開始前先驗,控制器的設(shè)計?？驁D中顯示的速度控制系統(tǒng)圖3。功能(3)得到方程的使用方式(27)一個控制器將被設(shè)計使用桿的位置方法。為了簡化的制定 (31日)將被自動記錄修改后的距離(31)到多項式的系數(shù)的比較,以下方程組在矩陣符號來獲得在這些術(shù)語是按所給的(38)(40),顯示在底頁。與傳統(tǒng)的PID參數(shù)功能比較，并針對這些問題提出了解決辦法。額外的解決方法是獲得了參數(shù)的形式是一個函數(shù)的系數(shù),。因此,它是不可能來確定的前提是所有四個參數(shù)特征方程。這意味著只有三根并設(shè)計和其四取決于三根給提前。解決(31)產(chǎn)量(見下列PID參數(shù)(41)(43),顯示在該頁面的底部一個預(yù)期特性多項式的閉環(huán)系統(tǒng)兩極如下方程通過比較理想的特性多項式和閉環(huán)特征多項式，然后得然后,表示從(51)使用(46),顯示在該頁的底部。為零的閉環(huán)控制系統(tǒng)從(31)得出根據(jù)與系數(shù)(1992)模型研究[2]的基礎(chǔ)上,(13)(18),下面根據(jù)假設(shè)條件運行點該控制器參數(shù)取代系數(shù),[(48)(51)](41)(43)它的值可以得到(52)。使用以上方程,這是可能的計算速度控制器的參數(shù)在不同操作點單位:就變水頭對應(yīng)不同的閥門開啟。它也是可能獲得函數(shù)控制器參數(shù)的加速。然而,渦輪機的正常運行工作的速度。大的變化速度的結(jié)果發(fā)生突然失去負(fù)荷。在這種情況下,該控制器全開直到有關(guān)開啟閥門(意味著通常關(guān)閉)。如果速度并沒有得到充分降低控制器動作,直到完全停止水輪機轉(zhuǎn)動。此外,在這里提供的計算公式,控制器參數(shù)可用于設(shè)計的增益調(diào)度控制器。如果所發(fā)生的改變的水頭可以忽略不計,便獨立于控制器參數(shù)頭。此外,如果任何原因(例如,計算要求不能被支持根據(jù)給定的硬件),一個人想實現(xiàn)一個控制器的固定參數(shù),然后通常是通過閥門來控制。最糟糕的情況下是