渠系前馈蓄量补偿控制时滞参数算法比较与改进

输水明渠系统控制算法主要由前馈及反馈模块组成,其中前馈模块较大程度上影响了系统控制性能。基于蓄量主动补偿的前馈控制算法受时滞参数影响较大,为比较现有多种算法实际控制性能优劣,并寻求不依赖复杂数值计算的简化时滞参数算法,该文进行了横向的算法比较与优化开发。文章基于蓄量阶跃补偿及蓄量二次补偿2类算法,结合改进比例-积分(proportional-integral,PI)反馈控制器,对典型测试渠系及实际工程渠系建模仿真,选取稳定时间、最大超调流量、绝对值误差积分(integral of absolute magnitude of error,IAE)和绝对流量变化积分(integrated absolute discharge change,IAQ)指标分析了蓄量阶跃补偿、动力波原理、水量平衡模型3种时滞参数算法的控制效果。结果显示,在实际工程渠系中,小流量工况下,蓄量阶跃补偿算法的稳定时间比水量平衡模型算法的稳定时间减小40.42%;大流量工况下,蓄量阶跃补偿算法的最大超调流量最小,仅比目标流量高3%,该算法的稳定时间比水量平衡模型算法的稳定时间减少25.45%。结果表明蓄量阶跃补偿算法控制效果较好,但该算法在推求渠池所需蓄量补偿值时需进行水面线推求,文章依据渠道蓄量变化与流量变化间的线性关系,提出简化的时滞参数显式算法。较传统数值算法,时滞参数显式算法与蓄量阶跃补偿算法的时滞参数差值百分比小于8%,在满足实际工程需求的同时,可明显减少推求所需蓄量补偿值的计算量。文章的比较结论及所提出的简化算法对输配水渠道系统,尤其是大型渠道系统调度具有一定的理论价值和应用前景。     

变分法求解坡脚下有硬层土坡的安全系数

用变分法中的欧拉方程和相截条件，推导出了坡脚下有硬层的土坡在φ=0时计算其稳定性安全系数的一个理论公式。这个解析解比传统的条分法或有限单元法含义更加清晰，求法更为直接、更为便利，在已知边坡坡角、边坡高度、内聚力、硬层深度与土体容重的情况下，可以用该公式直接求出安全系数。     

渠道运行控制模拟仿真

渠道运行控制系统本质上是一个多输入多输出系统．要系统的描述渠道系统的动态变化只能借助现代控制论。以实验室试验渠道为背景，以现代控制理论和MATLAB为工具对渠道运行控制器设计过程进行了模拟仿真，设计了多渠段多级闸门渠道系统最优控制器。