抽水蓄能機組優(yōu)化控制問題及其啟發(fā)式優(yōu)化方法
本書針對大型抽水蓄能機組控制系統(tǒng)中的優(yōu)化問題及其啟發(fā)式優(yōu)化算法進行了深入研究和討論。按照抽水蓄能機組控制系統(tǒng)建模及仿真、啟發(fā)式優(yōu)化算法設計、非線性系統(tǒng)辨識，控制器參數(shù)優(yōu)化、水輪機工況開機規(guī)律優(yōu)化與機組導葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化的結(jié)構(gòu)體系進行了全面論述。綜合展示了抽蓄機組控制與優(yōu)化運行的理論基礎(chǔ)、算法設計和工程應用。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 抽水蓄能機組控制中的優(yōu)化問題 2
1.2 啟發(fā)式優(yōu)化算法在水電生產(chǎn)中的應用 3
第2章 抽水蓄能機組控制系統(tǒng)建模及仿真 6
2.1 抽水蓄能機組調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學模型 6
2.1.1 過水系統(tǒng)建模 7
2.1.2 水泵水輪機建模 17
2.1.3 發(fā)電/電動機及負載建模 21
2.1.4 水泵水輪機調(diào)速器建模 24
2.1.5 不同調(diào)節(jié)模式下發(fā)電/電動機調(diào)速系統(tǒng)模型 27
2.2 抽水蓄能機組調(diào)速系統(tǒng)仿真 29
2.2.1 線性系統(tǒng)仿真 29
2.2.2 非線性系統(tǒng)仿真 30
2.3 勵磁系統(tǒng)建模 34
2.3.1 勵磁系統(tǒng)數(shù)學模型 35
2.3.2 勵磁系統(tǒng)的基本控制規(guī)律 36
2.4 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器建模 37
2.4.1 電力系統(tǒng)低頻振蕩的概念及特點 37
2.4.2 低頻振蕩的抑制方法與措施 38
2.4.3 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型 39
第3章 引力搜索算法及其改進 40
3.1 引力搜索算法 40
3.2 改進引力搜索方法 42
3.3 混合策略改進引力搜索方法 44
3.3.1 算法基本原理 44
3.3.2 算法測試及結(jié)果分析 47
3.4 基于柯西變異和質(zhì)量加權(quán)的引力搜索算法 54
3.4.1 自適應質(zhì)量加權(quán)策略 55
3.4.2 基于柯西分布的變異策略 55
3.4.3 GSA-CW算法流程 56
3.4.4 GSA-CW驗證 57
第4章 人工羊群類算法 63
4.1 人工羊群算法 63
4.1.1 頭羊領(lǐng)導 64
4.1.2 自我覓食 64
4.1.3 競爭機制 65
4.1.4 基本流程 65
4.1.5 算例研究 66
4.2 二進制人工羊群算法 73
4.2.1 頭羊領(lǐng)導 73
4.2.2 自我覓食 73
4.2.3 競爭機制 74
4.2.4 基本流程 74
4.2.5 算例研究 75
4.3 多目標人工羊群算法 78
4.3.1 多目標優(yōu)化基本概念 78
4.3.2 算法原理 79
4.3.3 算法流程 80
4.3.4 算例研究 81
第5章 抽水蓄能機組控制系統(tǒng)非線性參數(shù)辨識 100
5.1 基于引力搜索的調(diào)速系統(tǒng)非線性模型辨識 100
5.1.1 抽水蓄能機組調(diào)速系統(tǒng)模型 101
5.1.2 適應度函數(shù) 102
5.1.3 辨識策略 103
5.1.4 辨識結(jié)果 104
5.1.5 辨識方法比較 104
5.2 基于改進引力搜索優(yōu)化算法勵磁系統(tǒng)參數(shù)辨識 106
5.2.1 非線性勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型參數(shù)辨識 107
5.2.2 辨識結(jié)果 109
第6章 抽水蓄能機組控制器參數(shù)優(yōu)化 112
6.1 抽水蓄能機組調(diào)速系統(tǒng)分數(shù)階PID控制器設計與參數(shù)優(yōu)化 112
6.1.1 分數(shù)階微積分原理 113
6.1.2 多場景模式下分數(shù)階PID控制器設計與參數(shù)優(yōu)化 115
6.1.3 自適應快速模糊分數(shù)階PID控制與參數(shù)優(yōu)化 122
6.2 抽水蓄能機組模糊控制器參數(shù)優(yōu)化 132
6.2.1 模糊PID控制器 132
6.2.2 基于GSA-CW的fuzzy-PID參數(shù)優(yōu)化 136
第7章 抽水蓄能機組水輪機工況開機規(guī)律優(yōu)化 141
7.1 一段式開機 141
7.2 兩段式開機 142
7.3 智能開機 143
7.3.1 智能開機策略分析 143
7.3.2 智能開機優(yōu)化流程 144
7.4 實例分析 146
7.4.1 模型參數(shù)解析 146
7.4.2 仿真結(jié)果比較與分析 147
第8章 抽水蓄能機組導葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 152
8.1 抽水蓄能機組非線性仿真平臺 152
8.2 導葉規(guī)律優(yōu)化問題描述 153
8.2.1 過渡過程調(diào)節(jié)保證計算 153
8.2.2 導葉關(guān)閉方式 154
8.3 單目標導葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 156
8.3.1 優(yōu)化模型 156
8.3.2 優(yōu)化流程 157
8.3.3 優(yōu)化算例 158
8.4 多目標導葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 161
8.4.1 優(yōu)化模型 161
8.4.2 優(yōu)化流程 163
8.4.3 優(yōu)化算例 163
參考文獻 166
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