【技术实现步骤摘要】
本申请属于控制领域，尤其涉及一种基于广义逆运算的水轮机调速方法、装置、系统及介质。
技术介绍
1、內模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的控制策略。在內模控制中，求逆运算是一项关键而复杂的任务，其使得控制器能够有效地逆转系统的动态特性，以实现期望的性能。其中，內模控制可应用于水轮机调速系统中，使水轮机的输出转速能够达到目标转速。
2、传统的内模控制方法通常依赖于系统的数学模型，该方式需要精确的系统传递函数，降低了內模控制系统的鲁棒性以及稳定性，进而降低了水轮机调速的准确性。此外，该方法需要耗费大量的计算资源，增加了內模控制系统的延迟，降低了內模控制系统的性能，进一步降低了水轮机调速的准确性。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种基于广义逆运算的水轮机调速方法、装置、系统及介质，能够提高內模控制系统的鲁棒性和稳定性，降低內模控制系统的延迟，提升水轮机组件调速的准确性。
2、第一方面，本申请实施例提供一种基于广义逆运算的水轮机调速方法，应用于水轮机调速系统中，水轮机调速系统至少包括內模控制模块、水轮机组件以及水轮机组件对应的标称模型，內模控制模块的输出端与水轮机组件以及水轮机组件对应的标称模型连接，內模控制模块包括广义逆运算器，该方法包括：获取水轮机的目标转速以及反馈转速，其中，反馈转速为水轮机组件的实际输出转速与标称模型输出的标称输出转速的转速差值；通过广义逆运算器对目标转速、反馈转速进行广义逆运算，得到控制水轮机组件的控制信号；将控制信号发送至水轮机
3、第二方面，本申请实施例提供了一种基于广义逆运算的水轮机调速装置，应用于水轮机调速系统中，水轮机调速系统至少包括內模控制模块、水轮机组件以及水轮机组件对应的标称模型，內模控制模块的输出端与水轮机组件以及水轮机组件对应的标称模型连接，內模控制模块包括广义逆运算器，该装置包括：转速获取模块，用于获取水轮机的目标转速以及反馈转速，其中，反馈转速为水轮机组件的实际输出转速与标称模型输出的标称输出转速的转速差值；运算模块，用于通过广义逆运算器对目标转速、反馈转速进行广义逆运算，得到控制水轮机组件的控制信号；调速模块，用于将控制信号发送至水轮机组件中，以调整水轮机组件的实际输出转速。
4、第三方面，本申请实施例提供了一种基于广义逆运算的水轮机调速系统，包括：水轮机组件、內模控制器；內模控制器的输出端与水轮机组件的输入端连接，水轮机组件的输出端与內模控制器的输入端连接；內模控制器通过执行如第一方面所述的基于广义逆运算的水轮机调速方法，对水轮机组件的实际输出转速进行处理，生成控制信号，并将控制信号发送至水轮机组件中，以调整水轮机组件的实际输出转速。
5、第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；处理器执行计算机程序指令时实现如第一方面所述的基于广义逆运算的水轮机调速方法。
6、第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面所述的基于广义逆运算的水轮机调速方法。
7、第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行如第一方面所述的基于广义逆运算的水轮机调速方法。
8、由上述内容可知，在本申请实施例中，采用广义逆运算器来实现水轮机组件的调速，实现了內模控制系统的逆向建模，使得內模控制系统对水轮机组件进行调速的过程不再依赖于内模控制系统的精准传递函数，从而提高了內模控制系统的鲁棒性和稳定性，进而提高了水轮机组件调速的准确性。此外，在本申请实施例中，內模控制模块的输出端与水轮机组件以及水轮机组件对应的标称模型连接，水轮机组件的实际输出转速与标称模型输出的标称输出转速的转速差值所形成的反馈转速又作为內模控制模块中的广义逆运算器的输入，內模控制模块与水轮机组件以及水轮机组件对应的标称模型形成了闭环，降低了內模控制系统的延迟，进而提升了水轮机组件调速的准确性。
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1.一种基于广义逆运算的水轮机调速方法，其特征在于，应用于水轮机调速系统中，所述水轮机调速系统至少包括內模控制模块、水轮机组件以及所述水轮机组件对应的标称模型，所述內模控制模块的输出端与所述水轮机组件以及所述水轮机组件对应的标称模型连接，所述內模控制模块包括广义逆运算器，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水轮机组件至少包括接力器、压力管道以及发电机负荷，所述水轮机组件对应的标称模型包括：接力器模型、压力管道模型以及发电机负荷模型，其中，在获取所述水轮机的目标转速以及反馈转速之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述接力器所对应的接力器反应时间构建所述接力器模型，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一传递函数由下式表示：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述管道参数至少包括：所述压力管道的管道长度、所述压力管道中的目标水体流速、水轮机水头，其中，基于所述压力管道对应的管道参数构建所述压力管道模型，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负荷参数至少包括：所述水轮机的发电机组的飞轮力矩、所述发电机组的额定转速、所述发电机组的额定输出功率、所述发电机组的自调节系数以及水轮机力矩传递系数；其中，基于所述发电机负荷对应的负荷参数构建所述发电机负荷模型，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三传递函数由下式表示：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述广义逆运算器包括估计控制器以及所述水轮机组件对应的标称模型，所述估计控制器包括比例-积分-微分PID控制器以及前馈控制器，所述前馈控制器的输出端与所述标称模型的输入端连接，所述标称模型的输出端作为所述PID控制器的输入端，其中，通过所述广义逆运算器对所述目标转速、所述反馈转速进行广义逆运算，得到控制所述水轮机组件的控制信号，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述估计控制器的传递函数由下式表示：
11.一种基于广义逆运算的水轮机调速装置，其特征在于，应用于水轮机调速系统中，所述水轮机调速系统至少包括內模控制模块、水轮机组件以及所述水轮机组件对应的标称模型，所述內模控制模块的输出端与所述水轮机组件以及所述水轮机组件对应的标称模型连接，所述內模控制模块包括广义逆运算器，所述装置包括：
12.一种基于广义逆运算的水轮机调速系统，其特征在于，包括：水轮机组件、內模控制器；所述內模控制器的输出端与所述水轮机组件的输入端连接，所述水轮机组件的输出端与所述內模控制器的输入端连接；
13.一种电子设备，其特征在于，电子设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-10任意一项所述的基于广义逆运算的水轮机调速方法。
15.一种计算机程序产品，其特征在于，计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-10任意一项所述的基于广义逆运算的水轮机调速方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于广义逆运算的水轮机调速方法，其特征在于，应用于水轮机调速系统中，所述水轮机调速系统至少包括內模控制模块、水轮机组件以及所述水轮机组件对应的标称模型，所述內模控制模块的输出端与所述水轮机组件以及所述水轮机组件对应的标称模型连接，所述內模控制模块包括广义逆运算器，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水轮机组件至少包括接力器、压力管道以及发电机负荷，所述水轮机组件对应的标称模型包括：接力器模型、压力管道模型以及发电机负荷模型，其中，在获取所述水轮机的目标转速以及反馈转速之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述接力器所对应的接力器反应时间构建所述接力器模型，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一传递函数由下式表示：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述管道参数至少包括：所述压力管道的管道长度、所述压力管道中的目标水体流速、水轮机水头，其中，基于所述压力管道对应的管道参数构建所述压力管道模型，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二传递函数由下式表示：
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负荷参数至少包括：所述水轮机的发电机组的飞轮力矩、所述发电机组的额定转速、所述发电机组的额定输出功率、所述发电机组的自调节系数以及水轮机力矩传递系数；其中，基于所述发电机负荷对应的负荷参数构建所述发电机负荷模型，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三传递函数由下式表示：
9.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张继文，王正伟，李东海，刘韶杰，戴成博，吕涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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