国家自然科学基金(50909104)
- 作品数：10 被引量：58H指数：6
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- 相关机构：中国水利水电科学研究院南水北调中线干线工程建设管理局中国水电顾问集团国际工程有限公司更多>>
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- 南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响被引量：8
- 2011年
- 分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。
- 崔巍李斯胜陈文学姚雄
- 关键词：水力学南水北调
- 高纬度地区渠道无冰盖输水的冰情控制研究被引量：20
- 2013年
- 中国北方高纬度地区有一些渠道工程,因其建设年代早,受规划之初经济条件限制,未考虑冰期运行,仅在非冰期输水。随着经济发展,目前亟需实现冬季输水。但是受结构上的限制,这些渠道抗冰冻能力差,无法采取冰盖下输水或冰水二相流输水,通过加设保温盖板,防止渠道结冰,既可解决用水矛盾,又可节省工程改造投资,具有巨大的经济效益和社会效益。本研究根据传热学理论对加设保温盖板后的渠道水体失温过程进行理论分析,并在此基础上建立了设置保温盖板的一维渠道冰期输水数学模型,对加设保温盖板的冰期输水过程进行了模拟,分析了保温材料厚度、输水流量、出库水温等对冰期输水的影响,论证渠道冬季加设保温盖板输水的可行性。并提出了切实可行的冬季输水方案。研究成果对于冰期渠道安全输水和渠道改造都有一定的借鉴意义。
- 穆祥鹏陈文学郭晓晨崔巍
- 关键词：传热过程数值模拟
- 明渠运行控制算法研究综述被引量：7
- 2009年
- 控制算法是明渠运行自动化控制系统的核心。多年来各国学者开发出大量的明渠控制算法,对最近10余年的研究成果进行了综述。从技术特点、国内外研究进展、应用现状和存在的问题几个方面,对PID类算法、最优控制算法、模型预测控制算法和鲁棒控制算法作了重点评述,对它们的发展方向进行了展望。在评述国内该领域研究现状的同时,还从研究内容、仿真手段、试验条件几方面阐述了与国外的差距,提出了努力的方向。
- 崔巍陈文学穆祥鹏
- 关键词：调水工程明渠运行控制
- 明渠输水系统水力响应特性分析及PI控制器参数整定被引量：1
- 2012年
- 为了提高明渠输水系统控制器的控制效果,在输水系统的运行过程中需要对控制器的控制参数进行整定.以渠池为研究对象,分析了闸前常水位运行模式下渠道的水力响应特性,得到了与扰动量大小无关的敏感性指标.分析了敏感性指标随输水流量的变化规律,给出了控制器参数与敏感性指标之间的计算公式,数值模拟表明,采用提出的计算公式可以提高渠池的控制效果.研究成果对明渠输水系统的控制运行具有一定的指导意义.
- 陈文学穆祥鹏崔巍谭水位
- 关键词：参数整定
- 基于量纲分析的弧形闸门过流公式及其应用被引量：7
- 2012年
- 分析了常规弧形闸门过流公式使用中存在的不足,在阐述基于量纲分析的弧形闸门无量纲关系式的基础上,进一步推导出弧形闸门过流公式,分析了其参数率定方法。将基于量纲分析的弧形闸门过流公式应用于某水利工程弧形闸门的水工物理模型试验中,使用试验数据率定其过流公式参数,并校验了率定精度。理论分析与试验结果表明,与常规的弧形闸门过流公式相比较,基于量纲分析的弧形闸门过流公式更为简单方便,参数率定精度更高,而率定所需的工作量大大减少。
- 崔巍陈文学王晓松王琦
- 关键词：水力学弧形闸门
- 南水北调中线总干渠冬季输水过渡期运行控制方式探讨被引量：2
- 2012年
- 以南水北调中线总干渠为对象,研究了冬季输水过渡期局部渠段的闸前变水位运行方式及整个干渠的闸门控制算法。将闸前变水位运行方式的实现过程分解为闸前常水位运行和变水位蓄量补偿两个同步进行的过程,分别完成流量变化目标和蓄量变化目标。设计了整个干渠结构统一的闸门控制算法,不仅能够实现闸前变水位与闸前常水位运行方式间的切换,还能实现二者的联合运行。闸门控制算法由前馈控制、反馈控制和解耦三个部分组成。在总干渠全线上数值模拟了冬季输水前安阳河闸以北抬升控制水位而以南维持不变的过程。结果表明,在2d时间内,安阳河闸以北的控制水位可由设计水位抬升至加大水位,整个渠道的水力过渡过程平稳,水位波动符合安全限幅要求。
- 崔巍陈文学穆祥鹏王琦
- 关键词：水力学南水北调
- 模型渠道集中控制系统开发
- 2012年
- 输水系统是非线性、长时滞的复杂多输入多输出系统,输水系统的控制效果与渠道的水力特性、节制闸和分水口的特性等因素密切相关。自上个世纪60年代以来,各国学者提出了多种渠道控制模型,在实际工程中应用的是一些相对比较简单的模型。由于渠道控制模型一般都是建立在某些假定的条件下得到的,其性能如何需要在物理模型或实际渠道中进行验证。因此,开发模型渠道的控制系统可以验证控制算法的合理性和鲁棒性、分析各渠池间的耦合特性、研究控制器参数的整定方法等。本文简要介绍了开发研制的模型渠道集中控制系统,该系统采用网络的方式将当地控制器与主控计算机连接起来,利用采集到的水位信息、闸门开度信息和分水口流量信息,通过比例积分控制器(PI控制器)实现了闸门的远距离集中控制。
- 陈文学郭晓晨崔巍穆祥鹏王琦
- 关键词：水力学渠道控制系统集中控制物理模型
- 明渠闸前常水位运行控制解耦试验研究被引量：3
- 2012年
- 在自动控制渠道物理模型试验平台上,测试了闸前常水位运行方式下的明渠解耦控制算法,研究了解耦系数变化对控制性能的影响。试验渠道长315m,包含5级节制闸,由包含解耦环节的PI反馈控制算法控制。渠道上游方向的解耦采用类DecouplerⅠ结构实现,下游方向的解耦采用流量控制器实现。试验研究表明,所设计的包含解耦环节的PI反馈控制算法能够快速有效地克服外界扰动及不确定因素的影响,实现闸前常水位运行方式。当增大解耦系数时,各渠池稳定历时ts缩短,水位波动指标MAE减小,绝对闸门开度积分指标IAW减小。若解耦系数过大,水位控制性能转而变差,闸门反复启闭次数增多。综合试验结果以及已有数值仿真研究成果,建议解耦系数在0.6～1.0间取值,对于分水频繁的渠道取偏小值。
- 崔巍陈文学郭晓晨穆详鹏姚雄
- 关键词：解耦算法物理模型试验PI控制
- 南水北调中线穿黄工程控制蓄量运行方式研究被引量：7
- 2011年
- 对穿黄工程的运行控制问题进行了分析,提出了穿黄工程的控制蓄量运行方案,研究了其具体实现方法。提出采用变闸前目标水位的方式实现控制蓄量运行,比较研究了三种确定流量-闸前目标水位关系的方法,推荐采用"流量-渠池蓄量"线性关系反推各流量下的闸前目标水位的方法。研究了控制蓄量-闸前常水位联合运行控制问题,提出了包含前馈、反馈和解耦环节的分布式集中控制方案。在包含穿黄工程在内的中线干渠约120公里渠道上运行了数值仿真,测试了计划分水、非计划分水和大幅度流量变化工况。结果表明,渠道成功实现了控制蓄量-闸前常水位联合运行,所设计的闸门控制算法能够有效消除计划分水、非计划分水及大幅度流量变化带来的扰动,且穿黄隧洞入口维持了较大的淹没水深,整个控制过程水位流量变化平稳,水位波动符合安全限幅规定。
- 崔巍姚雄陈文学王琦穆祥鹏
- 关键词：计算水力学穿黄工程
- 明渠运行前馈控制改进蓄量补偿算法研究被引量：11
- 2011年
- 分析了现有蓄量补偿前馈控制算法存在灵活适应性不足、前馈控制时间误差偏大、试算求解较为繁琐等问题,提出了改进蓄量补偿法。改进算法采用前馈控制时间可变的蓄量补偿方式,可适应各种运行约束条件要求,采用的流量过程也更为灵活。研究了前馈控制时间的合理取值范围,指出了现有计算方法误差偏大的原因和适用条件。推导了多渠池多需求工况下的改进蓄量补偿法计算公式,其求解过程无需试算。以南水北调中线总干渠京石段为仿真对象,以消除水力滞后且水位波动最小为控制条件,对改进蓄量补偿法进行了测试。仿真结果表明,改进蓄量补偿法实现了预定的闸前常水位输水目标,前馈控制效果优于原蓄量补偿法。
- 崔巍陈文学穆祥鹏郭晓晨王琦
- 关键词：前馈控制南水北调中线工程
