[发明专利]一种基于蓄量动态调节的大型明渠水位自动控制方法

摘要

本发明涉及一种基于蓄量动态调节的大型明渠水位自动控制方法，包括：确定前馈流量调整值；确定是否需要对前馈控制流量进行反馈修正；计算前馈控制流量的反馈修正值；计算流量调整值；计算流量调整目标值；计算闸门实际开度；调整闸门开度。本发明所述方法采用前馈流量控制方式，充分考虑分水口流量和水位死区的影响，对整个渠段的水面线进行控制，因而能够坦化、过滤掉局部点的水位波动，降低对闸门运动死区的敏感度，从而减少闸门的频繁操作。便于实现稳定输水所需的蓄量补偿条件，从而有效减少水位过冲现象，更快地达到稳定。控制原理简单明了易实现掌握，能够有效应对各类扰动因素影响，降低明渠运行管理成本，保障输水安全，提高输水效率。

主权项

一种基于蓄量动态调节的大型明渠水位自动控制方法，所述的方法使用的系统包括：一条被多个分隔闸门分隔为串联的多个渠段的长距离自流型输水明渠，所述的各个分隔闸门上游附近设有分水口，所述的各个闸门的闸门启闭机构与各个闸门的控制单元连接，所述的各个闸门的控制单元通过明渠数据传输网络连接，所述的各个控制单元与各自的闸前水位传感器、闸后水位传感器、闸门开度传感器，分水口流量传感器连接，其特征在于，所述方法的步骤如下：确定前馈控制流量调整值的步骤：用于根据渠段i的分水口供水计划q_0i、闸门G_i+1的闸前目标水位YT_i、渠段i的水位蓄量关系V_i= f（YT_i），计算出闸门G_i的前馈控制流量调整值△QG_{i_ff}；确定是否需要对前馈控制流量进行反馈修正的步骤：用于由水位传感器实时监测的闸前水位Y_ui相对于目标值YT_i的偏离值是否大于水位死区DB_i，如果“是”则进入下一步骤，如果“否”则认定△QG_i=△QG_{i_ff}，并进入“计算闸门实际开度的步骤”；计算前馈控制流量的反馈修正值的步骤：用于通过公式计算前馈控制流量的反馈修正值△QG_{i_fb}；计算公式如下：△QG_{i_fb} =△V_{i_fb}/△τ_{i_fb}  ；△τ_{i_fb}—第i渠段蓄量补偿过程时间，△V_{i_fb}—第i渠段蓄量补偿过程的蓄量变化量；计算流量调整值的步骤：用于根据对前馈控制流量△QG_{i_ff}进行实时反馈修正，计算出闸门G_i的流量调整值△QG_i，计算公式如下：△QG_i=△QG_{i_ff}+△QG_{i_fb}；计算流量调整目标值的步骤：计算闸门G_i的流量调整目标值QG_i；首先根据实时监测的数据：闸前水位Y_u,i－1、闸后水位Y_d,i－1和闸门开度GA_0i计算闸门G_i的当前过闸流量QG_0i ；然后将QG_0i和△QG_i相加，得出闸门G_i应调整至的过闸流量，即：QG_i=QG_0i+△QG_i ；计算闸门实际开度的步骤：用于根据闸前水位Y_u,i－1、闸后水位Y_d,i－1和闸门流量目标值QG_i计算出闸门G_i的实际开度GA_i；调整闸门开度的步骤：用于根据计算得出的闸门实际开度GA_i由闸门G_i的启闭机执行开度调整动作，并回到“确定前馈流量调整值的步骤”。