[发明专利]一种一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法

摘要

本发明公开了一种一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法，涉及水动力模型参数识别技术领域。方法包括：基于圣维南方程，建立目标明渠的一维明渠水动力模型，并率定待辨识泵站前、后连接渠道的糙率；待辨识泵站边界以连续方程和泵站特性曲线为相容方程，与S1中的圣维南方程耦合，形成包含待辨识泵站边界的一维渠道‑泵站水动力模型；构建以待辨识泵站的三个泵站特性曲线系数为状态向量的状态空间方程包括状态方程：Xn+1＝ΦnXn+wn+1和量测方程：Yn+1＝HXn+1+vn+1；选取泵站机组角度或转速不变时段的观测数据，调用集合卡尔曼滤波器，同化曲线系数。本发明方法自动辨识任意工况下的曲线系数，有效提高河网水动力模型的数值模拟的精度和适应性。

主权项

1.一种一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法，其特征在于，所述方法包括：S1，基于圣维南方程，建立目标明渠的一维明渠水动力模型，并以此模型为基础，率定目标明渠中待辨识泵站的泵站前连接渠道的糙率和泵站后连接渠道的糙率；S2，待辨识泵站边界以连续方程和泵站特性曲线为相容方程，与S1中的圣维南方程耦合，形成包含待辨识泵站边界的一维渠道‑泵站水动力模型，求解所述一维渠道‑泵站水动力模型得到所述目标明渠的水动力过程；所述连续方程为公式(1)：Qj＝Qj+1                (1)其中，j表示待辨识泵站进水侧的断面编号，j+1表示待辨识泵站出水侧的断面编号；所述泵站特性曲线为公式(2)：其中，Qj为泵站进水侧流量，Qj+1为泵站出水侧流量，Zj为进水侧水位，Zj+1为出水侧水位，A，B，C均为泵站特性曲线系数；S3，所述目标明渠的水动力过程的基础上，构建以待辨识泵站的三个泵站特性曲线系数为状态向量的状态空间方程，所述状态空间方程包括状态方程和量测方程；所述状态方程为公式(3)：Xn+1＝ΦnXn+wn+1          (3)；所述量测方程为公式(4)：Yn+1＝HXn+1+vn+1            (4)；公式(3)中，Xn+1为n+1时刻的状态向量，Xn+1＝[An+1Bn+1Cn+1]T；Φn为n时刻到n+1时刻的状态转移矩阵；Xn为n时刻的状态向量，Xn＝[AnBnCn]T，T表示行向量转置列向量的转置符号；wn+1为n+1时刻的扰动矩阵；公式(4)中，Yn+1为n+1时刻的观测向量，即n+1时刻待辨识泵站的水力要素观测数据；H为一维渠道‑泵站水动力模型，记为观测算子；vn+1为n+1时刻的观测噪声向量；S4，在泵站机组角度或转速不变时段，获取目标明渠中待辨识泵站现场的水力要素观测数据并在该水力要素观测数据的基础上，采用集合卡尔曼滤波器同化状态空间方程，得到同化后的泵站特性曲线系数。