基于现代控制理论的渠道控制系统分析

尚涛+陈明坤

摘 要：本文从渠道运行的方程组出发，对控制方程组进行了离散化，并用多元泰勒公式对离散化后的公式进行线性化，从而得出了以闸门开度为控制变量，以水流深度和流量为状态变量的状态方程。最后通过分析一个案例，证实了该状态方程的稳定性。

关键字：渠道运行 离散化 线性化 稳定性

中图分类号：TV672.9 文献标识码：A

1 前言

渠道运行控制系统是根据来自渠道系统的运行状态信息来操作的渠道，控制渠道水位、流量等变量的基本系统。渠道运行的人工控制有操作笨拙、信息传递慢、运行费用高等缺点。随着现代控制理论的逐渐成熟，渠道运行控制也逐渐引入现代控制理论对渠道进行自动控制。本文从渠道运行过程的基本方程出发，由公式的推导得出了运行的状态方程，并对一例子状态方程的稳定性进行了一定的分析。

7 结论

（1）渠道系统在过渡过程中的控制方程是圣·维南方程，为了便于用现代控制理论解决渠道运行控制问题，对圣·维南方程做了离散化和线性化的处理。离散化的方法是明渠非恒定流数值解中比较成熟的方法，线性化方法采用的是控制论中常用的泰勒级数展开方法。

（2）稳定是控制药达到的目标之一，但在渠道运行控制设计中系统的进行稳定性的分析，在过去的方法中是比较困难的，只有将现代控制理论引入才有必要和可能。

（3）控制器的设计是渠道运行控制的核心，本文将最优控制理论引入到渠道运行控制设计之中，使系统稳定。

参 考 文 献

[1]尚涛.渠道自动运行鲁棒控制的理论研究[D].武汉：武汉大学，2004.

[2]阮新建，袁宏源等.灌溉明渠控制设计方法研究[J].水利学报，2004（8）.

[3]阮新建，杨芳等.渠道运行控制数学模型及系统特性分析[J].灌溉排水，2002 （8）.

[4]阮新建，杨芳.渠道运行离散模型及最优控制[J].灌溉排水学报，2003 （5）.

[5]阮新建，王长德.渠道运行最优控制与运行模拟住址[J].人民长江，2003（10）.

[6]王万良.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2001.

[7]薜定宇.反馈控制系统设计与分析一MATLAB语言应用[M].北京：清华大学出版社，2000.

[8]阮新建.渠道自动运行现代控制理论模型研究[D].武汉：武汉大学，2002.