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公开(公告)号：CN115509132A
公开(公告)日：2022-12-23
申请号：CN202211196473.4
申请日：2022-09-29
申请人： 武汉大学 , 湖南省水利发展投资有限公司 , 湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司
IPC分类号： G05B13/04
摘要： 本发明公开了一种基于明渠串联多渠池的耦合控制模型、构建方法及其效果验证方法。耦合模型通过在ID模型基础上加入解耦项，进而建立适用于串联多渠池的耦合控制模型。耦合模型包含滞后时间、回水面积和耦合系数三个未知参数。在获得耦合模型表达式后，可利用该模型对渠池下游水位变化过程进行预测，同时可通过模型预测控制算法，将该模型用于明渠控制器设计。本发明提出的耦合控制模型，在应用于串联多渠池时，能有效降低渠池间的耦合影响。本发明使用模型参数辨识及模型效果验证的方法，证明了基于提出的耦合控制模型，能够显著提高水位预测精度和明渠控制性能，其对确保长距离调水工程运行的安全性和高效性具有重要意义。
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公开(公告)号：CN113093531A
公开(公告)日：2021-07-09
申请号：CN202110226122.2
申请日：2021-03-01
申请人： 武汉大学
IPC分类号： G05B13/04
摘要： 本发明公开了一种基于模型预测控制的大型管‑渠结合系统应急调度控制方法，当发生事故时，明渠节制闸按照传统应急调度预案进行控制，而对于长倒虹吸/管道出口闸门/阀门，设立多组长倒虹吸/管道出口闸门/阀门的开度增量方案，以明渠积分‑时滞模型和大型倒虹吸压力线性模型为预测模型，每隔一定控制间隔时间对未来一定预测时域内的水力响应进行预测，考虑长倒虹吸/管道的安全限制条件，并利用模型预测控制的目标函数考虑对管内压力波动及出口闸门/阀门的优化控制。本发明充分考虑出口闸门/阀门对管内压力波动控制的平稳性，并尽力减少闸门/阀门动作频次，降低闸门/阀门事故损耗，提高应急处理响应的快速性、安全性、稳定性。
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公开(公告)号：CN117008673A
公开(公告)日：2023-11-07
申请号：CN202310961356.0
申请日：2023-07-31
申请人： 武汉大学
IPC分类号： G05D27/00 , E02B1/00 , G01D21/02 , G06F30/28 , G06Q50/06 , G06F113/08 , G06F119/08 , G06F119/14
摘要： 本发明涉及水利渠道控制技术，具体涉及基于外部热源汇入的渠道水温‑水位协同控制方法及系统，获取实时气象预报数据和渠道水力变化数据，计算渠道内水温及冰情的变化；针对渠道水温变化的特征，选择水温控制算法及目标水温阈值范围建立水温控制系统，实现水温的实时控制；在水温实时控制基础上耦合水位反馈控制，实现冬季输水渠道的水温‑水位协同调控。该调控方法能够显著提升渠道水温、缓解渠道冰情、减小外部热源汇入水量、降低渠道水位偏差，确保输水系统安全、稳定、高效地运行。可根据实测水情、冰情数据进行滚动预测，可直接用于明渠控制指令的确定，能够显著降低渠系运行调度的水位最大超调量，有利于提升长距离调水工程的运行管理水平。
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公开(公告)号：CN113641101B
公开(公告)日：2023-06-16
申请号：CN202110829339.2
申请日：2021-07-22
申请人： 武汉大学
IPC分类号： G05B13/04
摘要： 本发明公开了一种基于数值仿真的多渠池控制参数寻优算法，首先，对特征渠道进行分步梯度法寻优。即先运用随机黄金比例二分寻找梯度法初值，再进入改进后的分阶段换指标梯度算法进行寻优。其次，对于其他渠池的控制参数选取，采取在寻优过程中始终在特征渠道根据随机黄金比例二分和梯度法得到控制参数后，实时将固定权重乘以特征渠池的PI控制参数对其余渠池直接进行赋值。直至最终多渠池的平均性能指标达到预期后，停止寻优，输出符合预期的控制性能参数。本发明解决了渠系自动化运行系统中PI参数难以确定的问题。所得的控制器有助于提高渠系响应速度、增强控制稳定性，且使用者可按照各工程的特点进行控制目标的调节。
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公开(公告)号：CN113093531B
公开(公告)日：2022-03-15
申请号：CN202110226122.2
申请日：2021-03-01
申请人： 武汉大学
IPC分类号： G05B13/04
摘要： 本发明公开了一种基于模型预测控制的大型管‑渠结合系统应急调度控制方法，当发生事故时，明渠节制闸按照传统应急调度预案进行控制，而对于长倒虹吸/管道出口闸门/阀门，设立多组长倒虹吸/管道出口闸门/阀门的开度增量方案，以明渠积分‑时滞模型和大型倒虹吸压力线性模型为预测模型，每隔一定控制间隔时间对未来一定预测时域内的水力响应进行预测，考虑长倒虹吸/管道的安全限制条件，并利用模型预测控制的目标函数考虑对管内压力波动及出口闸门/阀门的优化控制。本发明充分考虑出口闸门/阀门对管内压力波动控制的平稳性，并尽力减少闸门/阀门动作频次，降低闸门/阀门事故损耗，提高应急处理响应的快速性、安全性、稳定性。
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公开(公告)号：CN116561990A
公开(公告)日：2023-08-08
申请号：CN202310444509.4
申请日：2023-04-24
申请人： 武汉大学
IPC分类号： G06F30/20 , G06Q10/0631 , G06Q50/06 , G06F111/10
摘要： 本发明长距离输水系统的数字孪生水力建模方法及系统，实时、准确监测工程运行状况。方法包括：步骤1，根据实际工程的地理信息和集合尺寸建立物理模型；步骤2，构建水力模型，并将实时观测数据不断加载到水力模型中，用于水力模型的运行和修正，形成自校正水力模型；通过实时观测的下游水位定期校正模型模拟的上游水位，进而校正过闸流量；添加自校正环节的水力模型运算逻辑；步骤3，使用观测数据对自校正水力模型的过闸流量系数和糙率进行校正，并将模型输出值与观测数据进行比较，以在线调整参数，形成数字孪生水力模型；步骤4：比较每个渠池仿真水位、流量的均方根误差，识别运行状态下的异常情况，并从时间和空间两个维度对故障进行定位。
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公开(公告)号：CN116522066A
公开(公告)日：2023-08-01
申请号：CN202310454403.2
申请日：2023-04-25
申请人： 武汉大学
摘要： 本发明提供实时糙率分段估计方法及系统，基于渠道分段进行糙率水位联合估计，描述系统真实的水情变化和发展趋势，实现渠道糙率的准确、细化估计。方法包括：步骤1，根据渠道的水力变化和糙率估计精度分割渠道，将其分成若干距离不等的渠段；步骤2，基于分段情况，建立水位、糙率估计的状态空间方程，以不断添加观测数据更新状态量，实现实时估计的过程；步骤3，估计每个渠段内的糙率值。系统包括：渠道分段部，根据渠道的水力变化和糙率估计精度分割渠道，将其分成若干距离不等的渠段；更新估算部，建立水位、糙率估计的状态空间方程，以不断添加观测数据更新状态量，实现实时估计的过程；糙率计算部，估计每个渠段内的糙率值；以及控制部。
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公开(公告)号：CN108519783B
公开(公告)日：2020-10-16
申请号：CN201810298057.2
申请日：2018-03-30
申请人： 武汉大学
摘要： 本发明公开了一种基于渠池蓄量平衡的闸前控制点变目标水位控制系统及模式，渠系为一种通过若干个节制闸划分为若干渠池的输水明渠系统；各个渠池内均设置有若干个取水口，取水口设置在渠池的下游；该系统包括：控制模块，以及与控制模块均相连的传感器设备、参数输入设备和闸门启闭设备；该控制模式通过提出一种在考虑多约束条件、已知取水计划情况下的改变渠道闸前控制点目标水位的计算，以求达到根据不同取水工况避免渠池本身蓄量变化过大的情况，从而减轻上游水源工程的供水负担和减少下游余水弃水，在渠系运行调度中使渠系达到快速性、稳定性、准确性等控制要求。
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公开(公告)号：CN108487356B
公开(公告)日：2020-03-10
申请号：CN201810306529.4
申请日：2018-04-08
申请人： 武汉大学
IPC分类号： E02F5/28
摘要： 本发明公开了一种水轮式渠道衬砌清洗机，包括清扫模块和作为行走载体的挖掘机，所述清扫模块包括可滚动的轮刷、与挖掘机的液压杆下端铰接的轮刷外壳、以及设于轮刷外壳上的驱动机构，所述轮刷通过转轴安装在轮刷外壳内，转轴与驱动机构相连，所述液压杆通过挖掘机上的液压控制设备进行控制，轮刷外壳还与挖掘机的机械臂末端铰接相连，通过液压杆伸缩调节清扫模块角度。本发明可以在不影响渠道正常运行的前提下对渠道衬砌表面淤积、附生的藻类、老化的混凝土表皮等进行清理，清理完成后可以有效降低渠道糙率，清理过程中不造成污染，操作简单，运行高效。
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公开(公告)号：CN108487356A
公开(公告)日：2018-09-04
申请号：CN201810306529.4
申请日：2018-04-08
申请人： 武汉大学
IPC分类号： E02F5/28
摘要： 本发明公开了一种水轮式渠道衬砌清洗机，包括清扫模块和作为行走载体的挖掘机，所述清扫模块包括可滚动的轮刷、与挖掘机的液压杆下端铰接的轮刷外壳、以及设于轮刷外壳上的驱动机构，所述轮刷通过转轴安装在轮刷外壳内，转轴与驱动机构相连，所述液压杆通过挖掘机上的液压控制设备进行控制，轮刷外壳还与挖掘机的机械臂末端铰接相连，通过液压杆伸缩调节清扫模块角度。本发明可以在不影响渠道正常运行的前提下对渠道衬砌表面淤积、附生的藻类、老化的混凝土表皮等进行清理，清理完成后可以有效降低渠道糙率，清理过程中不造成污染，操作简单，运行高效。
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