水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)分岔與混沌特性的研究.pdf

1、本文將非線性動(dòng)力系統(tǒng)的分岔與混沌理論應(yīng)用于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不同非線性模型，對(duì)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究與探討，取得了一些新的、有益的成果。 系統(tǒng)地給出了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的連續(xù)時(shí)間數(shù)學(xué)模型，包括：線性化模型、非線性模型；在線性化模型的基礎(chǔ)上考慮某些典型的非線性環(huán)節(jié)的模型；剛性和彈性水擊模型；考慮調(diào)壓井效應(yīng)的模型等。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)中的非線性動(dòng)力系統(tǒng)分岔與混沌理論，對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中可能存在的非線性動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)

2、行了較深入的理論分析和大量的計(jì)算，通過分岔圖來進(jìn)一步觀察了系統(tǒng)的超臨界Hopf分岔特性。對(duì)于考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子二階動(dòng)態(tài)模型的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)非線性模型(包括剛性水擊和彈性水擊的非線性模型)，運(yùn)用非線性系統(tǒng)理論對(duì)Hopf分岔和混沌現(xiàn)象進(jìn)行了分析，通過系統(tǒng)分岔圖、混沌吸引子、Poincar6映射、Lyapunov指數(shù)以及初值敏感依賴性等方面的研究，揭示了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)存在混沌現(xiàn)象的可能性及其豐富的動(dòng)力學(xué)行為。 對(duì)于四維和六維非線性系統(tǒng)，

3、給出了判斷系統(tǒng)出現(xiàn)雙Hopf分岔的必要條件，采用該方法判斷系統(tǒng)雙Hopf分岔的存在性，具有簡(jiǎn)單實(shí)用、計(jì)算量小等特點(diǎn)，可用于一般的四～六維非線性系統(tǒng)。對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的四維和六維非線性模型進(jìn)行了雙Hopf分岔的存在性的計(jì)算，對(duì)于考慮水輪機(jī)及引水道非線性動(dòng)態(tài)模型的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無論是剛性水擊還是彈性水擊模型，都存在雙Hopf分岔現(xiàn)象，通過計(jì)算給出了發(fā)生雙Hopf分岔時(shí)的參數(shù)值，仿真驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的正確性。 運(yùn)用非線性動(dòng)力系統(tǒng)的分岔

4、存在性判據(jù)，對(duì)有調(diào)壓井時(shí)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)非線性動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行了理論分析和計(jì)算；給出了在參數(shù)空間中的分岔臨界點(diǎn)位置(分岔集)，通過進(jìn)一步計(jì)算判明了Hopf分岔為超臨界的；分別研究了系統(tǒng)在無擾動(dòng)、2.5Hz頻率擾動(dòng)和30％負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，分岔臨界點(diǎn)位置的變化；對(duì)不同情況下，調(diào)節(jié)器參數(shù)取分岔臨界點(diǎn)兩側(cè)數(shù)值時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真，其結(jié)果與理論分析是一致的。 應(yīng)用輸出對(duì)擾動(dòng)解耦的非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的剛性水擊和彈性水擊系