申请/专利权人：湖南东方水谷环境科技有限公司

申请日：2023-12-08

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN117666351A

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.03.26#实质审查的生效;2024.03.08#公开

摘要：本发明公开了一种基于圣维南方程组的明渠水闸模型预测控制方法，包括：S1、基于圣维南方程组描述明渠水动力过程的数学模型，并得到基于圣维南方程组的连续的差分方程组；S3、基于平板闸门方程组及泰勒展开式描述不同流态下的闸门流量；S4、构建明渠系统优化控制目标函数和约束条件，描述明渠系统优化问题，并求解目标函数方程；S5、求解明渠系统优化控制目标函数的导数和等式约束的导数；S5、基于S4和S5中的目标函数方程、目标函数导数以及等式约束导数，提供给ipopt求解器计算预见期内闸门的控制策略以及所得到的水位、流量变化过程。综上所述，本发明方法不仅满足明渠系统中闸、泵控制的时效性，还能自适应任何水动力过程，满足实时控制的精度。

主权项：1.一种基于圣维南方程组的明渠水闸模型预测控制方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：S1、获取明渠信息，构建基于圣维南方程组描述明渠水动力过程的数学模型，所述基于圣维南方程组描述明渠水动力过程的数学模型为： 其所述的圣维南方程组中，上一个方程为连续方程，下一个方程为动量方程，其中，A是渠道断面面积，Q是断面平均流量，v是断面平均流速，ql是单位长度内的侧向流量，h是水位，Cz是谢才系数，R是水力半径，R等于AP，P为断面湿周；S2、基于圣维南方程组采用交叉点格法求解明渠水动力过程，其具体内容为：对圣维南方程组进行空间和时间离散，得到每个空间计算点上水位和流量在两个连续时间步长上的差分方程组；S3、基于平板闸门方程组及泰勒展开式描述不同流态下的闸门流量；平板闸门方程组的表达式为： 其中，Q是水工建筑的流量，hu是水工建筑上游水位，hd是水工建筑下游水位，hcr是堰顶高程或者这门底板高程，W是过流面积，Cw是横向收缩系数，μ是收缩系数，dg是闸门开度，g是重力加速度；S4、构建明渠系统优化控制目标函数和约束条件，描述明渠系统优化问题，并求解目标函数方程；S5、基于步骤S4，求解明渠系统优化控制目标函数的导数，为优化计算提供目标函数最优解搜索路径；S6、基于步骤S4，求解明渠系统优化控制等式约束的导数，即求解圣维南方程组和闸门方程组等式约束的导数，为优化计算提供约束梯度的搜索空间；S7、基于S4、S5、S6中的目标函数方程、目标函数导数以及等式约束导数，提供给ipopt求解器计算预见期内闸门的控制策略即闸门开度的变化过程以及所得到的水位、流量变化过程。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南东方水谷环境科技有限公司 一种基于圣维南方程组的明渠水闸模型预测控制方法

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