基于改进BP网络的轴流式水轮机调节特性仿真.pdfVIP

第4l卷 第2期 人 民 长 江 V01．41．No．2 2010年 1月 Yangtze River Jan．， 2010 文章编号 ：1001—4179(2010)02—0060—04 基于改进 BP网络的轴流式水轮机调节特性仿真 谭 剑 波，把 多 铎，高 立 明 (西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100) 摘要 ：为 了获得水力机组在小开度 、小流量工况点下非线性特性数据 ，利用改进 BP网络与MATLAB神经 网络 工具箱相结合 的方法 ，将 已知的水轮机综合特性 曲线数据与边界约束点相结合 ，经网络 自动 “学 习”训练可获 得低效区的流量廷拓、力矩延拓仿真 曲面。改进 BP网络模型可以大大地提 高水轮机综合特性 曲线数据处理 的效率与精度 ，是研究水轮机控制系统的一种新的非线性建模仿真模型。 关 键 词 ：改进 BP网络 ；水轮机综合特性 ；边界约束 ；MATLAB仿真 中图法分类号 ：TV734．1 文献标志码 ：A 在水轮机选型设计和水电站输水系统及机组过渡 神经网络 ，是一种利用误差反 向传播训练算法的神经 过程的仿真计算中，需要利用水轮机模型的综合特性 网络，它系统地解决 了多层 网络 中隐含单元连接权的 曲线数据来确定机组 的流量特性和力矩特性。通常， 学习问题。由于改进 BP网络有很好的逼近非线性映 水轮机组在小开度 、小流量 的低效区工况点下呈 明显 射的能力 ，因而它在信息处理 、图像识别、模型识别及 的非线性特性，因此 ，厂家所给定的水轮机综合特性曲 系统控制等方面得到了许多科学研究者的亲睐 。 线一般只有高效区部分。通过计算机辅助设计，利用 2 水轮机特性曲线处理 拟合 、插值和外延等将机组 已知综合特性 曲线 向小开 度、小流量方 向延伸 ，以便获得机组流量特性和力矩特 水轮机控制系统是一个多输入多输出的系统，各 性，这是水轮机模型综合特性及机组过渡过程研究的 工况点都呈现为明显的非线性特性。传统的水轮机特 一 个重要方面。 性 曲线的处理方法包括 ：表格插值 、曲线插值和抛物线 作为对人脑的一种简单抽象 的模拟 ，人工神经 网 插值等。随着计算机软件技术的发展 ，许多学者将各 络 (ArtificialNeuralNetworks．ANN)是由大量人工神 种应用软件合理地引入水轮机特性曲线处理中，大大 经元广泛互连而组成。人工神经 网络特有的能适应非 地提高了水轮机特性数据处理的效率和精度 “。 线性信息的处理能力，在专家系统 、模式识别 、智能控 制 、组织优化 、预测等领域得到成功的应用 ¨。本文 3 改进 BP网络的建模 介绍了改进 BP神经网络的特点 ，利用改进 BP神经网 3．1 转桨式水轮机特性函数 络强大的学习判断功能及非线性数据逼近功能，并将 转桨式水轮机主动力矩 。和流量 Q的变化特性 其与MATLAB矩阵数据处理能力相结合，通过学习获 得水轮机在小开度 、小流量的低效率区工况点的综合 即为机组的静态特性 ，其力矩和流量的函数表达式为 ： 特性数据。 M =M (H，8，n，0)，Q=Q(H，a，n，0) (1) 式中， 。为水轮机的主动力矩 ，N ·m；Q为流量 ，m ／ 1 改进 BP网络