管光华，刘王嘉仪

串联输水渠系控制解耦算法优化与仿真

管光华，刘王嘉仪

（武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072）

串联输水渠系耦合特性表现为针对单一渠池设计的控制器串联使用后控制性能较差。解耦算法可在一定程度上增强渠池的独立控制性能。该研究针对基于比例-积分-微分（Proportional-Integral-Differential，PID）反馈控制的上游方向解耦算法提出优化方案，首先对控制解耦算法中的解耦系数的选取范围进行验证；其次针对相邻渠池长度差异较大的情况，在算法中引入放大系数以提升解耦效果；最后通过对不同取水流量规模、渠道上下游运行流量减半的算例进行仿真分析，验证优化方案的控制性能。结果表明：1）解耦系数的合理取值范围为0.8～1.0；2）放大系数可选用相邻渠池水面面积之比；3）当串联渠系上下游设计过流能力差异较大时，放大系数的修正能显著提升控制效果。该研究提出的优化解耦算法可应用于不同规模复杂渠道系统的解耦控制器设计，对于灌区及引调水工程输水系统的智能化调度有一定参考价值，工程应用时建议结合具体渠道的特点，根据渠道的特性和用途综合考虑系数的取值。

渠道；算法；优化；输水渠系；控制解耦；下游常水位；放大系数；PID控制器

0 引 言

中国水资源总量丰富，但人均拥有量较低，且南北分布不均，南方较为丰富而北方较为匮乏[1]。农业用水作为中国用水占比最大的产业，消耗量达到全国总用水量的60%以上[2]。……