混流式水轮机调节系统的非线性动力学分析与控制

水轮机调节系统是集水、机、电于一体的非最小相位、时变特性、高度复杂的非线性系统。鉴于对其要求的日益提高与其控制困难的矛盾现状，以国内外应用最广泛的混流式水轮机为研究对象，开展以下三方面研究：（1）改进混流式水轮机调节系统的非线性数学模型，提高其适用性，且为后续分析研究奠定基础；（2）运用非线性动力学特征中的分岔和李亚普诺夫指数等，对混流式水轮机调节系统的非线性本质进行研究，揭示其非线性动力学现象和规律，为系统设计和运行的稳定性提供理论依据，也为处于不稳定状态的系统控制提供思路；（3）改进和完善一种适用于处在混沌态的混流式水轮机调节系统的控制方法，控制系统达到稳态。该研究将丰富混流式水轮机调节系统非线性本质的内容，也为生产实际中的各种类型水电站存在的稳定性问题提供理论依据。该项目是一个既有理论研究价值又能推动工程实践的科学问题。

项目负责人陈帝伊同志及其所带领的课题组较好的完成了国家自然科学基金青年基金项目《混流式水轮机调节系统的非线性动力学分析与控制》的三点研究内容，即：（1）改进和完善包括引水系统、水轮机、发电机、调速器和发电机端口侧电力负荷五个子系统的水轮机调节系统的非线性数学模型；（2）针对上述模型对系统进行详尽的动力学分析，揭示了系统所展示的非线性动力学现象和系统参数设置的规律，为系统的稳定运行提供理论指导；（3）甄选和改进如滑模控制方法等先进控制方法，对处于混沌态的水轮机调节系统进行有效控制。在该项目的资助下，培养了青年教师5人，其中2人成为青年学术带头人，培养硕士研究生6人，参加国际会议1次，国内学术会议8人次，发表学术论文33篇（含已录用，均已标明本基金资助），其中SCI收录的期刊论文21篇，EI收录的期刊论文4篇（不含同时被SCI收录的论文），远超过项目申请书的预期成果。上述论文又可细分为以下三个方面的成果：.（1）非线性动力学分析与控制理论方面在Nonlinear Dynamics, Chaos, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation和 Journal of Vibration and Control等国际SCI期刊上发表论文18篇，其中影响因子大于2的论文9篇，单篇最高引用次数35次，该文章成为Nonlinear Dynamics上近三年发表的1200篇文章中引用次数排名第四位的文章；.（2）水轮机调节系统的非线性动力学建模与稳定性分析方面，在Energy Conversion and Management, Journal of the Franklin Institute: Engineering and Applied mathematics, Energy, Applied Mathematical Modelling和 中国电机工程学报等著名期刊上发表论文8篇，其中SCI, EI 收录的期刊论文6篇。.（3）其他方面拓展。项目组还在随机能源接入电力系统稳定性、分数阶非线性动力学理论与非线性控制等领域拓展研究。