水力发电机组复杂非线性动力学建模与诊断方法

通过对水力发电机组复杂耦合系统非线性动力学特性的分析，更深地理解多场耦合作用下水机电高效转换系统非平稳过程的演化规律，解释机组稳态响应及其稳定性随系统参数变化的演化规律和可能由此引起的分岔与混沌现象，揭示水电机组故障产生机理，探求和认识故障发展和演化规律，实现多元故障模式下水力发电机组安全稳定运行域边界的精确描述，研究不同故障组合诱发机组动力灾变的可能性，阐明耦合故障作用下机组动力灾变失效破坏机理，提出水机电非线性耦合系统模型反演与参数优化的理论与方法，建立水力发电机组多场耦合非线性动力学模型，研究其数学基础，发展基于先进智能理论的机组故障诊断方法的新理论，解决水力发电机组复杂非线性动力系统建模与诊断目前面临的若干核心科学和关键技术问题，提升我国水利机械基础研究原创能力，取得一批具有科学创新和重要学术价值与应用前景的研究成果，为提高我国水电机组的设计和运行水平提供重要的理论依据和技术支撑。

研究工作在基金委的指导和支持下，紧密围绕水力发电机组复杂非线性动力学建模与诊断的关键科学问题，按照项目计划任务书制定的研究目标和研究内容要求，开展了卓有成效的工作，取得了实质性研究进展和丰富的研究成果，在若干研究方向和应用技术上均有重要突破。对照项目计划任务书，实现了项目预期目标，高质量、圆满完成了基金项目的研究任务。研究工作完成学术专著2部（校样中），署名完成高水平学术论文共32篇，其中，发表27篇，录用5篇，SCI刊源11篇，EI刊源25篇；获发明专利3项、全国百篇优博提名奖2人次；开发适合于工程应用的高级实验装置2台、建立应用示范系统2套；完成相关研究内容的博士后出站报告1份，8名博士研究生完成博士学位论文答辩，21名硕士研究生完成硕士学位论文答辩，培养了8名行业内高级专业技术人员。研究成果在国内外学术和工程界产生了重要影响，部分成果在二滩水电站、白山水电站、松江河梯级水电站等国家重大水电工程项目获得成功应用，产生显著的社会和经济效益。.按照项目计划任务的要求，研究成果主要集中在多元故障模式下水力发电机组非线性动态响应及特征描述、水力发电机组多场耦合非线性动力学建模、水力发电机组非平稳故障征兆辨识及特征提取、基于先进智能理论的机组故障诊断方法、水机电非线性耦合系统模型辨识与智能控制五个方面。研究工作通过对水力发电机组复杂耦合系统非线性动力学特性的分析，揭示了多场耦合作用下水机电高效转换系统非平稳过程的演化规律；解释了机组稳态响应及其稳定性随系统参数变化的规律和可能由此引起的混沌现象，认识了水机电耦合故障的产生机理、演化过程和发展模式，实现多元故障模式下水力发电机组安全稳定运行域边界的精确描述；研究了不同故障组合诱发机组动力灾变的可能性，阐明耦合故障作用下机组动力灾变失效破坏机理；提出了一种水机电非线性耦合系统模型反演与参数优化的理论与方法，建立了水力发电机组多场耦合非线性动力学模型，发展了基于先进智能理论的机组故障诊断新方法；设计并开发了水电机组效率试验系统和水轮机调速系统仿真测试仪等高级试验装置，构建了基于多知识集成网络、强映射能力的水力发电机组状态监测、故障诊断与管理决策支持应用示范系统。研究工作解决了水力发电机组复杂非线性动力系统建模与诊断目前面临的若干核心科学和关键技术问题，取得一批原创性研究成果，为提高我国水电机组设计运行水平提供了重要的理论依据。