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申请/专利权人：四川省都江堰水利发展中心;徐州电子技术研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于模糊模型的闸群流量远程调控方法，具体涉及远程调控技术领域，具体包括：通过构建模糊控制模型，对模糊控制模型中的输入变量综合性分析，确定闸口的初始开度，或者通过从历史数据库中检索相似的水文数据，确定闸口的初始开度，通过对实时水文数据与历史数据库中相似水文数据的分析，确定水文数据的差异信息和时序性信息，并将差异信息和时序性信息综合性分析的结果作为判断闸口的初始开度的依据，将闸口开度调整到初始开度，根据PID控制中预设流量和实际流量之间的大小，采用不同闸口控制方法实现对闸口开度的调节，本发明有助于降低对闸口的频繁调控，提高闸口开度的精准度，并提高调控效率。

主权项：1.一种基于模糊模型的闸群流量远程调控方法，其特征在于,包括以下步骤：S1：通过构建模糊控制模型，对模糊控制模型中的输入变量综合性分析，确定闸口的初始开度，若能够通过模糊控制模型确定闸口的初始开度，则进行步骤S4；S2：从历史数据库中检索相似的水文数据，判断闸口的初始开度是否能够调整到与历史数据库中相似水文数据的闸口开度；S3：通过对实时水文数据与历史数据库中相似水文数据的分析，确定水文数据的差异信息和时序性信息，并将差异信息和时序性信息综合性分析的结果作为判断闸口的初始开度的依据；S4：将闸口开度调整到初始开度，根据PID控制中预设流量和实际流量之间的大小，采用不同闸口控制方法实现对闸口开度的调节；构建模糊控制模型，包括：模糊控制模型采用二维模糊控制器确定闸口的初始开度，将水位偏差和偏差变化率作为输入变量，初始开度作为输出量，确定输入变量的范围和输入变量量化因子，确保输入变量的范围在模糊化过程中被正确映射到模糊集合的隶属度函数上；输入变量的限值为水位偏差和偏差变化率的取值范围，确定水位偏差最佳输入变量范围和偏差变化率最佳输入变量范围；对模糊控制模型中的输入变量综合性分析，包括：将输入变量水位偏差的分析结果通过水位偏差隐匿安全系数表示，水位偏差通过采集实时水文数据，并将预设水位和实时水位比较，获得水位偏差，将水位偏差标记为：，其中，n=1、2、3……N，N为正整数，n表示单位时间范围内采集的水位偏差；获得单位时间范围内不处于水位偏差最佳输入变量范围的水位偏差，并标记为：，其中，i=1、2、3……I，I为正整数，i为单位时间范围内不处于水位偏差最佳输入变量范围的水位偏差的编号；通过公式计算，确定水位偏差隐匿安全系数，计算公式为：；其中，为水位偏差隐匿安全系数，，为水位偏差最佳输入变量范围；将输入变量偏差变化率的分析结果通过偏差变化率隐匿安全系数表示，通过质量守恒定律构建水位的微分方程，根据水位的微分方程确定偏差变化率，获得单位时间范围内不处于偏差变化率最佳输入变量范围的偏差变化率，并标记为：，其中，m=1、2、3……M，M为正整数，M为单位时间范围内不处于偏差变化率最佳输入变量范围的偏差变化率的编号；通过公式计算，确定偏差变化率隐匿安全系数，计算公式为：；其中，为偏差变化率隐匿安全系数，，为偏差变化率最佳输入变量范围；根据水位偏差隐匿安全系数和偏差变化率隐匿安全系数，通过加权求和计算得到模糊控制模型的控制评估系数；根据模糊控制模型中输入变量的综合性分析，确定闸口的初始开度，包括：设置控制评估系数阈值，将控制评估系数与控制评估系数阈值对比，若控制评估系数大于控制评估系数阈值，则生成第一信号，不通过模糊控制模型确定闸口的初始开度，若控制评估系数小于控制评估系数阈值，则生成第二信号，通过模糊控制模型确定闸口的初始开度；判断闸口的初始开度是否能够调整到与历史数据库中相似水文数据的闸口开度，包括：当从历史数据库中直接查询到匹配的水文数据时，则将闸口的初始开度直接调控为历史数据库中的开度；当未在历史数据库中查询到匹配的水文数据时，则查询实时水文数据的范围内是否存在匹配的水文数据，若不存在匹配的水文数据，则直接使用流量计算库的公式计算闸口的初始开度；若存在匹配的水文数据，则取与匹配的水文数据差值最小的对应开度值，作为闸口的初始开度，并将实时水文数据的差异信息和时序性信息综合性分析，判断与匹配的水文数据差值最小的对应开度值能否作为闸口的初始开度；将实时水文数据的差异信息和时序性信息综合性分析，包括：实时水文数据的差异信息表示实时水文数据与历史数据库中存储水文数据的相似程度，以及实时水文数据所处时间段的相似程度；将水文数据的相似程度通过水文数据相似系数表示，获得水库的实时水文数据，实时水文数据包括上游水位、下游水位、流量、流速四种水文数据，并将水库的实时水文数据标记为：，其中，k=1、2、3、4，k表示不同水文数据的编号，将历史数据库中存储的水文数据标记为：；通过公式计算确定水文数据相似系数，计算公式为：；其中，为水文数据相似系数；将实时水文数据所处时间段的相似程度通过时间重叠系数表示，获得实时水文数据所处的时间点以及历史数据库中匹配的水文数据对应的时间点，将实时水文数据所处的时间点作为当前时间点，将历史数据库中匹配的水文数据对应的时间点作为历史当前时间点；设置时间区间，根据时间区间的长度，确定到当前时间点的时间序列和到历史当前时间点的时间序列；构建DTW距离矩阵，矩阵的行和列分别对应于当前时间点的时间序列和到历史当前时间点的时间序列中的数据点，对于每对序列中的数据点，计算它们之间的局部距离，通过动态规划的方式，逐步填充矩阵，直到获得矩阵右下角元素的值，将DTW距离矩阵右下角元素的值作为时间重叠系数；水文数据的时序性信息通过离散积累系数表示，采集单位时间范围内的实时水文数据，构建单位时间范围内的实时水文数据矩阵，并将单位时间范围内的实时水文数据矩阵标记为：，其中，j=1、2、3……J，J为正整数，j表示单位时间范围内采集实时水文数据的次数；计算不同实时水文数据的离散系数，计算公式为：，，，，其中，、、、分别表示上游水位、下游水位、流量、流速四种水文数据在单位时间范围内的离散系数，、、、分别表示上游水位、下游水位、流量、流速四种水文数据在单位时间范围内的标准差，、、、分别表示上游水位、下游水位、流量、流速四种水文数据在单位时间范围内的平均值；通过获得不同水文数据的平均值和标准差，计算不同水文数据的离散系数，并通过公式确定离散积累系数，计算公式为：；其中，为离散积累系数；将差异信息和时序性信息综合性分析的结果作为判断闸口的初始开度的依据，包括：通过水文数据相似系数、时间重叠系数以及离散积累系数综合性分析，生成数据对比评估系数，计算公式为：；其中，为数据对比评估系数，为时间重叠系数，、、为水文数据相似系数、时间重叠系数、离散积累系数的比例系数，、、大于0；设置数据对比评估系数阈值，将数据对比评估系数与数据对比评估系数阈值对比，若数据对比评估系数大于数据对比评估系数阈值，则生成第三信号，表示不能使用历史数据库中水文数据对应的闸口开度作为闸口的初始开度，使用流量计算库的公式计算闸口的初始开度，若数据对比评估系数小于数据对比评估系数阈值，则生成第四信号，表示能够使用历史数据库中水文数据对应的闸口开度作为闸口的初始开度；采用不同闸口控制方法实现对闸口开度的调节，包括：根据闸口的初始开度对闸口进行调控，将闸口调整到初始开度后，通过PID对闸口进行调节，在闸口流量过程控制中，按偏差的比P、积分I和微分D进行控制的PID控制器算法，将预设流量与实际流量之差作为PID控制中的误差；设置一级流量偏差阈值、二级流量偏差阈值、三级流量偏差阈值实现对闸口的快速调节，其中，一级流量偏差阈值大于二级流量偏差阈值，二级流量偏差阈值大于三级流量偏差阈值；当预设流量与实际流量之差大于一级流量偏差阈值，则使用PLC控制器执行开关功能，通过开关对闸口开度进行调节；当预设流量与实际流量之差小于一级流量偏差阈值，预设流量与实际流量之差大于二级流量偏差阈值，则通过积分分离的PID进行调节实现闸口的速度调节；当预设流量与实际流量之差小于二级流量偏差阈值，预设流量与实际流量之差大于三级流量偏差阈值，则通过加入积分项来实现逐渐降低电机速度的效果。

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