复杂管道下水轮机调节系统非线性建模与稳定性分析

本文主要探讨了复杂管系水轮机调节系统的非线性建模与分析，针对实际水电站中引水系统为复杂管道的情况，着重研究了如何处理水轮机调节系统中因运行工况变化导致的非线性传递系数问题。作者们利用MATLAB的Simulink工具，构建了一个非线性数学模型，通过直接代数判据对系统稳定性进行了理论分析，发现系统存在Hopf分支临界点，这决定了系统的稳定性区域。 系统响应在临界点曲线的一侧是稳定的，而在另一侧则不稳定。通过数值模拟，他们验证了理论分析的结果，并确定了能使水轮机调节系统保持稳定操作区的调速器PID参数范围。研究不仅提供了水电站系统安全稳定运行的理论基础，还通过分岔图、Poincaré映射图、功率谱图、时域图、相轨迹图和频谱图等多种可视化手段，深入剖析了随着系统参数的变化，非线性动力学行为的多样性。 文中四位作者——把多铎、袁璞、陈帝伊和丁聪，分别来自西北农林科技大学水利水电科学研究院，其中把多铎教授主要负责水力机械及系统教学与研究，陈帝伊讲师专注于水电站系统的非线性动力学分析与控制研究。他们的研究成果基于国家自然科学基金项目的资助，发表在2012年4月的《中国水力发电》期刊上，具有较高的学术价值，对于水电工程的设计、运行优化以及安全性评估具有重要意义。