Адаптивный метод синтеза закона управления бьефа ирригационного канала

Abstract

Предложен новый адаптивный метод синтеза закона управления бьефа ирригационного канала без ограничений размерности модели. Модель канала представлена в виде полной системы дифференциальных уравнений Сен-Венана. Метод использует прогнозирующие модели, решаемые как прямые и обратные задачи динамики. Адаптивность метода синтеза закона управления обусловлена актуализацией модели перед каждым шагом прогнозирования. Проверка метода выполнена на имитационных данных, соответствующих реальным значениям объекта управления. Запропоновано новий адаптивний метод синтезу закону керування б'єфу іригаційного каналу без обмежень розмірності моделі. Модель каналу представлена у вигляді повної системи диференціальних рівнянь Сен-Венана. Метод використовує прогнозуючі моделі, які розв’язуються як прямі і зворотні задачі динаміки. Адаптивність методу синтезу закону керування обумовлена актуалізацією моделі перед кожним кроком прогнозування. Перевірка методу виконана на імітаційних даних, що відповідають реальним значенням об'єкта управління. A new adaptive method for synthesizing the law of control of the waterway of the irrigation channel is proposed, without limitations on the dimensionality of the model. A complete non-linear system of differential equations of the hyperbolic Saint-Venant type, solved by numerical methods, is used as a model of water flow in the irrigation channel. The flow state is limited by the value Fr <1.0. The method uses predictive models, which are solved as direct and inverse problems of dynamics. According to the retrospective measurements of water level and discharge at the tail end, the values of the roughness factor n and the dispersed water intake q are found. In this case, the values of the immeasurable coordinates of the state of the model in a limited spatio-temporal region are partially restored. Then, choosing the conditional initial time in the restored coordinate region of the state, the direct problem of dynamics is solved. In this case, completely, throughout the tail, the values of the immutable coordinates of the state of the model in the space-time domain are restored to the current time. Continuing the calculation of the direct problem of dynamics, a forecast is obtained for the change in the co-ordinates of the state of the tail. The depth of the forecast is limited by the time lag for control. Next, we set the desired trajectory of the controlled state coordinate to the depth of the forecast horizon and solve the inverse dynamic problem with respect to the spatial coordinate and find the required control. The adaptability of the method of synthesis of the control law is due to the actualization of the model before each step of forecasting. The method is designed to work in real time in the system of support and decision-making (DSS) for operational management of water distribution on irrigation canals. The implementation of the method requires the full hydrometry of the boundary points and partial intermediate struts of the tail, with the retrospective data on these sections. The method of synthesis of the control law can be evolutionarily implemented on a real object, as the channel capacity is increased by software and hardware. The method was tested by setting up numerical experiments that simulate individual stages using both hypothetical and real objects.