JPS59154504A - 開水路の制御方式 - Google Patents

開水路の制御方式

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JPS59154504A
JPS59154504A JP58027561A JP2756183A JPS59154504A JP S59154504 A JPS59154504 A JP S59154504A JP 58027561 A JP58027561 A JP 58027561A JP 2756183 A JP2756183 A JP 2756183A JP S59154504 A JPS59154504 A JP S59154504A
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JP
Japan
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water
open channel
state
water tank
quantities
Prior art date
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Pending
Application number
JP58027561A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Wakamori
和歌森　文男
Toshiyuki Noma
野間　利幸
Masao Adachi
足立　正雄
「ふな」橋　誠寿
Seiju Funabashi
Masayoshi Suzuki
正義 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • G05D7/067—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means characterised by free surface flow
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B13/00—Irrigation ditches, i.e. gravity flow, open channel water distribution systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、各開水路のゲート間（以下、リーチという）
の分水量の変化により開水路の状態が過渡変化する一段
あるいは多段の開水路の制御方式％式％ 用水、特に農業用水では、取水需要が天候その他の要因
により時間的にランダムに変動し、それに伴い各リーチ
の分水量が変動するが、その変動を直接測定することは
できない。このような用水の制（ホ）の目的は、取水需
要の変動に追従し、必要な水量を確保し、溢水などの少
ない安定した流況そ作り出すことである。
従来の制御方式は、第１図に示すように、リーチ１〜３
における水位計４で測定した水位と、制御装置５による
ゲート６の制御相・の関係を例えば「−次遅れ＋む゛だ
間開」系のような簡略なモデルで表わし、それを伝達関
数０（Ｓ）で表現し、水位を一定に保つように制御して
いた。そのため分水量の変動により開水路の状態が過渡
的に大きく変化するちきは、モデルの誤差が大きくなり
、」１記の目的を達成するような制伺ｊを行々うことが
できなかった。
その目的を達成するためには、開水路の過渡状態を時々
刻々に知ることが必要である。そこで開水路の流れの過
渡状態を精度よく求めようとすると、従来技術によれは
下の方程式を解かなげわけならない。
運動方程式 連続式 ここで　Ｖ；流速　　ｎ：籾度係数 Ｑ：流量　　Ａ：流路断面積 Ｉ】：水深　　ｉ：底勾配 Ｉｔ°深径　　ｇ：重力加速度 この式は、解析的に解くことがで外す、数値的に解かな
けねばならないがこの計算は、不定流計算といわれ大型
計算機による多量な演算を必要とする。このため不定流
計算を直接オンライン制御に適用して開水路の過渡状態
を求めることは、演算時間の制約から不可能であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するため
に、取水需要の変動による開水路の状態の過渡変化の推
定を必要とする計算量が少なくオンライン制御に適用で
きるようにすることによって、開水路を高品位に制御す
る制御方式を提供することである０ 〔発明の概要〕 この目的を達成するため本発明では、開水路の過渡状態
の表現方法として、３個の水槽が直列につながる三種モ
デルを用い、３個の水槽の水位と２個の管路の流路の流
量と分水量との合計６個の変量を状態量として、上流水
槽および下流水槽の水位が観測できるゲート水位に相当
するとみｈし。
ゲート水位の実時間観測値から逐次これらの状態量を推
定することにより水路の過渡状態が精度よく知れるよう
にした点に特徴がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第２図と３図により説明する
。第２図で各リーチ１〜３の上流側水位８、下流側水位
９１分水ロアにおける分水量斤とを測定し、その測定デ
ータより状態推定部１０で推定量を算出し、その推定量
より制御部１１でゲート６の制御量そ決定する。
状態推定部１０において各リーチは、第３図に示す三種
モデルで表現される。上流側ゲート１７からの流入、１
４　Ｑ　、、下流側ゲート１８の流出量Ｑｏヲ境界条件
とする。上流水槽１２の水位り、。
中流水槽１４の水位ｈ２．下流水槽１６の水位ｈ３゜上
流水槽と中流水槽を連結する管路（以下第１管路という
）１３の流量Ｑ１．中流水僧と下流水槽を連結する管路
（以下第２管路という）１５の流量９２１分水量ｑにた
いするモデル式はｉ、　−（Ｑ、　−Ｑ、　）／Ｆ１ Ｑ、　−（ｇｆ　、　／　Ｌｌ）　（ｈｌ−ｈ２−Ｃ！
、Ｑ、”）ｈ２＝　（Ｑ、、−Ｑ２）／Ｆ２ ◇２−（ｇｆ２／Ｌ、、　）（ｈ２−Ｉ＋３−０２Ｑ２
”）ｉ１３−（Ｑ２−Ｑｏ−ｑ）／Ｆ３ ４＝α（ｑｏ−ｑ） ここで　Ｆ、：上流水槽水平面積 Ｆ２：中流水槽水平面積 Ｆ３；下流水槽水平面積 Ｌｌ：第１管路長 ■７゜：第２管路長 ｆｌ：第１管路断面積 ｆ２；第２管路断面積 ０、：第１管路摩擦係数 ０□：第２管路摩擦係数 ｑｏ：分水量スケヅユール値 α　：定数　　ｇ二重力加速度 となる０（た１ζし・は１時間についての微分を表わし
ている。）また管路摩擦係数に、次の式で計算される。
０＝（ｎ２Ｌ）／（Ｒｆ） ここで　ｎ：粗度係数　凡：径深 Ｌ：管路長　　ｆ：管路断面積 またＬ□、Ｌ２の管路長とＦｌ、Ｆ２．Ｆ３の各水槽水
平面積の比率は、開水路のシミュレーションを実施し、
その結果と比較し、水位勾配や水位変化の動特性などの
開水路の特性を表わすように決められる。
そしてｈｌ−ｈ３が測定され、観測量ｙ１、Ｆ２は。
ｙ、　＝＝　ｈ、＋　ｖｌ ｙ２＝１１３＋ｖ２ ここでｖｌ、ｖ２二白色雑音 という観測式で表わされる。
このモデル式、観測式を用いて状態推定を行なう。状態
推定にはカルマンフィルター（石本卓二カルマンフィル
ター　産業図書昭和５２年）を用いれはよい。
本実施例によれば各リーチは６個の状態量で表現されて
おり、不定流計算に比べて計ｎ量が少ない。このためオ
ンライン制御に適用が可能であ・り直接観測できずかつ
水路に対して擾乱を与える分水量を推定することができ
る。
なお、状態推定部１０（！：！１１８部１１は通常のマ
イクロセッサにより実現さ′！９、る。
〔発明の効果〕
本発明によれば１分水量の変化に対する過渡状態が高精
度にかつ計算葉受なく推定でき、下流（寸たは上流、）
での水位変化の伝播遅れを表現ずろことができるため、
目的とした分水量変動の大きい用水において安定な制御
を実現できる。さらにモデルの係数（管路の長さ、水槽
水平面積の比率）を適当に選ぶことにより種々の条件の
開水路の特性を表現することができるため汎用性の高い
制御をおこなうことができろ。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の制御方式の説明図、第２図と第３図は
１本発明による制御方式の実施例の説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 チェックゲートで区切らｔた開水路内の時々刻々の状態
    量−を推定１−１推定した状態量にもとづいて上記ゲー
    ト制御量を決定する開水路の制御方式において、上記開
    水路のゲート間を３個の水槽と該水槽間を連結する２個
    の管路よりなるモデルで表現し、上記水槽の水位と上記
    管路の流量および分水量を状態量とし、上流水槽と下流
    水槽の水位に関する実時間観測値から上記状態量を推定
    し。 該推定した状態量にもとつき開水路の過渡状態を算出す
    ることを特徴とする開水路の制御方式。
JP58027561A 1983-02-23 1983-02-23 開水路の制御方式 Pending JPS59154504A (ja)

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JP58027561A JPS59154504A (ja) 1983-02-23 1983-02-23 開水路の制御方式
US06/577,971 US4522534A (en) 1983-02-23 1984-02-08 Control method for open channel

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