JPS5941016A - Method for controlling water level of water channel system - Google Patents

Method for controlling water level of water channel system

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JPS5941016A
JPS5941016A JP15129882A JP15129882A JPS5941016A JP S5941016 A JPS5941016 A JP S5941016A JP 15129882 A JP15129882 A JP 15129882A JP 15129882 A JP15129882 A JP 15129882A JP S5941016 A JPS5941016 A JP S5941016A
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water
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今林 弘資
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    • G05D9/00Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

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Abstract

PURPOSE:To keep the water level of a water channel system within a permitted range with a simple circuit configuration by operating the compensating value of discharged flow rate on the basis of the variation of the water level during the sampling period and compensating the discharged flow rate on the basis of the compensating value. CONSTITUTION:An transmission element 15 indicates the transmissibility of a water channel part consisting of a driving channel 2, a head tank 1, and a discharging channel 4 and includes a delay element 8, constant elements 9, 14a, an integration element 11, adding points 10, 12, and a control element 16. The element 16 controls the outflow rate Q of the water channel system and includes an outflow rate controlling element 18, a sampler 20, a holding element 19, etc. An adding point 17 compares the value indicated by a water level setting command ho with the real value h to find the water level deviation and supplies the deviation to the element 18. The element 18 finds the discharged volume compensating value from the variation of the water level during the sampling period to compensate the ordinary discharged flow rate.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はタンク、ダム、堰などの水路系の水位が目標
水位となるように同水路系の放水量を制御する水路系の
水位制御方法に係り、特に導水路系を有する水路を2タ
ンクモデルとして解析して得られた各パラメータに基づ
いて前記放水量を制御する水路系の水位制御方法に関す
る、タンク、ダム、堰などの水路系における水資源を有
効に利用する方法の1つとして、水路系の放水量を制御
して水路系の水位を一定に保つようにしたものがある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a water level control method for a waterway system, such as a tank, a dam, a weir, etc., for controlling the amount of water discharged in a waterway system such as a weir so that the water level reaches a target water level. Effectively utilizes water resources in a waterway system such as tanks, dams, and weirs, regarding a water level control method for a waterway system that controls the amount of water discharged based on each parameter obtained by analyzing a waterway with a 2-tank model. One method is to control the amount of water discharged into the waterway system to keep the water level in the waterway system constant.

第1図はこのような放水量制御を行なう水位制御装置の
一構成例を示すブロック図である。この図において、1
はヘッドタンクであり、導水路2を介して供給された水
はこのヘッドタンク1において一旦貯水され、この後に
操作弁3が開状態となった時に、放水路4を介して放水
されて発i機5を回転させる。また6はヘッドタンク1
の水位偏差全検出する偏差検出器であり、この偏差検出
器6は水位検出器7aの出力(信号S2)と水位設定値
信号S1とを比較して水位偏差eを求め、制御装置7に
供給する、制御装置7はこの水位偏差eに基づいてヘッ
ドタンク1内の水位が目標水位となるように前記操作弁
3を制御する。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a water level control device that performs such water discharge amount control. In this figure, 1
is a head tank, and the water supplied through the water conduit 2 is temporarily stored in this head tank 1, and then when the operation valve 3 is opened, the water is discharged through the water discharge conduit 4 to generate water. Rotate machine 5. Also 6 is head tank 1
This deviation detector 6 compares the output (signal S2) of the water level detector 7a with the water level set value signal S1 to obtain the water level deviation e and supplies it to the control device 7. Based on this water level deviation e, the control device 7 controls the operating valve 3 so that the water level in the head tank 1 reaches the target water level.

ところでこのような水位制御装置においては、水位偏差
eから放水量QOを求める場合に、rPI制御」あるい
は[ke”(k、nは定数)」のような経験的に得られ
た式を用いており、外乱である流入1LQIは直接には
考慮されておらず、したがって上流ダムの放流などによ
り流入量QIが急変した場合などに制御遅れが発生した
りして水路系の水位が許容範囲外になったり、操作弁の
開閉回数が増大するなどの不都合があった。
By the way, in such a water level control device, when calculating the water discharge amount QO from the water level deviation e, an empirically obtained formula such as "rPI control" or "ke" (k, n are constants) is used. Therefore, the inflow 1LQI, which is a disturbance, is not directly taken into account. Therefore, if the inflow QI suddenly changes due to discharge from an upstream dam, a control delay may occur, and the water level in the waterway system may fall outside of the allowable range. There were disadvantages such as an increase in the number of times the operation valve was opened and closed.

この発明は上記の点に鑑み、導水路を介して供給される
水の量が急変した場合においても、操作弁の開閉回数を
増大させることなく、水路系の水位を許容範囲内に保つ
ことができる水路系の水位制御方法を提供するもので、
水路系を解析してコタンクモデルの各パラメータR,A
’2とサンプリング期間Toを予め求め、これらの各パ
ラメータR−A’2i 、サンプリング期間Toおよび
予め定めている修正不感帯δh、サンプリング期間To
間の水位変化Δhに基づいて放水流量補正値ΔQOを演
算し、この放水流量補正値ΔQOに基づいてそれまでの
放水流量QOを補正することを特徴としている。
In view of the above points, the present invention makes it possible to maintain the water level in the waterway system within an allowable range without increasing the number of times the operation valve is opened and closed, even when the amount of water supplied through the waterway changes suddenly. It provides a water level control method for waterway systems that allows
Analyze the waterway system and calculate the parameters R and A of the Cotank model.
'2 and the sampling period To are obtained in advance, and each of these parameters R-A'2i, the sampling period To, the predetermined modified dead zone δh, and the sampling period To
The water discharge flow rate correction value ΔQO is calculated based on the water level change Δh between then, and the water discharge flow rate QO up to that point is corrected based on this water discharge flow rate correction value ΔQO.

以下この発明の一実施例を図面にしたがって説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まずこの発明による水路系の水位制御方法の説明に先だ
ち、長い開業とヘッドタンクからなる水路系を不定流方
程式モデルとしてシュミレートし、その流出流量QO1
流入流−量QIを変化させた時の水位変化を説明する。
First, before explaining the water level control method of a waterway system according to the present invention, a waterway system consisting of a long opening and a head tank is simulated as an unsteady flow equation model, and its outflow flow rate QO1
The water level change when the inflow flow rate QI is changed will be explained.

第2図はこのようなモデルにおいてその流出流量QOを
急変させた場合の水位応答波形(シュミレーション結果
)を示す図であり、第3図は第一図に示す水位の計算地
点を示す図である。第一図において、実線L1は導水路
2aの下流側地点N11L1の水位応答波形を示すもの
であり、この実線L1に示すように、流出流fLQoを
急変させると、Nll地点の水位はこの急変時刻から所
定期間急激に変化し、それ以後所定の傾きでゆっくり変
化する。また、地点N111の上流側にあるI@2、N
113の水位も実線L2、L3に示すように、上述した
Nll地点の水位と同様に変化する。一方図水はしてい
ないがこのようなモデルにおいて、その流入流量QIを
急変させた場合は、この流入流量QIを急変させた時刻
から所定期間が経過するまで、水位はほぼ一定に保たれ
、この所定期間が過ぎた後に水位の変化が生じる。
Figure 2 is a diagram showing the water level response waveform (simulation result) when the outflow flow rate QO is suddenly changed in such a model, and Figure 3 is a diagram showing the water level calculation points shown in Figure 1. . In Figure 1, the solid line L1 shows the water level response waveform at the downstream point N11L1 of the headrace 2a.As shown in the solid line L1, when the outflow flow fLQo changes suddenly, the water level at the Nll point changes at the time of this sudden change. It changes rapidly for a predetermined period of time, and then changes slowly at a predetermined slope. Also, I@2, N on the upstream side of point N111
The water level at point 113 also changes in the same way as the water level at point Nll mentioned above, as shown by solid lines L2 and L3. On the other hand, in such a model, although not shown in the figure, if the inflow flow rate QI is suddenly changed, the water level will remain almost constant until a predetermined period of time has passed from the time when the inflow flow rate QI was suddenly changed, A change in water level occurs after this predetermined period of time has passed.

次に2タンクモデルにおいて、その流出流量QO1流入
流量QIを変化させた時の水位変化を説明する。まずこ
こで第9図を参照してコタンクモデルを簡単に説明する
。この図に示すように、水路aを介して供給された水は
、前記導水路2と対応する流入側タンク1aに一度貯水
された後、この流入側タンク1aの下部に設けられた水
路ICを介して流出側タンク1bに供給される。そして
この流出側タンクlbに貯水された水は放水路4bを介
して放流される。ここで、このような−タンクモデルの
水位を微分方程式で表わせば、TI        A
t となる。但し、Hlは流出側タンク1bの水位、H2は
流入側タンク1aの水位、A1は流出側タンクlbの床
面積を示すノくラメータ、A2は流入側タンク1aの床
面積を示すパラメータ、Rは水路ICの抵抗を示すパラ
メータ、TI(TI=A□・R)は応答遅れを示すパラ
メータ、T2(T2=A2・R)は後述する制御動作期
間を示すノくラメータである。
Next, in the two-tank model, changes in water level when the outflow flow rate QO1 and inflow flow rate QI are changed will be explained. First, the Cotank model will be briefly explained with reference to FIG. As shown in this figure, the water supplied via the waterway a is once stored in the inflow side tank 1a corresponding to the headrace waterway 2, and then passes through the waterway IC provided at the lower part of the inflow side tank 1a. It is supplied to the outflow side tank 1b through the tank 1b. The water stored in this outflow side tank lb is discharged via the discharge channel 4b. Here, if we express the water level of such a tank model using a differential equation, TI A
It becomes t. However, Hl is the water level of the outflow side tank 1b, H2 is the water level of the inflow side tank 1a, A1 is a parameter indicating the floor area of the outflow side tank 1b, A2 is a parameter indicating the floor area of the inflow side tank 1a, and R is a parameter indicating the floor area of the inflow side tank 1a. A parameter indicating the resistance of the waterway IC, TI (TI=A□·R) is a parameter indicating a response delay, and T2 (T2=A2·R) is a parameter indicating a control operation period, which will be described later.

そして一般に導水路2は長く、A2>A1と仮定できる
から、これら(1)式および(2)式において流入流量
QI、流出流量QOを各々ステップ的に変化させれば、 Hl(t)Hl(,0)=J(t) が得られる。但し、hlは流出側タンク1bの水位変化
分を示すものでおる。そしてこの(3)式において流出
流iQOをステップ的に変化させれば、m3図に示す水
位応答波形が得られる。この図に示すように時刻toに
おいて、流出流fi Q O(同図(ハ)参照)をΔQ
Qだけ変化させると、流出側タンク1bの水位H1(同
図(イ)参照)は時刻toか1だここで流出流量QOを
一定にし、流入流ft1i:Q■葡ステップ的に変化さ
せると、第4図に示す水位応答波形が得られる。この図
に示すように時刻t1において、υに人流廼QI(同図
(ロ)参照)を変化させると、流出側タンク1bの水位
H1(同図(イ)参照)は時刻 tlから期間Tcが経
過した後に、傾Δhc き   でゆつくシ変化する。
In general, the headrace 2 is long and it can be assumed that A2>A1, so if the inflow flow rate QI and the outflow flow rate QO are changed stepwise in these equations (1) and (2), Hl(t)Hl( ,0)=J(t) is obtained. However, hl indicates the amount of change in the water level of the outflow side tank 1b. If the outflow iQO is changed stepwise in this equation (3), a water level response waveform shown in the m3 diagram can be obtained. As shown in this figure, at time to, the outflow flow fi Q O (see figure (c)) is expressed as ΔQ
If only Q is changed, the water level H1 of the outflow side tank 1b (see figure (A)) will be 1 at time to.If the outflow flow rate QO is kept constant and the inflow flow ft1i:Q is changed stepwise, A water level response waveform shown in FIG. 4 is obtained. As shown in this figure, when the flow of people QI (see figure (b)) is changed to υ at time t1, the water level H1 of the outflow side tank 1b (see figure (a)) changes from time tl to period Tc. After the lapse of time, the slope slowly changes with the slope Δhc.

17 次に、前記(3)式および第3図、第6図に示す水位応
答波形を参照して。zタンクモデルの各パラメータをさ
らに説明する。まず前記(3)式において、流入流量Q
Iを一定にし、流出流量QOのみを変化させれば、この
時の水位変化分h s、 (t )は、なる式で表わす
ことができる。そしてこの(4)式および第3図に示す
水位応答波形から明らかなように、パラメータR,A2
は各々、 なる式で表わすことができ、またパラメータTIは流出
流量QOが急変した時の水位の回復遅れ期間を示すもの
であるから、 TI=Ta          ・・・・・・・・・・
・・(7)と表わすことができる。また前記(1)式に
おいて、’r1 = Al−Lもと置き換えであるから
、パラメータA1は、 なる式で表わすことができる。次に前記(3)式におい
−C1流出流量QOを一定にし、流入流量QIのみを変
化させた時の水位変化分b 1 (t )は、なる弐で
表わされる。ぞし−にの(9)式および第6図に7バす
水位応答波形からパラメータA2は、なる式で表4つす
ことができる。
17 Next, with reference to the above equation (3) and the water level response waveforms shown in FIGS. 3 and 6. Each parameter of the z tank model will be further explained. First, in the above equation (3), the inflow flow rate Q
If I is kept constant and only the outflow flow rate QO is changed, the water level change h s, (t ) at this time can be expressed by the following equation. As is clear from equation (4) and the water level response waveform shown in Figure 3, the parameters R, A2
can be expressed by the following formulas, and since the parameter TI indicates the recovery delay period of the water level when the outflow flow rate QO suddenly changes, TI=Ta...
...(7) can be expressed. Furthermore, in the above equation (1), since 'r1 = Al-L is replaced, the parameter A1 can be expressed by the following equation. Next, in the above equation (3), when the -C1 outflow flow rate QO is kept constant and only the inflow flow rate QI is changed, the water level change b 1 (t) is expressed as 2. From equation (9) and the water level response waveform shown in FIG. 6, the parameter A2 can be expressed as shown in Table 4.

ところで、この(10)式に示すパラメータA2と前記
(6)式に示すパラメータA2とは、一般に等しくなら
ないので、Cの00)式に示すパラメータA2をパラメ
ータA′2と置き換え、ここでこの(10)式を91だ
に定義すれは、 が得られ、さらにここでこの(10)’式に示すパラメ
ータA′2でgM記(3)式を示せば、となる。
By the way, since the parameter A2 shown in this equation (10) and the parameter A2 shown in the above equation (6) are generally not equal, the parameter A2 shown in the equation (00) of C is replaced with the parameter A'2, and here this ( If we define the equation (10) in 91, we obtain the following equation, and further, if we express the equation (3) in gM with the parameter A'2 shown in the equation (10)', we obtain the following.

次に、第3図およ−び第6図に示す2タンクモデルの水
位応答波形について考察する。まず、第S図および第6
図に示す水位応答波形と第1図に示す水路系の水位応答
波形(第2図参照)とを比較すれば明らかなように、こ
の!タンクモデルにおける水位応答波形は、第1図に示
す水路系の水位応答波形とほぼ同一のものとなる。この
ことから、第1図に示す水路系の水位Hの応答特性は第
9図に示すΩタンクモデルにおける流出側タンク1bの
水位H,の応答特性で等制約に表わすことができる。さ
らに、実システムにおける水位応答波形を解析すれば、
前記(5)弐〜(10)’式からΩタンクモデルの各パ
ラメータR,A2−A’2、A1の値を求めることがで
きる。
Next, the water level response waveforms of the two-tank model shown in FIGS. 3 and 6 will be considered. First, Figure S and Figure 6
As is clear from comparing the water level response waveform shown in the figure with the water level response waveform of the waterway system shown in Figure 1 (see Figure 2), this! The water level response waveform in the tank model is almost the same as the water level response waveform in the waterway system shown in FIG. From this, the response characteristic of the water level H of the waterway system shown in FIG. 1 can be expressed with equal constraints by the response characteristic of the water level H of the outflow side tank 1b in the Ω tank model shown in FIG. 9. Furthermore, if we analyze the water level response waveform in the actual system,
The values of each parameter R, A2-A'2, and A1 of the Ω tank model can be determined from the above equations (5)2 to (10)'.

以下この一タンクモデルを用いて第1図に示す水路系の
水位応答特性について考察する。まず時間Tc(第6図
参照)を時間遅れ定数τ0で置き換えれば、前記(3)
′式に示す水位変化分h1(t)は、■ となる。そしてこの(6)式をラプラス変換すれば、が
得られ、これを図式化すれば第7図に示すブロック図が
得られる。第7図において、8は流入流tQIが変化し
てから水位変化が生じるまでの遅れ時間(むだ時間)に
関与するむだ時間要素であり、9は時定数のみに関与す
る定数要素であシ、流入流量QIの変化分ΔQIはこれ
らむだ時間要素8、定数要素9によシ変換された後に、
加算点10において流出流量変化分−ΔQOと加算され
積分要素11に供給される。積分要素11は流入流量変
化分ΔQIと流出流量変化分ΔQOとの偏差の積分に関
与するものであり、この積分要素の出力は加算点12に
供給される。また、13は符号変換要素であり、この符
号変換要素13は流出流量変化分ΔQOを反転して加算
点10および遅れ要素14に供給する。遅れ要素14は
流出流量QOが変化してから水位変化が生じるまでの遅
れ時間に関与するものであり、この遅れ要素14の出力
は加算点12において前記積分要素11の出力と加算さ
れ水位りとして出力される。
The water level response characteristics of the waterway system shown in Figure 1 will be discussed below using this one-tank model. First, if we replace the time Tc (see Figure 6) with the time delay constant τ0, we can obtain the above (3).
The water level change h1(t) shown in the equation ' is given by ■. Then, by applying Laplace transform to this equation (6), the following is obtained, and by schematizing this, the block diagram shown in FIG. 7 is obtained. In FIG. 7, 8 is a dead time element that is involved in the delay time (dead time) from when the inflow flow tQI changes until the water level changes, and 9 is a constant element that is involved only in the time constant. After the change ΔQI in the inflow flow rate QI is converted by these dead time element 8 and constant element 9,
At addition point 10, the outflow flow rate change -ΔQO is added and supplied to integral element 11. The integral element 11 is involved in integrating the deviation between the inflow flow rate change ΔQI and the outflow flow rate change ΔQO, and the output of this integral element is supplied to the addition point 12. Further, 13 is a code conversion element, and this code conversion element 13 inverts the outflow flow rate change ΔQO and supplies it to the addition point 10 and the delay element 14. The delay element 14 is involved in the delay time from when the outflow flow rate QO changes until the water level changes, and the output of this delay element 14 is added to the output of the integral element 11 at the addition point 12, and is calculated as the water level. Output.

このように、この水路系の応答特性は積分要素14を含
むからこれを連続的に制御するようにすれば、その制御
アルゴリズムが複雑になってしまう。そこでこの発明に
おいては、水位Hのサンプリング期間として期間Toを
設け、このような不都合を除くようにしている。以下こ
のサンプリング期間Toについて詳述する。
As described above, since the response characteristic of this waterway system includes the integral element 14, if this were to be controlled continuously, the control algorithm would become complicated. Therefore, in the present invention, a period To is provided as a sampling period of the water level H to eliminate such inconvenience. This sampling period To will be explained in detail below.

ることかできるから、サンプリング期間To はこのよ
うな置き換えが可能になる長さ、例えば時定数TlO数
倍程度の長さに設定される、一方、このサンプリング期
間Toはあまシ長くし過ぎると検出遅れによシ水位オー
バが発生するから、前述した流入流量変化分ΔQIに基
づく水位上昇仕分の許容値内どなるように設定される。
Therefore, the sampling period To is set to a length that allows such replacement, for example, several times the time constant TlO.On the other hand, if the sampling period To is made too long, it will be detected. Since the water level exceeds due to the delay, the water level is set to be within the allowable value for the water level rise classification based on the above-mentioned inflow flow rate change ΔQI.

ように設定される。It is set as follows.

以下上述パラメータR−’r2およびサンプリング期間
Toを用いたこの発明の一実施例を説明する、。
An embodiment of the present invention using the above-mentioned parameter R-'r2 and sampling period To will be described below.

第ざ図はこの発明による水路系の水位制御方法を適用し
た水路系のブロック図である。この図において、15は
第1図に示す導水路2、ヘッドタンク1、放水路4から
なる水路部分の伝達性を示す伝達要素であり、この伝達
要素15は遅れ要素8、定数要素9.14a、積分要素
11、加算点10.12により構成される。また、16
は水路系の流出流量QOを制御する制御要素であシ、こ
の制御要素16け加算点17、流出流量制御要素(デジ
タル型調節器)18、サンプラ2o、ボールド要素19
にょ多構成される。次に、これら加算点17〜ボールド
要素19を順次説明する。
FIG. 1 is a block diagram of a waterway system to which the water level control method for a waterway system according to the present invention is applied. In this figure, reference numeral 15 is a transmission element that indicates the transmittance of the waterway section consisting of the headrace 2, head tank 1, and discharge channel 4 shown in FIG. , an integral element 11, and an addition point 10.12. Also, 16
is a control element that controls the outflow flow rate QO of the waterway system, and these control elements include a 16-digit addition point 17, an outflow flow rate control element (digital type regulator) 18, a sampler 2o, and a bold element 19.
Composed of Nyota. Next, these addition points 17 to bold elements 19 will be explained in order.

まず、加算点17は水位設定指令haの示す値と実際の
水位りとを比較して水位偏差を求め流出流量制御要素1
8に供給する。ここで、流出流量制御要素18の機能説
明に先だち、この流出流量制御要素18の修正流水量Δ
Q OA、ΔQ On  および修正動作期間TBD 
 について説明する。まず、第2図の水位応答波形に示
すように、時刻t1aにおいて流入流量QI、流出流量
QOが共に変化せず、かつこの時における積分要素11
の出方(M、2の水位変化成分)x2の値がδh 、水
位設定指令hOの値が零であるとすると、時刻tlaに
おける制御要素16の出方(流出流量補正値)ΔQOは
、 ΔQO−−δh−m        ・・・・・・・・
・・・(13)となるから、この時における定数要素1
4aの出力(第7の水位成分)Xl、前記第一の水位成
分x2の各位は各々、 )(、ニーR・δh−m     ・・・・・・・・・
・・(14)x2==δh          ・・・
・・・・・・・・・(]δ5となる、但し、mは制御要
素16の利得である。
First, the addition point 17 compares the value indicated by the water level setting command ha with the actual water level to determine the water level deviation, and the outflow flow rate control element 1
Supply to 8. Here, before explaining the function of the outflow flow rate control element 18, the corrected flow rate Δ of this outflow flow rate control element 18 will be explained.
Q OA, ΔQ On and corrected operation period TBD
I will explain about it. First, as shown in the water level response waveform in FIG. 2, both the inflow flow rate QI and the outflow flow rate QO do not change at time t1a, and the integral element 11 at this time
Assuming that the value of x2 (water level change component of M, 2) is δh and the value of water level setting command hO is zero, the output of the control element 16 (outflow flow rate correction value) ΔQO at time tla is ΔQO −−δh−m・・・・・・・・・
...(13), so the constant element 1 at this time
The output (seventh water level component) Xl of 4a and the first water level component x2 are respectively: )(, knee R・δh−m
...(14)x2==δh ...
. . . (] δ5, where m is the gain of the control element 16.

次に、この時刻tlaから十分な時間が経過し時刻t2
aになると、これら第1、第一の水位変化成分X2、X
2は各々、 )(、=−rt・δ11・+11      ・・・・
・・・・・・・・(16)となる。但し、Tは時刻tt
aから時刻t2aまでの期間である。ここで水位の許容
範囲をδ11とすると、第八第!の水位変化成分Xi、
X2の制約条件は、 X1+X2≧−δh        ・・・・・・・・
・・・・(18)となり、この(侶)式に前記(16)
式、(17)式を代入すれば、 が得られる。一方、時刻t2aにおいて、流出流tよ変
化分ΔQOを零にし7た時における水位計零とするため
の終端条件X2=0を用いれば、前記(17)式から、 が得られ、この(20)式および(Y9)式から利得m
は、m≦−・・・・・・・・・・・・・・・(21)正
流量ΔQOA(修正動作期間TBD内の修正流1よ)は
、 となるっまたここで前記(19,’i式および(20)
式から利得m”!、1消去ずれは期間Tは、 T≧A2・R・・・・・・・・・・・・・・・(23)
となる。したがって、修正動作期間TBDはTnn= 
A2”R・・・・・・・・・・・・(24)となる。さ
らに、この修正動作期間TBD終了後の水位変化を零に
するためには、 なる式を満す必要があるから、その出力が時間tの関数
になる積分要素11の出力を時間tで微分すれば、 が得られる。すなわち、流入流量変化分ΔQIと流出流
量変化分ΔQOとを一致させれば、修正動作期間TBD
終了後の水位変化を零にすることができる。ここでこの
流入流量変化分ΔQIを求めるために、前記(10)’
式を整理すれば、が得られる。したがって、この期間T
Dをサンプリング期間Toと一致させ、かつこのサンプ
リング期間To間の水位変化をΔhとすれば、修正動作
期間TBD終了後の修正流量ΔQOBは、となる。
Next, enough time has passed since this time tla, and time t2
a, these first and first water level change components X2,
2 is respectively, )(,=-rt・δ11・+11...
......(16). However, T is time tt
This is the period from a to time t2a. Here, if the allowable range of water level is δ11, then the eighth! water level change component Xi,
The constraint condition for X2 is: X1+X2≧−δh ・・・・・・・・・
...(18), and in this (mate) ceremony, the above (16)
By substituting the equation (17), the following can be obtained. On the other hand, at time t2a, if the terminal condition X2=0 is used to make the water level gauge zero at 7 when the outflow flow t and the change ΔQO are zero, then from the above equation (17), the following is obtained, and this (20 ) and (Y9), the gain m
is, m≦−・・・・・・・・・・・・・・・(21) The positive flow rate ΔQOA (corrected flow 1 within the corrected operation period TBD) becomes 'i expression and (20)
From the formula, the gain m”!, 1 erasure shift is the period T, T≧A2・R・・・・・・・・・・・・・・・(23)
becomes. Therefore, the correction operation period TBD is Tnn=
A2”R・・・・・・・・・(24).Furthermore, in order to make the water level change zero after the correction operation period TBD ends, it is necessary to satisfy the following formula. , if the output of the integral element 11 whose output is a function of time t is differentiated with respect to time t, the following can be obtained.In other words, if the inflow flow rate change ΔQI and the outflow flow rate change ΔQO are made to match, the correction operation period TBD
Changes in water level after completion can be reduced to zero. Here, in order to obtain this inflow flow rate change ΔQI, the above (10)'
If we rearrange the formula, we get Therefore, this period T
If D is made to coincide with the sampling period To, and the water level change during the sampling period To is Δh, then the corrected flow rate ΔQOB after the correction operation period TBD ends is as follows.

しかして流出流量制御要素18は、サンプリング時にお
ける水位が目標水位からδh上昇した場合に、流出流通
QOを、 だけ増加させ、その後に前記サンプリング時刻から修正
動作期間’I”BD (’I’BD =A24t ) 
カ経過した時に流出流量QOを、 たけ修正する。また流出流量制御要素18は、サンプリ
ング時における水位が目標水位からδh降下した場合に
、流出流量QOを δh ΔQO=−一        ・・・・・・・・・・・
・(31)だけ変化させ、その後に修正動作期間TBD
が経過した時に流出流量QOを だけ修正する。そしてこの流出流量制御要素18によシ
得られた流出流量補正値ΔQOはホールド要素19によ
って保持される。
Therefore, when the water level at the time of sampling rises by δh from the target water level, the outflow flow rate control element 18 increases the outflow flow QO by . =A24t)
When the amount of time has elapsed, the outflow flow rate QO is corrected by the amount. In addition, the outflow flow rate control element 18 controls the outflow flow rate QO by δh ΔQO=-1 when the water level at the time of sampling falls by δh from the target water level.
・(31) is changed, and then the correction operation period TBD
Only the outflow flow rate QO is corrected when . The outflow flow rate correction value ΔQO obtained by this outflow flow rate control element 18 is held by a hold element 19.

次に以上の構成になる実施例の動作を第1θ図に示す波
形図および第1/図に示すフローチャートにしたがって
説明する。まず第1O図に示す時刻tlDにおいてシス
テムが起動されると(第1/図のステップ5PI)、こ
の時刻tlDにおいてヘッドタンクl(第1図参照)の
水位Hが検出されると共に、この水位Hのフィルタリン
グが行なわれ(第1/図のステップ5P2)、その後に
ステップSP3において初、期設定が行なわれステップ
SP4に進む。そしてここでは時刻tlDからの経過時
間Tが零であることからステップSP5、SF3を介し
てステップSP2に元る。以後ステップSP2、SP4
〜SP6がくり返し実行される。次に第1θ図に示す時
刻t2Dになると、ステップSP4においてT≧Toと
なるから、次のステップSP7で流出流11QOの補正
値ΔQOが求められると共に、設定水位からの水位偏差
ΔHが求められる。さらにこのステップSP7において
、記憶されている水位H1の更新が行なわれると共に、
期間Tがゼロクリアされ、次のステップSP8に進み、
前記水位偏差ΔHが水位の許容範囲δhを越えているか
否かが判別される。ここで第7θ図(ロ)に示すように
水位Hが水位許容値δhを越えていると、ステップSP
9に進みサンプリング回数C1の値が零か否かが判別さ
れる。そしてこの場合、c1= oであるからステップ
spi。
Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be explained with reference to the waveform diagram shown in FIG. 1θ and the flowchart shown in FIG. First, when the system is started at time tLD shown in FIG. 1O (step 5PI in FIG. 1), the water level H of the head tank l (see FIG. 1) is detected at this time tID, and Filtering is performed (step 5P2 in FIG. 1), and then initial setting is performed in step SP3, and the process proceeds to step SP4. Since the elapsed time T from time tID is zero here, the process returns to step SP2 via steps SP5 and SF3. After that, steps SP2 and SP4
~SP6 is executed repeatedly. Next, at time t2D shown in FIG. 1θ, since T≧To in step SP4, the correction value ΔQO of the outflow 11QO is determined in the next step SP7, and the water level deviation ΔH from the set water level is determined. Furthermore, in this step SP7, the stored water level H1 is updated, and
The period T is cleared to zero, and the process proceeds to the next step SP8.
It is determined whether the water level deviation ΔH exceeds the water level tolerance range δh. Here, as shown in Fig. 7θ (b), if the water level H exceeds the water level allowable value δh, step SP
Proceeding to 9, it is determined whether the value of the number of sampling times C1 is zero. In this case, since c1=o, step spi.

れにより、流出流量制御要素18は流出流tQ。As a result, the outflow flow control element 18 controls the outflow flow tQ.

を第1θ図に)に示すように流値ΔQ(Jだけ増加させ
、この流量ΔQOがホールド要素19によシ第1θ図(
ハ)に示すように保持される。この結果、ヘッドタンク
1の水位Ht:t、第1θ図←)に示すように低下する
。そして次のステップ5PIIにおいてサンプリング回
数01の値がインクリメント−aれ、この後にステップ
5P12.5p6=介してステップS2に元る。以下ス
テップSP2、SF3、SF3、SF3が実行される毎
に期間Tの値が更新されると共に、この期間Tの値がサ
ンプリング期間Toを越える毎に、ステップSP4、S
F3、SF3、SF3.5P13〜5P17.5PII
、5P12、SF3が実行されてサンプリング回数01
の値が更新される。そして時刻t2Dから期間TlID
が経過しサンプリング回数C1の値が4タンク1の水位
Hは同図(ロ)に示すように設定水位hoまで元される
。そして次のステップ5PIIでサンプリング回数c1
のイ直がインクメントされ、この後にステップ5P12
、SF3を介してステップSP2に元る。次に、時刻t
aDから過渡期間TCD (この過渡期間TCDは/サ
ンプリング期間Toと同じ長さである)が経過し、ステ
ップ5PIIにおいてサンプリング回数C1の値がイン
クリメントされて値6になると、ステップ5P12.5
P19、SF3を介してサンプリング回数01のゼロク
リアが行なわれ、この後にステップSP2に元され初期
状態に復帰する。
As shown in Fig. 1θ), the flow rate ΔQ(J) is increased by the flow rate ΔQO, and the hold element 19
It is held as shown in c). As a result, the water level Ht:t of the head tank 1 decreases as shown in Fig. 1 ←). Then, in the next step 5PII, the value of the sampling number 01 is incremented by -a, and then the process returns to step S2 via step 5P12.5p6=. Thereafter, the value of period T is updated every time steps SP2, SF3, SF3, and SF3 are executed, and each time the value of period T exceeds sampling period To, steps SP4 and S
F3, SF3, SF3.5P13-5P17.5PII
, 5P12, SF3 is executed and the sampling count is 01
The value of is updated. And period TlID from time t2D
has passed and the value of the sampling number C1 is 4. The water level H in the tank 1 is returned to the set water level ho as shown in FIG. Then, in the next step 5PII, the number of sampling c1
is incremented, and after this step 5P12
, SF3 and then returns to step SP2. Next, time t
When a transition period TCD (this transition period TCD is the same length as the sampling period To) has elapsed from aD and the value of the sampling number C1 is incremented to the value 6 in step 5 PII, step 5 P12.5
The sampling count 01 is cleared to zero through P19 and SF3, and then the process returns to step SP2 to return to the initial state.

またサンプリング時において、ヘッドタンク1の水位H
が低水位側の許容範囲一δhよシ下方にある場合には、
上述したステップSP9〜5P12.5pis、5P1
9に代えてステップ5P20〜5P25が実行され、水
位の修正が行なわれる。
Also, at the time of sampling, the water level H in the head tank 1
is below the allowable range 1δh on the low water level side,
Steps SP9 to 5P12.5pis, 5P1 mentioned above
Steps 5P20 to 5P25 are executed instead of step 9 to correct the water level.

以上説明したようにこの発明による水路系の水位制御方
法は、水路系を解析してJタンクモデルの各パラメータ
R,A’2とサンプリング期間T。
As explained above, the water level control method for a waterway system according to the present invention analyzes the waterway system and determines each parameter R, A'2 and sampling period T of the J tank model.

を予め求め、これらの各パラメータR,A; 、サンプ
リング期間Toおよび予め定めている修正不感帯δh、
サンプリング期間To間の水位変化Δhに基づいて放水
流量補正値ΔQOを演算し、この放水流量補正値ΔQO
に基づいてそれまでの放水流量QOを補正するようにし
たので、導水路を介して供給される水の道が急変17た
場合においても操作弁の開閉回数を増大させることなく
、水路系の水位を許容範囲内に保つことができ、かつこ
の時の制御アルゴリズムが非常に単純であることから、
簡t%な回路構成により水位を制御することができる。
are obtained in advance, and each of these parameters R, A; , sampling period To, and predetermined modified dead zone δh,
A water discharge flow rate correction value ΔQO is calculated based on the water level change Δh during the sampling period To, and this water discharge flow rate correction value ΔQO
Since the previous water discharge flow rate QO is corrected based on can be kept within an acceptable range, and the control algorithm at this time is very simple.
The water level can be controlled by a simple circuit configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は長い開業とヘッドタンクからなる水路系の一例
を示す図、第2図は第1図に示す水路系をモデル化した
時の水位応答波形を示す図 第3図は第2図に示す水位
の語算地点を示す図、第9図は!タンクモデルを示す図
、第3図、第6図は各々第9図に示す!タンクモデルの
水位応答波形を示す図、第7図は第1図に示す水路系を
3タンクモデル化した時の伝達特性を示すブロック図、
第に図はこの発明による水路系の水位制御方法の一実施
例を説明するためのブロック図、第7図は第に図を説明
するための波形図、第70図は同実施例を説明するだめ
の波形図、第1/図は同実施例を説明するためのフロー
チャートである。 8・・・・・・遅れ要素、9・・・・・・定数要素、i
i・・・・・・積分要素、1.4 a・・・・・・定数
要素、15・・・・・・伝達要素、17・・・・・・加
算点、18・・・・・・流出流量制御要素、19・・・
・・・ホールド要素。 出願人神鋼電機株式会社
Figure 1 shows an example of a waterway system consisting of a long opening and a head tank. Figure 2 shows the water level response waveform when the waterway system shown in Figure 1 is modeled. Figure 3 shows the water level response waveform shown in Figure 2. Figure 9 is a diagram showing the calculation points of the water level shown! Figures 3 and 6 showing the tank model are shown in Figure 9, respectively! Figure 7 is a diagram showing the water level response waveform of the tank model. Figure 7 is a block diagram showing the transfer characteristics when the waterway system shown in Figure 1 is modeled into three tanks.
Fig. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of the water level control method for a waterway system according to the present invention, Fig. 7 is a waveform diagram for explaining Fig. 1, and Fig. 70 is a block diagram for explaining the embodiment. The second waveform diagram, Figure 1, is a flowchart for explaining the same embodiment. 8...Delay element, 9...Constant element, i
i... Integral element, 1.4 a... Constant element, 15... Transfer element, 17... Addition point, 18... Outflow flow rate control element, 19...
...Hold element. Applicant Shinko Electric Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 導水路を介して供給された水を貯水し、この水の水位が
目標水位となるように、放水用の操作弁を制御して前記
水位を制御する水路系の水位制御方法において、前記水
路系を解析して!タンクモデルの各パラメータR−A’
2とサンプリング期間T。 を予め求め、これらの各パラメータR,A’2、サンプ
リング期間Toおよび予め定めている修正不感帯δb、
サンプリング期間To間の水位変化Δhに基づいて放水
流量補正値ΔQOを演算し、この放水流量補正値ΔQO
に基づいてそれまでの放水流量QOを補正することを特
徴とする水路系の水位制御方法。
[Claims] Water level control in a waterway system that stores water supplied through a waterway and controls the water level by controlling a water discharge operation valve so that the water level becomes a target water level. In the method, analyze the waterway system! Each parameter R-A' of the tank model
2 and sampling period T. are obtained in advance, and each of these parameters R, A'2, sampling period To, and predetermined modified dead zone δb,
A water discharge flow rate correction value ΔQO is calculated based on the water level change Δh during the sampling period To, and this water discharge flow rate correction value ΔQO
A water level control method for a waterway system, comprising correcting the previous water discharge flow rate QO based on.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104503492A (en) * 2014-12-15 2015-04-08 武汉大学 Water level regulating device of sealed water tank

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