首先阐述了渠道系统自动化的必要性和特点,综述了渠系运行自动化的研究现状,指出将预测控制理论应用于渠系运行的原因。研究分析了描述渠系的水力学特性的明渠非恒定流圣维南方程,并选取合适的数值方法求解。 主要研究工作是基于预测控制的优良品质,针对渠道运行具有非线性,时滞性且无法建立精确数学模型等特点,将预测控制中的动态矩阵控制(DMC)引入渠系自动控制,设计DMC控制器,以改良系统的动态性能。对单渠段系统建立动态矩阵控制模型,采用等体积运行方式控制渠段中点水位,用Saint_Venant方程求解水力过程,并采用MATLAB及Simulink软件仿真。通过对其稳定性等进行分析,从而说明该控制器能够增强系统的鲁棒性,特别对解决时滞问题有显著效果。 另外,根据单渠段的DMC算法,将DMC算法扩展到多渠段渠系上,仿真并分析结果的稳定性,过渡时间及超调率,进一步说明预测控制用于渠系运行的可行性。