具有控制約束的復(fù)雜熱工系統(tǒng)控制策略研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，由于火電機(jī)組向著大容量、高參數(shù)的方向發(fā)展，熱力設(shè)備和熱工過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)控制品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。對(duì)于復(fù)雜熱工過(guò)程的控制，目前的諸多研究成果或是由于控制算法本身的局限性，或是由于應(yīng)用方面的限制，很難達(dá)到預(yù)期的控制效果。本文介紹了典型復(fù)雜熱工系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，并針對(duì)一些典型的控制方案分析了控制約束對(duì)系統(tǒng)性能的影響，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)復(fù)雜熱工系統(tǒng)具體的大滯后、非線性、多變量、非自衡、非最小相位等特征研究設(shè)計(jì)新的控制策略，主要內(nèi)容如下:

2、
　　針對(duì)大滯后系統(tǒng)，提出了一種Smith預(yù)估模型參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化控制方案，利用模型失配改善了控制系統(tǒng)的性能。文章詳細(xì)分析了Smith預(yù)估模型參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，通過(guò)恰當(dāng)選取PI控制器參數(shù)，使得控制系統(tǒng)標(biāo)稱化參數(shù)Kτ在合理范圍內(nèi)，然后依據(jù)工業(yè)控制指標(biāo)對(duì)Smith預(yù)估器的多個(gè)參數(shù)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化?；诖?jí)PID系統(tǒng)設(shè)計(jì)了Smith預(yù)估器參數(shù)多目標(biāo)自調(diào)整優(yōu)化控制方案，對(duì)600MW超臨界火電機(jī)組過(guò)熱汽溫系統(tǒng)進(jìn)行仿真控制，結(jié)果證明該方法可以用

3、來(lái)解決主汽溫對(duì)象的大滯后和非線性控制問(wèn)題。此外，將一種改進(jìn)的內(nèi)模PID控制方案應(yīng)用于火電廠過(guò)熱汽溫的控制，控制效果優(yōu)于常規(guī)的串級(jí)PID控制，并分析了控制約束對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
　　針對(duì)電站主汽溫系統(tǒng)的非線性特征，基于間隙度理論，提出了一種主汽溫系統(tǒng)非線性控制方案。電站主汽溫對(duì)象不僅具有嚴(yán)重的大滯后，而且具有突出的非線性?；陂g隙度的方法設(shè)計(jì)PID控制器是解決電站主汽溫這類非線性系統(tǒng)控制的一種非常有效的途徑。首先，依據(jù)間隙度的概念在

4、非線性對(duì)象的多個(gè)線性模型間合理選擇標(biāo)稱模型，然后依據(jù)標(biāo)稱模型合理設(shè)計(jì)控制器使得控制系統(tǒng)全局穩(wěn)定。對(duì)某超臨界600 MW直流鍋爐主汽溫系統(tǒng)4種典型工況進(jìn)行仿真控制，結(jié)果表明了該方法的有效性。
　　針對(duì)多變量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種單元機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)系統(tǒng)的并矢魯棒控制方案。該方法從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，不需要系統(tǒng)解耦，針對(duì)每個(gè)控制回路設(shè)計(jì)魯棒控制器，利用參數(shù)互作用影響，充分發(fā)揮鍋爐蓄能的作用提高功率響應(yīng)速度，同時(shí)提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性

5、。對(duì)于多變量大滯后系統(tǒng)的控制，可以在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行滯后補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，針對(duì)每個(gè)控制回路求取加權(quán)函數(shù)和魯棒PID控制器參數(shù)。
　　針對(duì)非自衡熱工對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種補(bǔ)償控制方案，并對(duì)其在控制約束條件下的工程應(yīng)用性進(jìn)行了討論。該方法采用具有動(dòng)力學(xué)意義的一階或二階控制器，替代PID控制器設(shè)計(jì)控制策略，突出了系統(tǒng)的抗干擾能力。通過(guò)分析控制約束對(duì)系統(tǒng)性能的影響，討論了該非自衡對(duì)象補(bǔ)償控制方案的工程應(yīng)用能力。
　　針對(duì)具有右半復(fù)平面零點(diǎn)的非最小相