基于非線性反推理論的鍋爐-汽輪機(jī)單元協(xié)調(diào)控制.pdf

1、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是單元制發(fā)電機(jī)組的控制中樞，是電站生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)中最為核心的組成單元。本文針對(duì)一典型鍋爐．汽輪機(jī)單元非線性模型，應(yīng)用非線性反推法的相關(guān)原理和方法研究了鍋爐—汽輪機(jī)單元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能評(píng)價(jià)問(wèn)題，致力于提高協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)克服對(duì)象多變量耦合、非線性和參數(shù)不確定性的能力，提高單元制發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行水平。 論文的研究?jī)?nèi)容及取得的主要成果體現(xiàn)在以下四個(gè)方面： ①基于線性模型的反推協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：線性化鍋爐—汽輪

2、機(jī)單元模型，進(jìn)而分解出核心耦合部分，應(yīng)用反推法進(jìn)行控制律設(shè)計(jì)：為了便于工程實(shí)現(xiàn)，通過(guò)適當(dāng)變換，將核心控制器轉(zhuǎn)換成PID形式：利用核心耦合部分與線性化模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到反推協(xié)調(diào)控制器；在某500MW機(jī)組鍋爐—汽輪機(jī)單元非線性模型上的仿真研究表明，該系統(tǒng)在額定負(fù)荷點(diǎn)附近具有良好的解耦能力和給定值跟隨性能。 ②基于非線性模型的反推協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：直接針對(duì)非線性鍋爐—汽輪機(jī)單元模型進(jìn)行反推法的研究，通過(guò)模型的預(yù)處理，將原系統(tǒng)分解成兩個(gè)

3、子系統(tǒng)，通過(guò)合理選擇虛擬控制變量，逐步構(gòu)造出偏差信號(hào)的李亞普諾夫函數(shù)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出非線性機(jī)爐協(xié)調(diào)控制器，并將其轉(zhuǎn)換成PID控制器形式：在某500MW機(jī)組非線性模型上的仿真試驗(yàn)表明，在大范圍變工況條件下，該控制策略依然具有良好的負(fù)荷跟隨性能，能夠有效克服輸出功率和主蒸汽壓力通道的耦合作用。 ③考慮參數(shù)不確定性的非線性自適應(yīng)反推協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在非線性反推協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將不確定參數(shù)對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響考慮進(jìn)去，重新構(gòu)造偏

4、差函數(shù)和相應(yīng)的李亞普諾夫函數(shù)，通過(guò)逐步反推的方式，得到反推控制律和不確定參數(shù)的自適應(yīng)更新率，并將最終的協(xié)調(diào)控制律轉(zhuǎn)換成PID形式：在某500MW機(jī)組非線性模型上的仿真研究表明，自適應(yīng)環(huán)節(jié)的添加有效地抵消了參數(shù)不確定性對(duì)系統(tǒng)的影響。 ④反推協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)：通過(guò)時(shí)間序列分析方法，對(duì)設(shè)計(jì)出的鍋爐—汽輪機(jī)單元反推協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)建立時(shí)間序列模型，從中提取出反饋不變項(xiàng)，用以估計(jì)系統(tǒng)的最小方差：然后基于實(shí)用型最小方差基準(zhǔn)，對(duì)論文