自抗擾控制及其在一類熱工控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、火力發(fā)電機(jī)組具有大時滯、大慣性、非線性、強(qiáng)擾動、多變量耦合等特點(diǎn)，隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，火力發(fā)電機(jī)組正在向高參數(shù)、大容量以及高自動化方向轉(zhuǎn)變，這對控制品質(zhì)的要求也越來越高。常用的PID控制器難以取得令人滿意的控制效果，而自抗擾控制作為一種新的控制策略，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到了研究和應(yīng)用。本文的主要研究內(nèi)容是選擇雙曲正切函數(shù)作為加速度函數(shù)，得到了性能優(yōu)良的跟蹤微分器；在一種改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種自抗擾控制器的參數(shù)整定方

2、法；最后將其應(yīng)用到火力發(fā)電機(jī)組中，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。
　　 本文首先設(shè)計(jì)了一種新的跟蹤微分器。對幾種常用的跟蹤微分器進(jìn)行了分析和比較，設(shè)計(jì)了一種基于雙曲正切函數(shù)形式的加速度函數(shù)。與常用的幾種跟蹤微分器相比，本文設(shè)計(jì)的雙曲正切跟蹤微分器沒有采用其他幾種跟蹤微分器采用的分段函數(shù)和符號函數(shù)，有利于進(jìn)行理論分析。在對其進(jìn)行了穩(wěn)定性分析之后，進(jìn)一步闡述了選擇雙曲正切函數(shù)作為跟蹤微分器的加速度函數(shù)的依據(jù)并總結(jié)了幾點(diǎn)參數(shù)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)。最后，對幾種典

3、型輸入信號進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的跟蹤微分器對輸入信號具有較好的跟蹤、微分性能。
　　 自抗擾控制器的參數(shù)整定比較困難，尤其是針對具有大時滯、非線性、多擾動等控制問題。本文針對這個問題，研究了一類改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)自適應(yīng)遺傳算法的自抗擾控制參數(shù)整定方法。該方法首先按照自抗擾控制參數(shù)整定的參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)，初步確定跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器、非線性誤差反饋控制律的參數(shù)，以縮小參數(shù)整定范圍；適應(yīng)

4、度函數(shù)的選取考慮了ITAE指標(biāo)、控制信號的約束、控制能量的限制等問題。
　　 最后研究了自抗擾控制在一類火力發(fā)電機(jī)組控制對象中的應(yīng)用。針對循環(huán)流化床床溫控制對象在三個不同負(fù)荷下的傳遞函數(shù)模型和一個超臨界600MW直流鍋爐過熱器在四個不同負(fù)荷下的傳遞函數(shù)模型，分別采用了自抗擾控制方法進(jìn)行仿真。自抗擾控制器的跟蹤微分器采用本文提出的跟蹤微分器，擴(kuò)張狀態(tài)觀測器和非線性誤差反饋控制律的參數(shù)整定采用本文提出的優(yōu)化方法。在階躍響應(yīng)、魯棒性實(shí)