復(fù)雜熱工系統(tǒng)多變量先進(jìn)控制方法的應(yīng)用研究.pdf

1、典型的復(fù)雜熱工系統(tǒng)都具有多個(gè)控制量和被控量，并且各控制量和被控量之間存在著嚴(yán)重的耦合。常規(guī)的系統(tǒng)控制方案結(jié)合前饋補(bǔ)償、串級等控制策略，采用基于PID線性控制算法的多個(gè)SISO反饋控制回路組成的分散控制結(jié)構(gòu)，目前仍在廣泛應(yīng)用，但無法保證長期正常投入運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)偏離經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較大，造成大量能量損失，增加了設(shè)備故障率，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和安全可靠運(yùn)行。因此，研究適合于復(fù)雜熱工系統(tǒng)的多變量先進(jìn)控制方法，以有效地實(shí)現(xiàn)其自動控制和優(yōu)化運(yùn)

2、行，具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文在綜述了電廠球磨機(jī)中儲式制粉系統(tǒng)等熱工系統(tǒng)先進(jìn)控制方法與應(yīng)用研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了復(fù)雜熱工系統(tǒng)多變量先進(jìn)控制方法的應(yīng)用研究。 本文第一章為緒論，首先闡述了課題的背景與意義，綜述了目前國內(nèi)外電廠球磨機(jī)中儲式制粉系統(tǒng)等熱工系統(tǒng)先進(jìn)控制算法的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，基于目前復(fù)雜熱工系統(tǒng)實(shí)際控制中存在的問題，提出了本文的主要工作內(nèi)容。 本文第二章針對電廠球磨機(jī)中儲式制粉系統(tǒng)研究了多變量系統(tǒng)

3、的解耦控制方法。在對球磨機(jī)中儲式制粉系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行簡要介紹的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行了耦合性分析，并說明多變量系統(tǒng)回路的配對方法，不僅要參考系統(tǒng)的相對增益矩陣，而且要根據(jù)實(shí)際過程的工藝和控制要求，才能選擇更為合適的輸入輸出匹配。在選擇好回路配對后，根據(jù)系統(tǒng)各回路的動態(tài)特點(diǎn)，提出了將前饋補(bǔ)償解耦控制和部分解耦控制方法結(jié)合的球磨機(jī)中儲式制粉系統(tǒng)解耦控制方案，并對其進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。由仿真結(jié)果可以看出，采用部分前饋補(bǔ)償解耦，可以較好地將

4、負(fù)壓控制回路分離出來，使系統(tǒng)3×3被控對象簡化為2×2被控對象。 本文第三章研究了復(fù)雜熱工系統(tǒng)多變量PID控制器的分散繼電反饋?zhàn)哉夹g(shù)。在對已提出的MIMO系統(tǒng)P1D控制器參數(shù)分散繼電反饋?zhàn)哉ǚ椒ㄟM(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合燃煤大型火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制對象的特點(diǎn)，提出了具有前饋解耦的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，仿真驗(yàn)證結(jié)果表明所提出的新方法，可以使系統(tǒng)獲得較好的控制效果。 本文第四章將迭代反饋理論和繼電反饋?zhàn)哉ǚ椒ㄓ袡C(jī)結(jié)合起

5、來，提出了多變量分散PID控制器的參數(shù)自整定方法——迭代繼電反饋?zhàn)哉ǚ椒?，這種設(shè)計(jì)方法與已有的設(shè)計(jì)方法相比較，對控制對象的先驗(yàn)知識和模型的要求低，物理概念清晰，因此便于在工程上應(yīng)用。針對簡化的電廠球磨機(jī)中儲式制粉系統(tǒng)對象，用該方法進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法能夠較好地整定控制器參數(shù)，使系統(tǒng)獲得令人滿意的控制效果。本文第五章論述了復(fù)雜熱工系統(tǒng)多變量DMC控制算法，提出了DMC參數(shù)的自整定方法。通過對一個(gè)典型的雙輸入雙輸出系

6、統(tǒng)的仿真研究，分析了部分參數(shù)變化對控制性能的影響。實(shí)例仿真部分，將提出的自整定方法應(yīng)用于簡化的球磨機(jī)中儲式制粉系統(tǒng)對象，從系統(tǒng)仿真結(jié)果看，提出的參數(shù)自整定算法能有效控制系統(tǒng)的輸出，滿足工業(yè)控制的要求。 本文第六章介紹了應(yīng)用軟件研究開發(fā)方面的工作?；赑C平臺采用VC++設(shè)計(jì)開發(fā)了多變量預(yù)測控制應(yīng)用軟件包，包括階躍響應(yīng)、控制矩陣、參數(shù)輸入、系統(tǒng)仿真等模塊。該軟件可以在PC機(jī)的WINDOWS操作系統(tǒng)下運(yùn)行，而且對硬件要求較低，具有較