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，由于火電機組向著大容量、高參數(shù)的方向發(fā)展，熱力設(shè)備和熱工過程越來越復(fù)雜，對控制品質(zhì)的要求也越來越高。對于復(fù)雜熱工過程的控制，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)的動態(tài)特性，并針對一些典型的控制方案分析了控制約束對系統(tǒng)性能的影響，在此基礎(chǔ)上，針對復(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)計新的控制策略，主要內(nèi)容如下:

2、
　　針對大滯后系統(tǒng)，提出了一種Smith預(yù)估模型參數(shù)多目標優(yōu)化控制方案，利用模型失配改善了控制系統(tǒng)的性能。文章詳細分析了Smith預(yù)估模型參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，通過恰當選取PI控制器參數(shù)，使得控制系統(tǒng)標稱化參數(shù)Kτ在合理范圍內(nèi)，然后依據(jù)工業(yè)控制指標對Smith預(yù)估器的多個參數(shù)同時進行優(yōu)化?；诖塒ID系統(tǒng)設(shè)計了Smith預(yù)估器參數(shù)多目標自調(diào)整優(yōu)化控制方案，對600MW超臨界火電機組過熱汽溫系統(tǒng)進行仿真控制，結(jié)果證明該方法可以用

3、來解決主汽溫對象的大滯后和非線性控制問題。此外，將一種改進的內(nèi)模PID控制方案應(yīng)用于火電廠過熱汽溫的控制，控制效果優(yōu)于常規(guī)的串級PID控制，并分析了控制約束對系統(tǒng)性能的影響。
　　針對電站主汽溫系統(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。電站主汽溫對象不僅具有嚴重的大滯后，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、非線性對象的多個線性模型間合理選擇標稱模型，然后依據(jù)標稱模型合理設(shè)計控制器使得控制系統(tǒng)全局穩(wěn)定。對某超臨界600 MW直流鍋爐主汽溫系統(tǒng)4種典型工況進行仿真控制，結(jié)果表明了該方法的有效性。
　　針對多變量系統(tǒng)，設(shè)計了一種單元機組負荷協(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)濟性的角度出發(fā)，不需要系統(tǒng)解耦，針對每個控制回路設(shè)計魯棒控制器，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，同時提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性

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