兩類典型熱工對(duì)象的自抗擾控制.pdf

1、熱力系統(tǒng)具有明顯的強(qiáng)耦合、大延遲、時(shí)變和嚴(yán)重的非線性等復(fù)雜特性，且難以建立可靠的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制方法難以獲得期望的控制要求。自抗擾控制（ActiveDisturbancesRejectionControl，ADRC）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有擾動(dòng)估計(jì)補(bǔ)償能力，可以有效地抑制擾動(dòng)對(duì)控制效果的影響，克服對(duì)數(shù)學(xué)模型的依賴性，并具有良好的魯棒性能。本文研究了核電站蒸汽發(fā)生器（SG）水位和火電機(jī)組制粉系統(tǒng)兩類典型的熱工過程的自抗擾控制問

2、題。
　　SG水位控制對(duì)象不僅具有明顯的非線性、時(shí)變性和不確定性，而且還存在明顯的“虛假水位”現(xiàn)象。本文針對(duì)SG水位控制過程存在的主要問題，提出了一種SG水位ADRC系統(tǒng)?；赟G水位變動(dòng)過程分析，構(gòu)造了SG水位控制對(duì)象的廣義狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)，并以該廣義狀態(tài)方程為基礎(chǔ)，建立了SG水位的二階ADRC系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)利用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)的“內(nèi)擾”和“外擾”實(shí)時(shí)估計(jì)，通過前饋方式給予補(bǔ)償；同時(shí)，通過非線性狀態(tài)反饋改善控制系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)

3、定性。在水位自身擾動(dòng)、給水流量擾動(dòng)和蒸汽流量擾動(dòng)以及系統(tǒng)負(fù)荷大幅度變動(dòng)等工況下，對(duì)SG水位自抗擾控制系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比仿真試驗(yàn)。結(jié)果表明，本文所建立的SG水位ADRC系統(tǒng)具有良好的控制品質(zhì)，并能夠有效地抑制蒸汽流量擾動(dòng)引起的“虛假水位”現(xiàn)象。
　　球磨機(jī)制粉系統(tǒng)是火電廠的重要設(shè)備和主要耗能設(shè)備之一。球磨機(jī)制粉系統(tǒng)具有多變量、強(qiáng)耦合、時(shí)變性，以及難以建立有效的動(dòng)態(tài)過程數(shù)學(xué)模型等特點(diǎn)，常規(guī)的控制方法在制粉系統(tǒng)中難以得到有效的應(yīng)用。本文基于

4、球磨機(jī)制粉系統(tǒng)的對(duì)象結(jié)構(gòu)分析，將球磨機(jī)制粉系統(tǒng)看作是由溫度回路與負(fù)壓回路兩個(gè)單回路組成，并將回路之間的動(dòng)態(tài)耦合看作為每個(gè)單回路系統(tǒng)的外部擾動(dòng)；以每個(gè)單回路作為獨(dú)立的控制對(duì)象，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的自抗擾控制器，建立了球磨機(jī)制粉自抗擾解耦控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)利用自抗擾控制器的擾動(dòng)估計(jì)能力估計(jì)回路間的動(dòng)態(tài)耦合，并以前饋形式給予補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)制粉系統(tǒng)的解耦控制。文中通過仿真試驗(yàn)考察了上述控制系統(tǒng)的控制性能，并與常規(guī)的PID解耦控制系統(tǒng)進(jìn)行了比較，證實(shí)