火力单元机组基于模型误差校正的有约束广义预测控制的研究

论文摘要

火电单元机组是一个多变量、强耦合、大时滞复杂的非线性系统，难以建立精确的数学模型，其控制系统设计面临着严峻的挑战。广义预测控制现已成为一种重要的先进控制策略，并被广泛应用于复杂工业过程中。自1987年提出，其理论不断得到完善和发展，并在复杂的工业过程中已显示出其良好的控制性能。然而在实际工程应用中，广义预测控制也存在着一些缺陷。目前的广义预测控制算法，一股其预测输出的预测模型都是建立在数学模型基础上的，没有考虑到建模误差的影响。虽然一股的广义预测控制算法对建模误差有一定的抑制作用，但目前的算法对建模误差的抑制能力是有限的。本文在参阅大量文献的基础上，提出了一种基于模型误差校正的有约束多变量广义预测控制策略，它以误差预测来补充基于模型的预测，以二次规划作为滚动优化策略，针对有输入、输出幅值限制以及输入速率约束的广义预测控制问题展开讨论。最后用于对300MW单元机组协调控制系统进行了仿真实验，结果表明即使在机组工况发生大的变化或受到较大干扰时，被控系统仍具有快速的负荷适应性、良好抗扰动能力和很强的鲁棒性；与传统的PID定值控制相比，该方法改善了负荷控制性能，是一种具有实用价值的火电机组负荷控制方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 火电厂协调控制系统的研究现状
• 1.3 广义预测控制综述
• 1.4 广义预测控制的研究和发展现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 火电厂单元机组协调控制系统分析
• 2.1 单元机组工艺流程介绍
• 2.2 单元机组协调控制系统（CCS）的介绍和分析
• 2.2.1 单元机组协调控制系统的特征
• 2.2.2 单元机组负荷控制
• 2.3 单元机组协调控制系统动态响应分析
• 2.3.1 单元机组的动态特性实验
• 2.3.2 单元机组的动态响应分析
• 2.3.3 单元机组的动态特性
• 2.4 小结
• 第三章 基于模型误差校正的有约束广义预测控制
• 3.1 预测控制的基本原理及其特点
• 3.1.1 预测模型
• 3.1.2 滚动优化
• 3.1.3 反馈校正
• 3.2 基于模型误差校正的有约束多变量广义预测控制
• 3.2.1 算法的提出
• 3.2.2 广义预测控制的基本算法
• 3.2.3 广义预测控制基本算法的在线实现
• 3.2.4 丢番图（Diophantine）方程的递推求解
• 3.2.5 Diophatine方程算法流程图
• 3.2.6 广义预测控制算法的参数分析
• 3.2.7 有约束的预测控制
• 3.2.8 模型误差校正
• 3.3 多变量的广义预测控制策略分析
• 3.3.1 多变量广义预测控制的间接算法
• 3.3.2 多变量广义预测控制的直接算法
• 3.4 小结
• 第四章 火电厂单元机组协调控制的仿真研究
• 4.1 单元机组的数学模型
• 4.2 GPC控制参数的选取及整定
• 4.2.1 采样周期T
• 4.2.2 预测时域长度P
• 4.2.3 控制时域长度M
• 4.2.4 误差加权系数q
• 4.2.5 控制加权系数λ
• 4.2.6 柔化系数α
• 4.2.7 模型误差校正参数h
• 4.2.8 GPC参数的整定
• 4.3 基于模型误差校正的有约束多变量广义预测控制仿真研究
• 4.3.1 单元机组在70%工况下无约束与有约束时的仿真实验
• 4.3.2 单元机组在70%以及100%工况时的仿真实
• 4.3.3 一般GPC算法与本算法在100%工况时对单元机组控制的仿真比较
• 4.3.4 单元机组变负荷运行控制的仿真实验
• 4.3.5 PID与本算法对单元机组控制的仿真比较
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介