基于内模控制的直流炉主汽温控制策略应用研究

论文摘要

随着锅炉朝着大容量、高参数的方向发展,超临界机组的特点日益显现:大大降低了煤耗,节约了能源,减少了排污量,提高了经济效益。本文介绍了超临界直流锅炉的结构特点,并对直流锅炉主汽温的粗调、细调控制方案进行了相关介绍,接着通过机理分析,得到了超临界直流锅炉主汽温的动态数学模型。该模型由于纯滞后的存在,使得系统的超调量变大,调节时间变长,用常规的PID方法难以取得良好的控制效果。因此,如何改善时滞控制过程的控制品质一直是控制界的学者和研究人员关注的课题。本文介绍了内模控制的结构、内模控制的性质及参数设定方法,并用内模控制来整定PID控制器,其算法简单易行,只需整定一个参数,参数整定方便,便于工程应用。然后对大林控制和Smith控制的基础理论以及结构和控制器具体设计步骤进行了阐述,并研究两者和内模控制算法之间的关系,Smith控制和内模控制在结构上有相似性,Dahlin控制是内模控制在模型参数匹配时的特殊情况。本文在分析了模糊控制原理与特性后,得出模糊控制具有不需要被控对象精确数学模型和函数逼近能力强鲁棒性好的优点。然后将模糊控制和内模控制相结合,提出一种模糊内模控制策略,设计内模控制器,根据合适模糊规则,用模糊P调节器实时整定控制器的比例增益。借助MATLAB软件进行仿真,结果表明,该控制策略具有调节时间短和抗干扰能力强的优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 本论文的主要工作
• 第2章 直流锅炉概述和主汽温系统分析
• 2.1 直流锅炉的概述
• 2.1.1 直流锅炉的工作原理
• 2.1.2 直流锅炉的结构特点
• 2.2 主汽温控制系统的策略分析
• 2.2.1 主汽温调节的重要性
• 2.2.2 主汽温调节的具体方案
• 2.3 主汽温对象的数学模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 时滞系统的内模控制
• 3.1 内模控制
• 3.1.1 内模控制的结构
• 3.1.2 内模控制的主要性质
• 3.1.3 内模控制和反馈控制之间关系
• 3.2 内模控制器设计步骤
• 3.3 IMC-PID 控制器设计步骤
• 3.3.1 用于FOPDT 过程的IMC-PID 控制器
• 3.3.2 用于SOPDT 过程的IMC-PID 控制器
• 3.4 内模控制仿真研究
• 3.4.1 一阶加纯滞后环节仿真实例
• 3.4.2 二阶加纯滞后环节仿真实例
• 3.5 本章小结
• 第4章 大林控制Smith 控制与内模控制之间关系
• 4.1 大林控制
• 4.2 Smith 控制
• 4.3 大林控制与内模控制的关系
• 4.4 Smith 控制与内模控制的关系
• 4.5 本章小结
• 第5章 时滞系统的模糊控制
• 5.1 模糊控制的数学基础
• 5.1.1 模糊集合
• 5.1.2 模糊关系
• 5.1.3 模糊推理
• 5.2 模糊控制的基本原理
• 5.3 模糊控制器的设计
• 5.3.1 模糊化接口
• 5.3.2 数据库和规则库
• 5.3.3 模糊推理
• 5.3.4 反模糊计算
• 5.4 模糊免疫控制仿真
• 5.4.1 免疫算法原理
• 5.4.2 模糊免疫控制器设计
• 5.4.3 模糊免疫控制仿真
• 5.5 本章小结
• 第6章 时滞系统的模糊内模控制
• 6.1 模糊内模控制设计
• 6.2 模糊内模仿真
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 本论文所做的工作
• 7.2 后续工作和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作
• 致谢
• 详细摘要