锅炉过热汽温对象自适应逆控制

论文摘要

热力系统逆动力学是一个崭新的研究领域。热力系统逆动力学问题已经成为许多研究和应用领域的关键性问题和基础性问题之一。现代电力生产向着大容量、高参数的机组方向发展,锅炉过热汽温的惰性和延时也越来越大,其控制也更加复杂。由于PID控制规律是线性且只针对某一特定的负荷点,而锅炉过热汽温对象又是非线性、大延时和全局范围变化,因此,其控制品质必然受到限制。为了进一步提高锅炉过热汽温对象的控制品质,本文构建了自适应逆控制策略。本文主要工作包括两部分,即锅炉过热汽温对象的在线辨识和自适应逆控制系统的构建。希望通过上述研究工作,为热力系统逆动力学研究提供一种新方法,对复杂系统逆动力学的发展起到推动作用。并在此基础上,探讨基于热力系统逆动力学理论的热工过程模糊控制方法,发展与完善模糊控制器设计理论,为热力系统逆动力学开拓新的应用领域。针对过热汽温对象的动态特性,提出了模糊规则模型的一般结构形式。并对其前件参数采用熵聚类方法和竞争学习法进行在线辨识,采用递推最小二乘法对模糊规则模型的后件参数进行辨识。对于出现划分好的输入区域的并集小于输入空间的情况,采用自适应模糊推理方法进行推理。在系统负荷大范围变化的工况下设计自适应逆控制策略。在所建立热力系统逆动力学模糊规则模型的基础上,将逆动力学模糊规则模型与模糊控制器设计技术的有机结合,构建出基于逆动力学模糊规则模型的模糊控制器。并采用在线数据对模糊规则模型的参数进行动态调整,以保证其准确性。将所提出的逆动力学模糊规则模型的辨识方法及基于逆动力学模糊规则模型的模糊控制器应用于煤气炉、超临界压力锅炉过热汽温建模与控制中,证明了本文所提出的辨识方法及控制方案的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及研究意义
• 1.2 自适应逆控制的发展和应用
• 1.3 本文研究内容的安排
• 2 基于模糊规则模型的过热汽温建模
• 2.1 引言
• 2.2 模糊规则模型的离线辨识
• 2.2.1 系统辨识的定义
• 2.2.2 T-S 模糊模型系统辨识的类型
• 2.2.3 T-S 模糊规则模型的数学表达与推理
• 2.2.4 基于熵聚类的输入空间模糊划分
• 2.2.5 模糊规则模型动态参数的辨识
• 2.2.6 定义模糊模型性能指标
• 2.2.7 模糊规则模型的初步验证
• 2.3 模糊规则模型的在线辨识
• 2.3.1 模糊规则模型的在线辨识的方法
• 2.3.2 仿真算例
• 3 基于热力系统逆动力学的模糊规则模型建模
• 3.1 引言
• 3.2 热力系统逆动力学的定义
• 3.3 系统可逆性的描述
• 3.3.1 可逆性的定义
• 3.3.2 奇异性定义
• 3.3.3 可逆性判定定理
• 3.4 热力系统逆动力学模型的结构
• 3.4.1 逆动力学建模结构的描述
• 3.4.2 逆动力学模型结构的描述
• 3.5 汽温对象逆动力学过程在线辨识
• 3.5.1 时变非线性汽温对象逆动力学
• 3.5.2 大延时汽温对象逆动力学
• 4 基于模糊规则模型的自适应逆控制
• 4.1 引言
• 4.2 锅炉过热汽温常规控制系统概述
• 4.2.1 锅炉过热汽温的工作原理及常规控制手段
• 4.2.2 常规控制通常存在的弱点
• 4.3 过热汽温直接逆控制系统
• 4.3.1 带松弛因子的直接逆控制的结构
• 4.3.2 带松弛因子直接逆控制系统的缺点
• 4.4 过热汽温的自适应逆控制系统
• 4.4.1 自适应逆控制的结构
• 4.4.2 带参考轨迹的自适应逆控制系统结构
• 4.4.3 延迟量Δ的确定
• 4.4.4 自适应模糊规则模型的逆控制的步骤
• 4.4.5 系统仿真
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录