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基于非线性反推理论的锅炉—汽轮机单元协调控制

2020-12-07阅读(816)

基于非线性反推理论的锅炉—汽轮机单元协调控制

论文摘要

机炉协调控制系统是单元制发电机组的控制中枢,是电站生产自动化系统中最为核心的组成单元。本文针对一典型锅炉-汽轮机单元非线性模型,应用非线性反推法的相关原理和方法研究了锅炉-汽轮机单元协调控制系统的设计和性能评价问题,致力于提高协调控制系统克服对象多变量耦合、非线性和参数不确定性的能力,提高单元制发电机组的运行水平。论文的研究内容及取得的主要成果体现在以下四个方面:①基于线性化模型的反推协调控制系统设计:线性化锅炉-汽轮机单元模型,进而分解出核心耦合部分,应用反推法进行控制律设计;为了便于工程实现,通过适当变换,将核心控制器转换成PID形式;利用核心耦合部分与线性化模型的对应关系得到反推协调控制器;在某500MW机组锅炉-汽轮机单元非线性模型上的仿真研究表明,该系统在额定负荷点附近具有良好的解耦能力和给定值跟随性能。②基于非线性模型的反推协调控制系统设计:直接针对非线性锅炉-汽轮机单元模型进行反推法的研究,通过模型的预处理,将原系统分解成两个子系统,通过合理选择虚拟控制变量,逐步构造出偏差信号的李亚普诺夫函数,进而设计出非线性机炉协调控制器,并将其转换成PID控制器形式;在某500MW机组非线性模型上的仿真试验表明,在大范围变工况条件下,该控制策略依然具有良好的负荷跟随性能,能够有效克服输出功率和主蒸汽压力通道的耦合作用。③考虑参数不确定性的非线性自适应反推协调控制系统设计:在非线性反推协调控制系统设计的基础上,将不确定参数对系统调节品质的影响考虑进去,重新构造偏差函数和相应的李亚普诺夫函数,通过逐步反推的方式,得到反推控制律和不确定参数的自适应更新率,并将最终的协调控制律转换成PID形式;在某500MW机组非线性模型上的仿真研究表明,自适应环节的添加有效地抵消了参数不确定性对系统的影响。④反推协调控制系统性能评价:通过时间序列分析方法,对设计出的锅炉-汽轮机单元反推协调控制系统的运行数据建立时间序列模型,从中提取出反馈不变项,用以估计系统的最小方差;然后基于实用型最小方差基准,对论文中依次设计的三个控制系统的性能进行分析和比较。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 问题的提出
  • 1.2 锅炉-汽轮机单元协调控制概述
  • 1.2.1 锅炉-汽轮机单元协调控制的基本概念
  • 1.2.2 锅炉-汽轮机单元协调控制的复杂性及面临的问题
  • 1.2.3 工程应用中的锅炉-汽轮机单元协调控制系统
  • 1.3 锅炉-汽轮机单元协调控制的研究概况
  • 1.4 反推法用于锅炉-汽轮机单元协调控制的意义及可行性
  • 1.4.1 反推法的理论研究概况
  • 1.4.2 反推法的工程应用概况
  • 1.4.3 反推法用于锅炉-汽轮机单元协调控制的意义及可行性
  • 1.5 论文的主要研究内容
  • 1.6 论文的组织结构
  • 第二章 锅炉-汽轮机单元数学模型及反推理论基础
  • 2.1 单元机组模型研究现状
  • 2.2 锅炉-汽轮机单元数学模型分析
  • 2.3 反推理论基础
  • 2.3.1 李亚普诺夫稳定性理论
  • 2.3.2 非线性反推理论
  • 2.3.3 自适应反推理论
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 基于线性化模型的锅炉-汽轮机单元反推协调控制系统设计
  • 3.1 锅炉-汽轮机单元非线性模型的预处理
  • 3.2 核心部分反推协调控制器设计
  • 3.2.1 核心部分子系统I 的反推控制器设计
  • 3.2.2 核心部分子系统II 的反推控制器设计
  • 3.2.3 核心部分反推控制器的确定
  • 3.3 核心部分反推控制器的PID 形式
  • 3.4 锅炉-汽轮机单元反推协调控制系统
  • 3.5 仿真研究
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 锅炉-汽轮机单元非线性反推协调控制系统设计
  • 4.1 锅炉-汽轮机单元非线性模型的预处理
  • 4.2 非线性反推控制器设计
  • 4.2.1 子系统I 非线性反推控制器设计
  • 4.2.2 子系统II 非线性反推控制器设计
  • 4.3 非线性反推控制器的PID 形式
  • 4.4 锅炉-汽轮机单元非线性反推协调控制系统
  • 4.5 仿真研究
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 锅炉-汽轮机单元非线性自适应反推协调控制系统的设计
  • 5.1 非线性模型的预处理
  • 5.2 非线性自适应反推控制器设计
  • 5.2.1 子系统I 非线性自适应反推控制器设计
  • 5.2.2 子系统II 非线性自适应反推控制器设计
  • 5.3 非线性自适应反推控制器的PID 形式
  • 5.4 锅炉-汽轮机单元非线性自适应反推协调控制系统
  • 5.5 仿真研究
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 锅炉-汽轮机单元协调控制系统的性能评价
  • 6.1 控制系统性能评价的研究现状
  • 6.2 控制系统性能评价指标
  • 6.3 多变量系统性能评价基础
  • 6.3.1 交互矩阵
  • 6.3.2 最小方差控制
  • 6.3.3 最小方差
  • 6.4 多变量系统性能评价步骤
  • 6.4.1 多变量反馈控制系统性能指标的估计值
  • 6.4.2 多变量反馈控制系统性能指标的理论值
  • 6.5 实用的性能评价方法
  • 6.6 锅炉-汽轮机单元反推协调控制系统的性能评价
  • 6.6.1 基于线性化模型的反推协调控制系统性能评价
  • 6.6.2 非线性反推协调控制系统性能评价
  • 6.6.3 非线性自适应反推协调控制系统性能评价
  • 6.6.4 模型参数变化时各控制系统的性能变化情况
  • 6.7 本章小结
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文及参加的科研工作

    • 相关论文文献

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