超临界直流锅炉主汽压力控制的研究与仿真

论文摘要

超临界机组由于其自身所具备的高效率、强负荷适应性等突出优点,成为我国未来电力建设的发展趋势。由于参数所限,超临界机组必须采用直流锅炉的形式。特殊的汽水流程结构,使直流锅炉具有强耦合、非线性等特点,动态特性非常复杂。主汽压力作为机组运行中的重要的控制参数,表征着机炉之间的平衡状态。对于主汽压力的调节,目前常采用是前馈补偿的控制方法,但普通的固定参数的控制系统很难满足控制要求。因此本文致力于设计一种智能控制系统,以改善传统汽压控制系统的效果。控制算法的研究需要在一套具有一定精确度的系统模型上进行分析验证,但前人对于超临界机组三输入三输出系统模型的研究比较少,所以本文在STAR-90仿真平台上进行了动态扰动试验,并辨识出了定州电厂660MW机组在额定负荷条件下的参数模型。在此模型基础上,对机组控制特性进行了分析,并采用前馈补偿的方法设计了解耦控制系统,经仿真验证该系统具有较好的解耦效果。在解耦后的汽压控制系统中,研究并设计了一种模糊自整定PID控制器,该控制器可以根据系统的控制状态,智能的调整控制器参数,以达到稳定、快速的控制效果。最后的仿真实验表明,与采用普通控制器的系统相比,采用模糊自整定PID控制器的主汽压力控制系统具有更好的控制特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 主汽压力控制研究现状
• 1.3 超临界直流锅炉机组模型研究现状
• 1.4 模糊PID 控制的研究现状
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第2章 超临界直流锅炉概述
• 2.1 超临界机组定义
• 2.2 直流炉工作原理和特点
• 2.3 超临界直流锅炉控制特点
• 2.3.1 机炉之间的强耦合性
• 2.3.2 机炉的强非线性
• 2.4 超临界直流锅炉汽压控制
• 2.4.1 锅炉机组汽压控制系统的任务
• 2.4.2 单元机组的汽压运行方式
• 2.4.3 锅炉机组蒸汽压力的调节
• 2.5 国华定州电厂660MW 超临界机组概要
• 2.5.1 定州电厂660MW 超临界机组简介
• 2.5.2 机组主控制逻辑介绍
• 2.6 本章小结
• 第3章 660MW 超临界机组协调控制系统建模
• 3.1 超临界机组协调控制系统受控对象数学模型的结构分析
• 3.2 系统辨识理论
• 3.2.1 最小二乘辨识法的原理
• 3.2.2 基于最小二乘法估计的ARX 模型
• 3.3 机组机炉协调被控系统动态特性试验
• 3.3.1 STAR-90 实时仿真平台
• 3.3.2 系统动态试验方法及结果
• 3.4 利用MATLAB 系统辨识工具箱函数辨识模型
• 3.4.1 系统辨识工具箱函数介绍
• 3.4.2 模型结构的选择和阶次确定
• 3.4.3 辨识模型参数
• 3.5 模型的检验
• 3.6 模型的封装
• 3.7 本章小结
• 第4章 解耦控制系统的设计与仿真
• 4.1 相对增益的计算与耦合系统变量间的配对选择
• 4.1.1 多变量控制系统的特点
• 4.1.2 稳态相对增益阵列
• 4.1.3 相对增益阵列的计算
• 4.1.4 额定负荷条件下机组模型的相对增益阵列计算及配对选择
• 4.2 解耦控制原理和方案设计
• 4.2.1 系统解耦方法的选择
• 4.2.2 前馈补偿解耦的原理和结构设计
• 4.3 解耦控制系统仿真
• 4.3.1 前馈补偿解耦调节器确定
• 4.3.2 解耦效果验证
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于模糊自整定PID 的主汽压力控制系统的设计与仿真
• 5.1 模糊控制原理
• 5.1.1 模糊控制基本理论
• 5.1.2 模糊控制器
• 5.2 模糊自整定PID 算法
• 5.3 解耦后协调系统的PID 控制器整定与仿真
• 5.4 模糊自整定PID 的主汽压力控制器的设计与仿真
• 5.4.1 控制器设计
• 5.4.2 模糊参数自整定PID 仿真试验
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 论文摘要