直流锅炉—汽轮机协调系统自适应控制算法研究

论文摘要

目前,直流锅炉发电机组已经成为我国电力事业发展的主力机组,由于其具有较低的运行成本和较高的效益,此类机组在电力市场中具有很强的竞争性。直流锅炉-汽轮机协调控制系统是直流锅炉发电机组中最主要的控制系统之一,由于锅炉对负荷的响应有较大的延迟,而汽轮机的惯性要小得多,在解决锅炉与汽轮机矛盾的过程中,就体现了研究协调控制系统的重要性,一套良好的协调控制系统能够使直流锅炉发电机组安全、稳定、经济的运行,能够提高负荷的响应速度,并且能节省大量的资源,更多的创造价值。由于机组在运行过程中会受到各种扰动,一旦有扰动改变了模型的参数或者工况发生变化时,传统的控制器不能及时的发现这种变化调整自己的参数,这样控制品质就会达不到要求,甚至导致机组不能正常运行,自适应控制器能在线辨识被控对象参数的改变,进而调整自适应控制器参数以达到良好的控制效果。针对黄骅电厂660MW机组稳定运行的输入输出数据辨识出一组实用的直流锅炉-汽轮机发电机组模型,设计了串联前馈补偿解耦器,深入研究了协调控制系统的特点、直流锅炉-汽轮机发电机组协调控制系统极点配置自适应控制算法,并在MATLAB/Simulink控制系统仿真软件上对该算法进行了仿真验证,并与传统PID控制算法进行了仿真对比分析。仿真结果表明该控制系统具有良好的控制性能,很好的稳定性,能够改善系统的动静态特性。并且设计了一套自适应与PID联合控制器,仿真结果表明该控制器具有良好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 直流锅炉机组模型研究现状
• 1.3 协调控制系统的研究现状和趋势
• 1.4 自适应控制系统的研究现状
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 直流锅炉特性分析及建模
• 2.1 直流锅炉与自然循环汽包锅炉的比较
• 2.1.1 直流锅炉的主要优点
• 2.1.2 直流锅炉的主要缺点
• 2.2 直流锅炉的工作原理和特性
• 2.2.1 直流锅炉基本原理及典型的协调控制系统模型
• 2.2.2 直流锅炉机组动静态特性
• 2.3 采用机理法直流锅炉机组建模
• 2.3.1 模型的机理分析
• 2.3.2 本文的研究对象
• 2.3.3 利用 MATLAB 系统辨识工具箱函数辨识模型
• 2.3.4 模型的检验
• 2.4 本章小结
• 第3章 协调控制系统的分析
• 3.1 协调控制系统概述
• 3.2 单元机组协调控制系统的特点
• 3.3 单元机组的运行方式
• 3.3.1 滑压运行方式
• 3.3.2 定压运行方式
• 3.3.3 联合运行方式
• 3.4 协调控制系统的分析
• 3.4.1 间接能量平衡（IEB）协调控制系统
• 3.4.2 直接能量平衡（DEB）协调控制系统
• 3.5 机炉协调控制回路
• 3.5.1 锅炉主控制回路
• 3.5.2 汽机主控制回路
• 3.6 协调控制系统的设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 自适应控制器的设计与分析
• 4.1 自适应控制系统简介
• 4.2 自适应控制系统的分类
• 4.3 递推最小二乘法
• 4.4 最小二乘估计的统计特性
• 4.5 极点配置自适应控制律
• 4.6 极点配置自适应控制器的设计
• 4.7 MATLAB 环境下自适应控制算法验证与分析
• 4.8 自适应与PID 的联合控制
• 4.9 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况
• 详细摘要