单元机组协调控制系统结构分析及抗干扰设计

论文摘要

单元机组协调控制系统是联结发电机组与电网的纽带,其控制品质的改善是提高电厂运行水平的关键,因此一直是理论研究者和工程技术人员关注的焦点。本文主要应用部分分散控制和线性自抗扰控制的相关原理和方法研究了单元机组协调控制系统的结构及抗干扰设计问题,做到控制结构优化与控制算法优化并重,性能与实用性优化并重,致力于提高协调控制系统的性能。在控制结构方面,本文针对强耦合多变量对象控制系统设计中分散控制不能满足高性能要求,而多变量先进控制算法结构复杂、较难推广的现象,研究基于扩展对象的部分分散控制器设计。设计过程首先通过结构分析得出部分分散控制器结构,再对其对象进行非方扩展,利用非方内模法设计相应非方分散控制器并转化为部分分散控制器,最后应用扩展μ交互法进行稳定性分析。将该方法应用于一500 MW单元机组协调控制系统的仿真研究,结果表明：部分分散控制系统能达到与多变量协调控制系统相近的性能,并且部分分散控制结构更加简单、设计及调试方法更加容易。在抗干扰控制方面,本文在线性自抗扰控制技术基础上,引入解耦补偿器,提出汽包锅炉单元机组协调系统的新控制方案。该方案首先对单元机组设计解耦补偿器,进行一定程度解耦；再将其它通道耦合作为扰动,分别设计炉侧和机侧线性自抗扰控制器,进一步消除耦合的影响。由于线性自抗扰采用扩张状态观测器,可以对扩张状态(系统未建模动态摄动和未知扰动)进行在线实时估计,因此其设计的扰动补偿可以不依赖于模型,达到快速消去扰动的效果。将该方法应用于同一500MW汽包锅炉单元机组协调系统进行仿真研究,结果表明该方案可以实现良好的动静态解耦,有较强的鲁棒性和抗干扰能力,并且算法简单、调试容易。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 单元机组协调控制系统的研究现状
• 1.2.1 基于系统结构的控制策略的研究
• 1.2.2 基于系统理论的先进控制算法的研究
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 单元机组动态特性模型
• 2.1 单元机组通用线性化动态模型
• 2.2 500MW机组非线性模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于部分分散结构的协调控制器设计
• 3.1 部分分散控制概况
• 3.2 部分分散控制结构分析
• 3.2.1 部分分散控制器结构形式
• 3.2.2 部分分散控制器结构分析方法
• 3.3 部分分散控制器设计
• 3.3.1 控制对象非方扩展
• 3.3.2 非方内模控制
• 3.3.3 部分分散控制系统稳定性分析
• 3.4 部分分散单元机组协调控制系统仿真研究
• 3.4.1 部分分散结构分析
• 3.4.2 部分分散控制器设计
• 3.4.3 部分分散控制系统稳定性分析
• 3.4.4 对比仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于线性自抗扰的协调控制器设计
• 4.1 线性自抗扰概况
• 4.2 单变量线性自抗扰控制
• 4.2.1 扩展状态观测器
• 4.2.2 扰动补偿
• 4.2.3 反馈控制律
• 4.2.4 线性自抗扰（LADRC）与自抗扰控制（ADRC）比较
• 4.3 多变量线性自抗扰控制
• 4.4 单元机组协调系统的线性自抗扰解耦控制
• 4.4.1 单元机组解耦补偿器
• 4.4.2 单元机组线性自抗扰控制
• 4.5 单元机组协调控制系统线性自抗扰仿真研究
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 需要进一步开展的工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢