船用凝汽系统动态建模及控制方法研究

论文摘要

船用蒸汽动力装置中的凝汽设备与电站中的凝汽设备有很大的区别。一方面是由于船用凝汽设备运行时的负荷变化频繁,幅度大;另一方面是由于船用凝汽设备体积小,这就对凝汽设备的可靠性和经济性提出了更为严格的要求。同时,凝汽设备中的大惯性,大延迟等问题依然存在,使得凝汽设备中很多重要参数的过渡过程时间长,超调大。本文正是在这一背景下对船用凝汽设备的动态特性进行了仿真研究工作。目前,对于凝汽设备的仿真研究多集中于火电厂单元机组,针对船用凝汽设备的仿真研究少之又少。本文在参考相关文献的基础上建立了适用于大型船舶的凝汽设备的数学模型。在数学模型的基础上,利用相关设计数据,分别对冷凝器,除氧器的三种运行工况进行了动态仿真,监测了各个参数的动态变化,文中给出了几个重要参数的动态仿真结果;有冷凝器压力,冷凝器水位以及除氧器水位。在此基础上分析了仿真结果的动态趋势。本文设计了常规PID控制系统,针对常规控制系统的不足之处,通过对冷凝器,除氧器动态过程的分析,设计了冷凝器压力智能控制器以及冷凝器除氧器水位协调控制器。在三个工况相互变化的过程中,对三种控制方法进行了仿真实验,结果表明,冷凝器压力智能控制以及冷凝器除氧器水位协调控制明显优于常规PID控制,效果令人满意。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数学模型与仿真技术概述
• 1.3 国内外研究现状与本文研究的目的和意义
• 1.4 本文研究工作内容
• 第2章 船用蒸汽动力装置凝汽系统的模型建立
• 2.1 引言
• 2.2 冷凝器模型建立
• 2.3 凝水流量模型建立
• 2.4 除氧器模型建立
• 2.5 凝汽系统各子模型开环仿真
• 2.6 本章小节
• 第3章 船用蒸汽动力装置凝汽系统常规控制方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 PID控制原理
• 3.3 凝汽系统常规 PID控制
• 3.3.1 凝汽控制系统概述
• 3.3.2 冷凝器压力PID控制仿真及分析
• 3.3.3 冷凝器与除氧器水位 PID控制仿真及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于单神经元和模糊推理的冷凝器压力智能控制
• 4.1 引言
• 4.2 冷凝器压力单神经元PID自适应控制器
• 4.2.1 单神经元自适应控制原理
• 4.2.2 冷凝器压力单神经元 PID自适应控制仿真结果
• 4.2.3 与PID控制结果的对比分析
• 4.3 冷凝器压力模糊自整定 PID控制
• 4.3.1 模糊控制原理
• 4.3.2 模糊 PID参数自整定控制器原理
• 4.3.3 冷凝器压力模糊自整定控制器设计
• 4.3.4 冷凝器压力模糊自整定PID控制仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 冷凝器和除氧器水位协调控制
• 5.1 引言
• 5.2 协调控制概述
• 5.2.1 协调控制原理
• 5.2.2 协调控制系统中专家系统的控制规则
• 5.3 冷凝器除氧器水位协调方案
• 5.3.1 冷凝器除氧器水位单回路控制方案分析
• 5.3.2 协调方案
• 5.4 冷凝器和除氧器水位协调控制仿真
• 5.5 与单回路控制结果的对比分析
• 5.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢