学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

误差—误差原理及其在火电厂热工过程控制中的仿真研究

作　者: 韩启银
导　师: 韦庆；蓝小萌
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制工程
关键词: 误差-误差原理 PID控制器跟踪-微分器非线性PID控制器非线性状态误差反馈律扩张状态观测器自抗扰控制器
分类号: TM621.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 91次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

PID控制器结构简单、鲁棒性好,在实际热工过程控制中广泛采用PID控制器。过去的四十年里,出现了大量的PID控制器的设计方法,但是以往的设计方法都是基于简化后的一阶加纯延时模型提出的。基于一阶加纯延迟对象的整定公式不一定适合热工过程中的高阶对象,因此获得的控制效果常常不理想。中国科学院韩京清研究员提出了“误差-误差”原理,并取得了一定的成果。本文提出用“误差-误差”原理理论成果来对火电厂系统进行控制系统设计。首先,对PID控制器进行分析,说明其优点和缺陷。然后,对“误差-误差”原理作深入研究。实际上“误差-误差”原理是对控制系统的每一个环节加以优化:利用非线性跟踪-微分器(TD)对输入信号进行处理,适当安排过渡过程并获取微分信号,较好的解决快速和超调的矛盾并解决“微分器物理不可实现”的问题;利用扩张状态观测器(ESO)来估计被控对象(包括不确定和未建模)的状态并加以补偿;利用非线性组合(NLSEF)方式来处理安排的过渡过程与状态估计之间的误差和对扰动估计量进行补偿从而生成控制信号。将上述三个核心部件进行不同的组合便可构成“非线性PID控制器”和“自抗扰控制器”。最后,将“非线性PID控制器”和“自抗扰控制器”用于火电厂热工对象的控制,本文设计出主汽温NLPID控制系统、主汽温ADRC控制系统、再热汽温ADRC控制系统、锅炉汽压ADRC控制系统以及单元机组ADRC协调控制系统等。研究结果表明,利用“非线性PID控制器”和“ADRC”组成的火电厂热工对象控制系统具有良好的控制品质和鲁棒性。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章绪论  9-16
  1.1 文献综述  9-12
    1.1.1 PID 控制的发展  9-10
    1.1.2 PID 控制的现状  10-12
  1.2 选题背景  12-14
    1.2.1 火力发电机组热工过程概述  12
    1.2.2 热工过程的控制策略及存在问题  12-13
    1.2.3 PID 参数寻优策略  13-14
  1.3 课题研究现状  14
  1.4 本文研究的主要内容  14-16
第二章基于跟踪微分器的非线性PID控制系统设计  16-27
  2.1 引言  16
  2.2 安排过渡过程  16-19
    2.2.1 概述  16
    2.2.2 安排过渡过程的方法  16-18
    2.2.3 安排过渡过程的好处  18-19
  2.3 非线性跟踪－微分器  19-23
    2.3.1 概述  19
    2.3.2 非线性跟踪－微分器  19-21
    2.3.3 仿真实例  21-23
  2.4 变参数PID 控制理论  23-25
  2.5 基于TD 的非线性PID 控制策略  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第三章基于遗传算法的非线性PID控制系统仿真  27-42
  3.1 引言  27
  3.2 遗传算法(GA)简介  27-28
  3.3 遗传算法工具箱结构与功能  28-29
    3.3.1 主界面函数  28
    3.3.2 选择函数  28-29
    3.3.3 演化函数  29
    3.3.4 其它  29
  3.4 遗传算法实现控制系统的优化设计  29-31
    3.4.1 制定优化指标  29-30
    3.4.2 染色体编码  30
    3.4.3 适应度函数的编程实现  30
    3.4.4 选取演化函数  30-31
    3.4.5 初始化种群  31
    3.4.6 调用ga 函数完成优化  31
  3.5 非线性PID 控制器参数优化设计  31
  3.6 热工时滞对象的NLPID 控制系统仿真  31-34
    3.6.1 热工时滞对象  31-32
    3.6.2 NLPID 控制系统设计  32
    3.6.3 设定值阶跃响应实验  32-33
    3.6.4 NLPID 控制系统的鲁棒性  33-34
  3.7 火电厂主蒸汽温度的NLPID 控制系统仿真  34-41
    3.7.1 火电厂主汽温控制系统  34-35
    3.7.2 大型火电厂过热汽温的动态特性  35-36
    3.7.3 主汽温NLPID 控制系统设计  36-37
    3.7.4 仿真结果与分析  37-41
  3.8 本章小结  41-42
第四章基于ESO的自抗扰控制系统设计  42-50
  4.1 扩张状态观测器  42-46
    4.1.1 问题的提出  42
    4.1.2 扩张状态观测器  42-44
    4.1.3 仿真实例  44-46
  4.2 基于ESO 的自抗扰控制策略  46-49
    4.2.1 概念  46
    4.2.2 自抗扰控制器结构  46-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章自抗扰控制器在火电厂中的仿真研究  50-67
  5.1 ADRC 在火电厂主汽温控制系统中的应用研究  50-54
    5.1.1 主汽温控制对象  50
    5.1.2 主汽温控制系统的ADRC 控制方案设计  50-51
    5.1.3 主汽温ADRC-P 串级控制系统设计  51-52
    5.1.4 仿真研究  52-54
  5.2 ADRC 在再热汽温控制系统中的应用研究  54-58
    5.2.1 火电厂再热汽温控制系统  54
    5.2.2 再热汽温控制对象  54
    5.2.3 再热汽温的ADRC 控制方案设计  54-55
    5.2.4 系统的“时间尺度”[13]  55-56
    5.2.5 基于时间尺度的再热汽温ADRC 控制系统设计  56-57
    5.2.6 仿真研究  57-58
  5.3 ADRC 在循环流化床锅炉主汽压控制系统中的应用研究  58-59
    5.3.1 被控对象的动态特性  58
    5.3.2 主汽压ADRC 控制系统设计及仿真结果分析  58-59
  5.4 ADRC 在火电单元机组协调控制系统中的应用研究  59-66
    5.4.1 对象模型  59-60
    5.4.2 协调ADRC 控制系统设计  60-63
    5.4.3 仿真实验及结果分析  63-66
  5.4 本章小结  66-67
结束语  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
作者在学期间发表的论文  74

误差—误差原理及其在火电厂热工过程控制中的仿真研究

内容摘要

全文目录

相似论文