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TRT系统紧急停机工况下的炉顶压力控制方法研究

作　者: 高尚敏
导　师: 杨春节；宋执环
学　校: 浙江大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: TRT 建模仿真控制系统设计
分类号: TF325.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 122次
引　用: 3次
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内容摘要

高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(Top Gas Pressure Recovery TurbineUnit)简称TRT，是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。TRT装置虽然可以回收原来浪费在减压阀组或比肖夫除尘器上的压力能，但必须确保高炉炉顶压力的稳定。因此TRT的运行首先是应该保证炉顶压力的稳定，特别是TRT装置紧急停机情况下的炉顶压力的稳定。本文针对高炉顶压控制的稳定性要求，对TRT系统机理建模得到模型结构，并通过测试建模法辨识出模型参数，得到了以静叶开度和旁通阀开度为控制量、高炉炉顶压力为被控制变量的高炉炉顶压力控制模型，并以此模型设计了TRT系统紧急停机工况下的前馈控制。在介绍了非线性PID控制的原理及特点，以及史密斯(Smith)预估控制器的原理及其对对象模型误差敏感的特点的基础上，本文提出了史密斯预估—非线性PID控制器设计，以改善控制效果，同时增强控制器的鲁棒性。利用仿真工具MATLAB，对所设计的史密斯预估—非线性PID控制器进行了仿真，演示了其控制效果及其鲁棒性。同时针对TRT系统紧急停机过程，在所设计的史密斯预估非线性PID控制器的基础上加上克服干扰的前馈控制，并进行了仿真，验证了所设计的控制器控制效果的有效性。本文最后介绍了TRT的控制系统组成，包括顺序逻辑控制系统、反馈控制系统及过程监视系统。并针对ABB DCS系统的特点，进行了控制系统的硬件设计，如过程控制站CPU配置、项目I／O模件的配置和硬件的参数配置等，同时进行了控制系统的软件设计，如监控软件的设计、程序控制的软件设计等。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
致谢  7-8
目录  8-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景及其实际研究意义  10
  1.2 TRT系统的简介  10-15
    1.2.1 TRT概述及工艺流程  11-12
    1.2.2 TRT技术研究背景及意义  12-13
    1.2.3 TRT技术发展概况  13-14
    1.2.4 TRT系统炉顶压力稳定性控制的重要性  14-15
  1.3 本课题要研究的主要内容  15-16
第2章 TRT系统建模及前馈控制设计  16-30
  2.1 TRT系统的建模  16-26
    2.1.1 建模方法的介绍  17
    2.1.2 TRT系统的模型结构及参数辨识  17-26
      2.1.2.1 高炉TRT系统简化  18
      2.1.2.2 单元模型  18-20
      2.1.2.3 TRT系统模型  20-23
      2.1.2.4 模型系数的确定及仿真  23-26
  2.2 前馈控制的实施  26-30
    2.2.1 前馈控制的介绍及不变性原理  26-28
    2.2.2 前馈控制系统的特点  28
    2.2.3 静态前馈实施控制量的计算  28-30
第3章史密斯预估—非线性PID控制器设计  30-41
  3.1 非线性PID控制器  30-37
    3.1.1 PID控制器的调节律  30-33
    3.1.2 非线性PID控制器介绍  33-35
    3.1.3 非线性PID控制器结构及理论分析  35-37
  3.2 史密斯(Smith)预估算法  37-39
  3.3 史密斯预估—非线性PID控制器设计  39-41
第4章 TRT系统过程控制仿真  41-55
  4.1 控制系统仿真工具-MATLAB简介  41-44
    4.1.1 MATLAB函数与M文件  41-42
    4.1.2 Simulink  42-43
    4.1.3 S-Function  43-44
  4.2 过程控制仿真  44-55
    4.2.1 高炉炉顶压力设定值变化时控制效果仿真  44-52
    4.2.2 TRT紧急停机情况下的高炉炉顶压力控制效果仿真  52-55
第5章 DCS控制系统设计  55-71
  5.1 控制系统的组成  55-58
    5.1.1 顺序逻辑控制系统  55
    5.1.2 反馈控制系统  55-58
    5.1.3 过程监视  58
  5.2 ABB DCS控制系统的先进性  58-59
  5.3 控制系统的硬件设计  59-64
    5.3.1 过程控制站CPU配置  60-61
    5.3.2 项目I/O模件的配置  61-63
    5.3.3 工程师站和操作员站的配置  63-64
    5.3.4 控制系统硬件的参数配置  64
  5.4 控制系统的软件设计  64-71
    5.4.1 操作站的设计  65-67
      5.4.1.1 操作员站软件DigiVis  65
      5.4.1.2 操作员站软件设计  65-67
    5.4.2 程序控制软件设计  67-71
      5.4.2.1 工程师站组态软件DigiTool  67
      5.4.2.2 顺序逻辑控制系统  67-69
      5.4.2.3 反馈控制系统的设计  69-71
第6章总结与展望  71-72
  6.1 总结  71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-76
附录:作者在攻读硕士学位期间完成的论文及项目  76

TRT系统紧急停机工况下的炉顶压力控制方法研究

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