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基于内模自适应的单元机组协调控制系统分析及研究

作　者: 程亮
导　师: 刘延泉
学　校: 华北电力大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 协调控制 内模控制 自适应控制 多模型
分类号: TM621.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


火电站单元机组协调控制系统是一个典型的多输入多输出系统,它具有非线性、强耦合、纯迟延、时变等特征。传统的协调控制策略很难做到既可以维持机前主蒸汽压力稳定,又能快速适应外界电网负荷变化。因此本论文提出了内模自适应的控制策略。经过仿真研究,发现此控制算法既利用了内模控制算法跟踪性能好、鲁棒性强,又利用了自适应控制算法对复杂系统不确定性和快速时变抑制的优点。内模自适应控制算法将单元机组非线性空间划分为一些子空间,为每个子空间辨识一个失配较小的动态数学模型,针对不同的子空间对应的动态数学模型单独设计内模控制器,最后采用基于加权形式的多模型内模控制器调度算法。论文在分析了单元机组协调控制系统发展的基础上,对被控对象的动态特性进行了深入的研究。采用了解耦的设计思想,使多变量系统的设计转化为多个单变量系统的设计,因而运算简单便于应用。基于加权形式的多模型控制器调度算法首先根据各个子空间辨识的动态数学模型和给定的性能指标,求出各个内模控制器的输出;然后设计一个加权器,通过计算不确定参数的动态偏差确定各个内模控制器输出的权值;最后由各个内模控制器权值和输出相乘之和作为实际的被控对象控制输出。最后基于600MW单元机组动态数学模型,进行了大量的仿真研究。结果表明:本论文采用的内模自适应控制算法获得了满意的控制效果,是一种切实可行的控制方法。因此,该控制算法为单元机组协调控制提供了一种新角度、新思路,具有广阔的理论意义和应用前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 选题背景及意义  9
  1.2 单元机组协调控制系统  9-11
    1.2.1 大系统控制  9-10
    1.2.2 单元机组协调控制系统分析  10-11
  1.3 单元机组协调控制系统的研究现状  11-12
    1.3.1 PID 自整定控制  11
    1.3.2 广义预测控制  11
    1.3.3 模糊控制和神经系统控制  11-12
    1.3.4 解耦控制  12
  1.4 单元机组协调控制方式  12-15
    1.4.1 汽轮机跟随负荷为基础的协调控制系统  12-13
    1.4.2 锅炉跟随负荷为基础的协调控制系统  13-14
    1.4.3 机炉综合协调控制系统  14-15
  1.5 论文研究内容  15-17
第2章 单元机组动态数学模型及解耦设计  17-28
  2.1 单元机组动态数学模型分析  17-24
    2.1.1 锅炉内燃烧和传热过程  18-19
    2.1.2 管道传递过程  19-20
    2.1.3 汽轮机作功过程  20-21
    2.1.4 600MW 单元机组动态数学模型  21-22
    2.1.5 600MW 单元机组动态特性分析  22-24
  2.2 多变量系统的解耦设计  24-27
    2.2.1 串联补偿结构  24-25
    2.2.2 600MW 单元机组解耦动态数学模型  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 内模控制  28-37
  3.1 内模控制原理  28-33
    3.1.1 内模控制结构图  28-29
    3.1.2 内模控制基本性质  29-31
    3.1.3 内模控制鲁棒性分析  31-33
  3.2 内模控制器的设计  33-35
    3.2.1 稳定控制器设计  34-35
    3.2.2 滤波器设计  35
  3.3 本章小结  35-37
第4章 多模型控制器调度算法研究  37-45
  4.1 加权形式多模型控制器调度算法结构框图  37-38
  4.2 基于加权的控制器调度算法研究  38-40
    4.2.1 基于相对残差的加权调度算法  38-39
    4.2.2 基于后验概率的加权调度算法  39
    4.2.3 基于性能指标的加权调度算法  39-40
  4.3 加权形式的多模型控制器调度算法的仿真研究  40-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章 内模自适应控制在单元机组协调控制系统中的应用  45-63
  5.1 单元机组协调控制系统的任务及功能  45-46
    5.1.1 单元机组协调控制系统的任务  45
    5.1.2 单元机组协调控制系统的功能  45-46
  5.2 内模自适应控制在600MW 单元机组协调控制系统中应用  46-49
    5.2.1 600MW 单元机组动态数学模型集合  46-48
    5.2.2 600MW 单元机组内模控制器集合  48
    5.2.3 600MW 单元机组多模型控制器调度算法  48-49
  5.3 内模自适应控制在600MW 单元机组协调控制系统仿真研究  49-62
    5.3.1 数学模型集合负荷点仿真  50-55
    5.3.2 单元机组降负荷仿真  55-57
    5.3.3 单元机组升负荷仿真  57-59
    5.3.4 单元机组非典型工况仿真  59-62
  5.4 本章小结  62-63
第6章 总结  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果  68-69
致谢  69-70
详细摘要  70-82

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 发电厂 > 火力发电厂、热电站 > 控制设备
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