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锅炉主蒸汽温度多模型预测函数控制应用研究

作　者: 徐成华
导　师: 杨建华
学　校: 大连理工大学
专　业: 检测技术及其自动化装置
关键词: 主蒸汽温度大滞后大惯性预测函数控制多模型切换
分类号: TK223.73
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 144次
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内容摘要

锅炉主蒸汽温度是典型的大惯性,大滞后,时变系统。传统的PID控制是当被控过程输出和设定值之间存在偏差时,将偏差信号反馈给控制器完成对输出量的调节。.由于锅炉主蒸汽管道很长,控制量作用于过程输出需要较长时间的延迟,因此,采用传统的PID控制可能会引起控制系统的震荡,甚至影响控制系统的稳定性。为克服主蒸汽温度的大惯性,大滞后特性,本文采用预测函数控制策略,通过预测模型提前预测主蒸汽温度变化趋势,采用预测算法来克服控制量延迟带来的影响。当锅炉负荷发生变化的时候,主蒸汽温度特性发生变化,采用单一的预测模型难以保证很好的控制效果,将多模型切换策略引入主蒸汽温度控制当中,当锅炉的负荷发生变化的时候,切换到与当前工况最接近的控制模型以得到较好的控制效果,可以克服时变对控制系统的影响。本文采用MATLAB的Simulink仿真工具,在锅炉的五种负荷条件下,分别给出PID控制和预测函数控制的最佳控制参数,比较二者的控制效果,论证了选择预测函数控制作为控制算法的合理性；将预测函数控制和多模型切换相结合,当锅炉负荷发生变化时候,变换锅炉主蒸汽温度被控模型。仿真结果表明,锅炉主蒸汽温度多模型切换预测函数控制不但克服了主蒸汽温度的大惯性大滞后特性,也很好的适应了锅炉负荷的变化。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 主蒸汽温度研究背景及研究意义  8-10
    1.1.1 主蒸汽温度简介  8
    1.1.2 主蒸汽温度研究背景  8-9
    1.1.3 主蒸汽温度研究意义  9
    1.1.4 主蒸汽温度研究现状及本文提出的解决方案  9-10
  1.2 预测函数控制简介  10-12
    1.2.1 预测控制的发展  10
    1.2.2 预测控制的基本原理  10-12
  1.3 本课题研究的内容和安排  12-14
2 锅炉主蒸汽温度特性及控制结构  14-26
  2.1 锅炉过热器结构  14
    2.1.1 过热器作用及分类  14
    2.1.2 过热器结构  14
  2.2 锅炉主蒸汽温度特性分析  14-20
    2.2.1 锅炉主蒸汽温度的静态特性分析  14-15
    2.2.2 锅炉主蒸汽温度的动态特性分析  15-20
  2.3 主蒸汽温度控制策略  20-26
    2.3.1 串级控制的基本原理  20-22
    2.3.2 主蒸汽温度的串级控制策略  22-26
3 多模型切换的预测函数控制在主蒸汽温度控制中的应用  26-34
  3.1 预测函数控制的基本原理  26-29
    3.1.1 预测模型  26-27
    3.1.2 滚动优化  27
    3.1.3 反馈矫正  27-28
    3.1.4 一阶惯性加纯滞后的PFC控制  28-29
  3.2 多模型切换策略  29-30
    3.2.1 主蒸汽温度预测函数控制多模型切换的必要性  29
    3.2.2 多模型切换指标  29-30
    3.2.3 多模型切换策略  30
  3.3 多模型切换预测函数控制在主蒸汽温度控制中的应用  30-34
    3.3.1 多模型切换的PFC-PID串级控制结构  30-31
    3.3.2 主蒸汽温度模型的一阶惯性加纯滞后简化  31-34
4 仿真实验  34-50
  4.1 仿真工具Simulink概述  34-36
    4.1.1 Simulink简介  34
    4.1.2 Simulink高级应用S函数简介  34-35
    4.1.3 S函数结构分析  35-36
  4.2 仿真总体方案设计  36-37
  4.3 主蒸汽温度控制系统仿真  37-50
    4.3.1 PFC-PI和PID-PI控制系统结构  37-40
    4.3.2 PFC-PI和PID-PI控制仿真比较  40-42
    4.3.3 单一模型PFC-PI控制的鲁棒性分析  42-43
    4.3.4 多模型切换预测函数控制结构  43-44
    4.3.5 多模型切换预测函数控制仿真  44-50
结论  50-51
参考文献  51-53
附录A 锅炉运行在30%负荷下主蒸汽温度预测函数控制器S函数源代码  53-55
附录B 多模型切换预测函数控制器S函数源代码  55-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-69

锅炉主蒸汽温度多模型预测函数控制应用研究

内容摘要

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