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过热汽温的先进控制策略设计

作　者: 解晓杰
导　师: 孙建平
学　校: 华北电力大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 过热汽温 串级控制 内模控制 多模型控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


目前,随着火电厂机组容量的不断提高,同时为了满足电网调峰的要求,过热汽温作为电厂运行中的重要参数,其控制效果的优劣直接决定着火电厂的安全性和经济性。过热汽温对象具有慢时变、大迟延和非线性等特性,而常规串级控制系统中的PID控制器参数是根据某一特定负荷下进行整定的,当机组负荷发生较大变化或吹灰等扰动发生时,控制效果明显变差。内模控制是一种基于对象数学模型进行控制器设计的一种先进控制策略,内模控制器只有一个调节参数,通过调整滤波器参数,使得闭环系统能够兼顾系统的控制精度和鲁棒性的要求。根据内模控制与一般反馈控制之间的关系,通过Taylor级数展开的方法,得到基于内模控制整定的PID控制器参数。多模型控制是根据被控对象的特性,选取多个工作点,分别建立多个子模型,这些子模型能够很好地逼近整个被控对象的动态特性,并分别设计相应的子控制器,在实际运行过程中,根据给定的控制器调度机制进行控制器输出,如采用加权或切换的方法,达到多模型控制的目的。本文根据过热汽温的特性,充分利用内模控制和多模型控制的优点,对控制系统进行设计。在允许的负荷范围内,选取5个负荷点,分别建立相应负荷下的子模型。在各个负荷工况下,过热汽温对象仍然采用串级控制系统,副回路控制器采用PI控制器,副回路和惰性区组成的广义被控对象通过近似拟合成一阶惯性加纯迟延环节,主回路的控制器参数是根据内模控制进行整定的。当负荷变化时,根据给定的控制器调度机制,选择相应的控制输出,以获得良好的控制效果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9
  1.2 过热汽温的研究现状  9-11
  1.3 内模控制研究现状  11
  1.4 多模型控制研究现状  11-13
  1.5 本文的主要研究内容  13-14
第2章 内模控制系统研究  14-26
  2.1 引言  14
  2.2 内模控制的原理  14-16
  2.3 内模控制的特性  16-17
    2.3.1 对偶稳定性  16
    2.3.2 理想控制器  16-17
    2.3.3 无稳态偏差  17
  2.4 内模控制器的结构  17-22
    2.4.1 内模控制的局限  17-18
    2.4.2 内模控制器的设计步骤  18
    2.4.3 滤波器的设计要求  18-19
    2.4.4 基于内模控制原理进行PID 参数整定  19-22
  2.5 仿真研究  22-25
    2.5.1 IMC 与PID 控制效果比较  22-23
    2.5.2 滤波器参数λ变化时的情况分析  23
    2.5.3 模型失配时的情况  23-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章 多模型控制系统研究  26-35
  3.1 引言  26-27
  3.2 多模型控制的基本原理  27-31
    3.2.1 多模型集的建立  27-28
    3.2.2 多模型控制器  28-30
    3.2.3 常用的性能指标  30
    3.2.4 切换算法的修正  30-31
  3.3 仿真研究  31-34
    3.3.1 对象为典型工况时  31-33
    3.3.2 对象为非典型工况时  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章 基于MIMC 的过热汽温串级控制系统  35-45
  4.1 引言  35
  4.2 过热汽温控制系统  35-38
    4.2.1 过热汽温的特性  35-36
    4.2.2 过热汽温的模型  36-37
    4.2.3 常规的过热汽温控制系统  37-38
  4.3 本文的研究对象分析  38-42
    4.3.1 过热汽温多模型的建立  38-39
    4.3.2 内模控制进行PID 参数整定  39-41
    4.3.3 基于内模控制的过热汽温多模型串级控制  41-42
  4.4 仿真研究  42-44
    4.4.1 高阶系统模型与降阶后的系统模型比较  42
    4.4.2 各个负荷下的控制效果比较  42-43
    4.4.3 变负荷工况比较  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第5章 结论与展望  45-47
参考文献  47-50
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  50-51
致谢  51-52
详细摘要  52-60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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