学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

自抗扰控制器参数整定方法及其在热工过程中的应用

作　者: 陈星
导　师: 李东海
学　校: 清华大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 自抗扰控制参数整定性能鲁棒性过热汽温串级控制燃烧振荡
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 264次
引　用: 9次
阅　读: 论文下载

内容摘要

现代工业中热力系统逐渐向大型化和复杂化发展,对控制品质的要求也越来越高。热力系统的大时滞、强扰动、多变量耦合、非线性等特性越显突出,使得目前普遍应用的PID控制器难以获得令人满意的控制效果。为此,人们一直在寻找更好的控制技术,自抗扰控制(ActiveDisturbanceRejectionControl,简称ADRC)即是其中的一种新型控制策略。本文首先提出了一种新的ADRC参数整定方法,使得ADRC控制器更易于实现且具有更广泛的适用性。在假设调节时间已知的情况下,只需调整一个控制参数即可完成控制器的参数整定。在低阶系统、高阶系统、时滞系统、非最小相位系统、不稳定系统、分布参数系统等抽象模型中的应用结果表明,ADRC和PID一样可以应用于不同类型的系统,相比而言ADRC能够获得更好的动态性能和性能鲁棒性。然后,基于上述方法,针对一个超临界600MW直流锅炉高温过热器在四个不同负荷下的传递函数模型,研究了ADRC的串级控制问题。同时,通过这一对象具体地说明了如何逐步整定ADRC控制器的参数。与内模控制方法的对比仿真结果表明:在每个特定工况下,ADRC控制器都能以较小的控制能量获得较好的跟踪效果,且抗扰动性能具有明显的优势;此外,通过简单的参数调整,可以使得ADRC具有更好的性能鲁棒性,从而实现利用单一控制器来进行全工况控制。本文的ADRC串级控制方法同样可以应用到其它串级控制系统中。最后,初步研究了燃烧振荡系统中的ADRC控制问题。介绍了燃烧振荡的产生机理及控制原理,针对一个非线性的燃烧系统模型,基于对简单移相控制器的设计和分析,研究了ADRC控制器的控制能力并进行ADRC控制器的设计与闭环仿真。分析和仿真结果一致表明,ADRC能够有效抑制燃烧振荡现象且具有一定的性能鲁棒性。本文的研究结果显示了ADRC在热工过程中具有一定的应用前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 自抗扰控制研究进展与现状  10-14
    1.2.1 ADRC的提出与发展  11-12
    1.2.2 ADRC的应用  12-13
    1.2.3 ADRC的特点及问题  13-14
  1.3 论文主要工作  14-16
第2章 ADRC参数整定方法  16-28
  2.1 引言  16
  2.2 问题定义  16-19
    2.2.1 控制对象描述  16-17
    2.2.2 ADRC 控制系统描述  17-18
    2.2.3 设计目标  18-19
  2.3 系统稳定性与控制参数b_0  19-20
  2.4 参数整定方法  20-23
    2.4.1 控制参数k_p 和k_d 的整定  20-21
    2.4.2 观测器参数β_1, β_2 和β_3 的整定  21-23
    2.4.3 ADRC参数整定流程  23
  2.5 仿真算例  23-25
  2.6 本章小结  25-28
第3章 ADRC在过热汽温串级控制中的应用  28-41
  3.1 引言  28-29
  3.2 问题描述  29-31
    3.2.1 过热汽温模型介绍  29-30
    3.2.2 过热汽温串级控制结构  30-31
    3.2.3 设计目标  31
  3.3 ADRC串级控制参数整定方法  31-33
    3.3.1 副回路的整定  31-32
    3.3.2 主回路的整定  32-33
  3.4 过热汽温串级控制系统参数整定结果  33-36
    3.4.1 副回路控制器参数k_p  33
    3.4.2 主回路ADRC控制参数ω_c  33
    3.4.3 主回路ADRC控制参数k  33-34
    3.4.4 主回路ADRC控制参数b_0  34-36
  3.5 仿真实验  36-40
    3.5.1 设定值跟踪实验  36
    3.5.2 扰动实验  36-38
    3.5.3 鲁棒性实验  38-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章燃烧振荡的ADRC控制研究  41-58
  4.1 引言  41-42
  4.2 燃烧振荡机理及控制原理  42-43
  4.3 燃烧振荡反馈控制系统  43-47
    4.3.1 火焰模型  43-45
    4.3.2 声波模型  45-46
    4.3.3 燃料喷射系统模型  46
    4.3.4 模型仿真  46-47
  4.4 简单移相控制器设计与分析  47-49
  4.5 ADRC控制器的设计与分析  49-54
    4.5.1 ADRC的抑制振荡能力分析  50-53
    4.5.2 ADRC的鲁棒性分析  53-54
  4.6 ADRC控制闭环仿真  54-57
  4.7 本章小结  57-58
第5章结论与展望  58-61
  5.1 研究总结  58-59
  5.2 需要进一步开展的工作  59-61
参考文献  61-67
致谢  67-68
附录 A 参数稳定域  68-69
附录 B z_3(s)和f(s)之间的传递函数  69-71
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  71

自抗扰控制器参数整定方法及其在热工过程中的应用

内容摘要

全文目录

相似论文