先進(jìn)控制策略在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究答辯人：王慶利導(dǎo)師：井元偉教授先進(jìn)控制策略在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究本文的主要內(nèi)容第一章緒論第三章模糊控制在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制中的應(yīng)用第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型分析第四章單元機(jī)模糊自適應(yīng)控制backstepping方法第五章單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)逆控制第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)逆系統(tǒng)方法第七章單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法第八章結(jié)論與展望

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所本文的主要內(nèi)容第一章緒論第三章模糊控制在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控

單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意義第一章緒論單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制存在的主要問題

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意

單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意義◆

作為鍋爐－汽輪機(jī)系統(tǒng)的控制中樞，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代電站自動(dòng)化系統(tǒng)中最為核心的組成單元?！舾邊?shù)、大容量單元機(jī)組在電網(wǎng)中所占的比例愈來愈大◆用電結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，電網(wǎng)日負(fù)荷曲線的高峰與低谷之差增大

◆對大范圍變化負(fù)荷時(shí)協(xié)調(diào)控制對象所表現(xiàn)出來的非線性特性，傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制算法未能很好地解決

第一章緒論2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意義◆作為鍋爐－汽輪機(jī)系統(tǒng)的

單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

第一章緒論單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是把鍋爐及汽輪機(jī)作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合控制單元機(jī)組控制的任務(wù)是使機(jī)組負(fù)荷緊密跟蹤外界負(fù)荷需求并保持汽機(jī)前汽壓的穩(wěn)定。

◆保證機(jī)組負(fù)荷跟隨負(fù)荷指令變化，盡可能快的負(fù)荷升降速率◆保證機(jī)前壓力跟隨壓力定值變化◆控制器結(jié)構(gòu)簡單

◆提供靈活的運(yùn)行方式

◆兼顧其它控制回路及參數(shù)的性能

圖1.1負(fù)荷響應(yīng)過程動(dòng)態(tài)指標(biāo)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)第一章緒論單元機(jī)組協(xié)調(diào)控

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制存在的主要問題

負(fù)荷/壓力增量預(yù)測控制、柔性控制、基于PID的解耦控制、基于PID的魯棒、基于PID的內(nèi)?？刂频鹊取?shí)際控制效果往往很難超越傳統(tǒng)的工程方法，與仿真結(jié)果存在較大差距

模糊多模型控制[2]、模糊內(nèi)?？刂芠3]、多變量預(yù)測控制[4]、多變量魯棒控制[5]、自適應(yīng)控制[6]、反饋線性化控制等等。這些方法大多利用對象做仿真◆側(cè)重于理論方法研究的有

第一章緒論◆側(cè)重于工程實(shí)用研究的有原因算法復(fù)雜、可調(diào)參數(shù)物理意義不明晰、干擾、系統(tǒng)復(fù)雜

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制存在的主要問題負(fù)荷/壓力增量預(yù)測控制、柔◆

復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[7]多變量強(qiáng)耦合多目標(biāo)相互關(guān)聯(lián)機(jī)組動(dòng)態(tài)從本質(zhì)上說是非線性的機(jī)組動(dòng)態(tài)特性是時(shí)變的系統(tǒng)存在著不確定干擾能量平衡指標(biāo)、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)難以直接、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地得到鍋爐側(cè)存在著很大的純遲延運(yùn)行的安全性要求第一章緒論2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所◆復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[7]第一章緒論202

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀第一章緒論◆

基于傳統(tǒng)的控制方法研究基于間接能量平衡單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制方法

基于直接能量平衡單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制方法基于解耦的多變量控制方法研究基于魯棒控制方法研究基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的控制方法基于反饋線性化方法基于反步設(shè)計(jì)方法基于多模型及增益調(diào)度方法◆

基于智能的控制方法研究模糊控制方法模糊神經(jīng)元與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法基于分層遞階控制方法研究基于預(yù)測優(yōu)化控制方法研究專家系統(tǒng)遺傳算法2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀第一章緒論◆基于傳統(tǒng)第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩種方法單元機(jī)組動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型分析本章小結(jié)

單元機(jī)組典型動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩種方法◆

側(cè)重于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的簡化模型-----實(shí)驗(yàn)建模◆

側(cè)重于機(jī)理分析的模塊化模型-----機(jī)理建模優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)驗(yàn)建模-體現(xiàn)動(dòng)態(tài)特性和非線性，適用于控制算法設(shè)計(jì)機(jī)理建模-體現(xiàn)參數(shù)內(nèi)在關(guān)系，適合仿真研究2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩種方第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組動(dòng)態(tài)模型分析◆

單元機(jī)組能量傳遞簡化流程圖2.1單元機(jī)組能量傳遞簡化流程圖2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組動(dòng)態(tài)模型分析圖2.第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型◆

單元機(jī)組燃燒與傳熱過程

爐內(nèi)燃燒與傳熱過程表達(dá)式:(2.1)

(2.2)其中：：為爐膛受熱有效吸熱量變化量

(2.5)鍋爐蓄熱量為:：為進(jìn)入蒸汽管道的蒸汽流變化量：為管道入口的蒸汽壓力變化量

：為鍋爐的蓄批熱系數(shù)

：為燃燒強(qiáng)度變化量：為燃料變化量管道蓄熱量為：

(2.6)：為進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流變化量：為蒸汽管道出口壓力變化量：為蒸汽管道蓄熱系數(shù)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型◆單元機(jī)組燃燒與傳熱過第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

蒸汽管道兩端的壓力降與管道蒸汽量之間的關(guān)系為：

(2.8)其中為蒸汽管道的阻力系數(shù),機(jī)前壓力與汽輪機(jī)進(jìn)汽量之間有以下關(guān)系

(2.11)汽輪機(jī)做功過程表達(dá)式：(2.16)單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性圖：圖2.2單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性結(jié)構(gòu)圖2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型蒸汽管道兩端的壓力降與管道第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

(2.19)其中，為鍋爐汽包壓力，；

為機(jī)組輸出的電功率，

為鍋爐汽包內(nèi)液體密度

為燃油調(diào)節(jié)閥開度為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度，為給水調(diào)節(jié)閥開度，

鍋爐汽包水位為蒸汽量為蒸汽消耗

單元機(jī)組典型動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型◆

Astrom燃油機(jī)組模型2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型(2.19)其中，為鍋爐第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

◆

線性多變量模型其中，為機(jī)組輸出實(shí)際功率(MW)；為機(jī)前壓力(MPa)；為鍋爐燃料指令為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度(%)200MW機(jī)組模型如下[77,78]；

；

300MW機(jī)組模型如下[77,78]

(2.20)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型◆線性多變量模型其中第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

；

；

◆

Cheres模型圖2.4簡化的單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性結(jié)構(gòu)圖2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型；；◆Chere第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

本章小結(jié)本章介紹的模型一是側(cè)重于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的簡化模型，一是側(cè)重于機(jī)理分析的模塊化模型，對于簡化模型結(jié)構(gòu)簡單，便于控制器設(shè)計(jì)和參數(shù)整定，由模型得到的控制器的形式也相對簡單，易于工程實(shí)現(xiàn)，從機(jī)組運(yùn)行和維護(hù)的角度看，簡單的控制結(jié)構(gòu)有利于提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能李力，能夠在一定程度上減少檢修和維護(hù)的工作量。對于采用機(jī)理分析方法的數(shù)學(xué)模型，在合理簡化的基礎(chǔ)上，從能量傳遞與轉(zhuǎn)換的角度描述了單元機(jī)組的最本質(zhì)特性，因此，基于機(jī)理分析的模型對于控制器的結(jié)構(gòu)及智能控制系統(tǒng)具有一定的通用性和普遍意義。2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型本章小結(jié)本第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

基于模糊解耦的單元機(jī)組負(fù)荷控制單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)控制本章小結(jié)

仿真研究

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用基于模糊解耦的單元第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

基于模糊解耦的火電單元機(jī)組負(fù)荷控制

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成

圖3.3單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

主要由鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成?？刂苹芈分饕绣仩t控制和汽輪機(jī)控制。汽輪機(jī)控制回路通過輸入信號(hào)完成對主蒸汽壓力的調(diào)節(jié)，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制調(diào)節(jié)主蒸汽壓力閥的開度，以改變汽輪機(jī)輸出功率。鍋爐控制回路通過輸入信號(hào)控制鍋爐的燃燒率，改變鍋爐的出力，以適應(yīng)負(fù)荷變化的需要。

圖3.4用傳遞函數(shù)表示的單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用基于模糊解耦的火電單第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

單元機(jī)組負(fù)荷控制的解耦算法

設(shè)V1=功率偏差，V2=功率偏差變化率，V3=主蒸汽壓力偏差，V4=主蒸汽壓力偏差變化率，為燃燒率輸，主蒸汽閥門開度模糊控制器的輸入為V1，V2，V3，V4

輸出為

，(3.1)

式中為規(guī)則總數(shù)和

的子規(guī)則庫，

，為(3.2)(3.3)結(jié)論:一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)可轉(zhuǎn)化為多輸入單輸出系統(tǒng)因此，實(shí)現(xiàn)解耦后可用MISO系統(tǒng)構(gòu)成解耦后的MIMO系統(tǒng)，其輸出表達(dá)式為模糊關(guān)系可表示為：2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用單元機(jī)組負(fù)荷控制的第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

(3.4)(3.5)

控制器輸出：模糊關(guān)系為：2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用(3.4)(3.5)第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

單元機(jī)組中的模糊自適應(yīng)控制

單元機(jī)組模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.8單元機(jī)組主汽溫模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用單元機(jī)組中的模糊自適第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

的模糊語言變量子集為：{PB，PM，PS，Z，NS，NM，NB}；的論域?yàn)閧-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6。}各種模糊變量隸屬度正大(PB)采用S形隸屬度函數(shù)，負(fù)大(NB)采用Z形隸屬度，其余采用三角形隸屬度函數(shù)。根據(jù)參數(shù)自整定思想和專家經(jīng)驗(yàn)建立的模糊語言變量子集為：{PB，PM，PS，PZ，NZ，NS，NM，NB}；模糊控制表2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

仿真研究

抗干擾能力實(shí)驗(yàn)在時(shí)，加25%輸出擾動(dòng)后的系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖3.9所示，結(jié)論：控制系統(tǒng)能較好地克服擾動(dòng)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。圖3.9在2000s時(shí)加25%輸出擾動(dòng)后的系統(tǒng)響應(yīng)曲線2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用仿真研究抗干擾能第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

不同負(fù)荷下單位階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)鍋爐高溫過熱器選定37%、50%、75%、100%四個(gè)典型工況點(diǎn)

其中為主蒸汽流量，惰性區(qū)特性，為前導(dǎo)區(qū)特性。動(dòng)態(tài)特性如下：2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用不同負(fù)荷下單位階躍第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

(a)37%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線

(b)50%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線

(c)75%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線

(d)100%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用(a)37%負(fù)荷下階第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用

本章小結(jié)本章首先概述模糊控制的基本理論和方法，給出了模糊控制器和自適應(yīng)模糊控制的基本結(jié)構(gòu)，闡述了兩種控制器的設(shè)計(jì)方法及步驟。提出了一種基于Lyapunov方程參考模型自適應(yīng)控制器。詳細(xì)論述了控制器的組成、功能及其理論，在控制器、監(jiān)控器及自適應(yīng)律的理論基礎(chǔ)上，給出了該控制器的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法，最后對該控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，證明了控制器的高性能和強(qiáng)抗干擾能力，并將其應(yīng)用到300MW單元機(jī)組的主汽溫控制中，實(shí)踐證明優(yōu)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，具有較高工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第三章模糊控制在單元機(jī)組控制中的應(yīng)用本章小結(jié)第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

Backstepping設(shè)計(jì)方法與穩(wěn)定性分析

Backstepping技術(shù)在單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制中的應(yīng)用

本章小結(jié)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

Bac第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

◆Backstepping設(shè)計(jì)方法概述

Backstepping設(shè)計(jì)方法與穩(wěn)定性分析對于嚴(yán)格反饋結(jié)構(gòu)的非線性系統(tǒng)，使用Backstepping設(shè)計(jì)方法是非常高效的。該方法的每一步變換結(jié)構(gòu)都使用變換，這里的是第步的虛擬控制信號(hào)。它一直可以后推到第步，

使是平衡狀態(tài)平衡

狀態(tài)的穩(wěn)定性能夠用標(biāo)準(zhǔn)Lyapunov函數(shù)證明。

通過一步步構(gòu)造的Lyapunov函數(shù)確定最后一步，設(shè)計(jì)出實(shí)際控制量，而且可以直接應(yīng)用到原系統(tǒng)中。下面給出Backstepping技術(shù)設(shè)計(jì)方法?！鬊ackstepping設(shè)計(jì)步驟動(dòng)態(tài)系統(tǒng)可以表示如下形式為原系統(tǒng)的子系統(tǒng)，選Lyapunov函數(shù)為

第1步：設(shè)

得虛擬控制量和自適應(yīng)率為：(4.11)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

◆Bac第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

(4.12)第2步：設(shè)

Lyapunov函數(shù)選為：，(4.19)得虛擬控制量和自適應(yīng)率為：得如下不等式

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

(4.12第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

得如下不等式(4.20)第k步：假設(shè)

得虛擬控制信號(hào)和自適應(yīng)率取如下形式：選Lyapunov函數(shù)為：(4.21)得如下不等式(4.22)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

得如下不等第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

第n步：在最后這步里，推算出實(shí)際的控制率，設(shè)

Lyapunov函數(shù)為：

得實(shí)際控制率和自適應(yīng)率取如下形式：(4.28)

Backstepping技術(shù)在單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制中的應(yīng)用◆選用的單元機(jī)組模型

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

第n步第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

控制器的設(shè)計(jì)虛擬控制信號(hào)及自適應(yīng)率選取如下形式：2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

控制器的第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

仿真研究控制系統(tǒng)框圖如下：

圖4.1控制系統(tǒng)框圖仿真參數(shù)★模型參數(shù)：★仿真參數(shù)：2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

仿真研究第四章單元機(jī)組的Backstepping設(shè)計(jì)

圖4.3主蒸汽壓力響應(yīng)曲線圖4.2功率響應(yīng)曲線本章小結(jié)

在本章中，解決了一嚴(yán)格反饋結(jié)構(gòu)非線性不確定系統(tǒng)的輸出跟蹤控制問題。系統(tǒng)的非線性函數(shù)是完全未知的，而且是不能參數(shù)線性化的，對于非線性系統(tǒng)。應(yīng)用Backstepping方法，設(shè)計(jì)了直接自適應(yīng)模糊控制器。將該方法給出的輸出跟蹤控制器用于單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制中，保證了閉環(huán)自適應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，而且獲得了良好的跟蹤性能。2022/11/23

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圖4.3第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

單元機(jī)組模糊自適應(yīng)逆系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型的擬合與仿真研究本章小結(jié)

2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

單元機(jī)組模糊自適應(yīng)第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

單元機(jī)組模糊自適應(yīng)逆系統(tǒng)設(shè)計(jì)◆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.4單元機(jī)組主汽溫模糊自適應(yīng)逆控制結(jié)構(gòu)圖2022/11/23

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單元機(jī)組模糊自適應(yīng)逆第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

◆主汽溫控制系統(tǒng)時(shí)滯特性和燃燒擾動(dòng)

圖5.5簡單主汽溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在A點(diǎn)，減溫水進(jìn)入蒸汽管道，引起蒸汽溫度開始下降。在AB區(qū)，是減溫水與蒸汽混合，被蒸汽汽化的過程。在B點(diǎn)，減溫水被蒸汽完全汽化，且混合后的蒸汽溫度均勻，這個(gè)過程時(shí)間很短。經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，這一過程中，主蒸汽溫度變化的數(shù)學(xué)模型為：★時(shí)滯特性2022/11/23

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◆主汽溫控制系統(tǒng)時(shí)滯第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

在BC區(qū)域，因機(jī)組熱負(fù)荷、爐膛內(nèi)煙氣量、機(jī)組負(fù)荷不變，所以為一個(gè)簡單的傳輸過程。因?yàn)檫^熱器管道很長，所以，這個(gè)過程時(shí)間很長。因此，這一區(qū)域主汽溫的對象數(shù)學(xué)模型為：一階慣性環(huán)節(jié)★燃燒器對主汽溫的影響(燃燒擾動(dòng))一階慣性環(huán)節(jié)或二階慣性環(huán)節(jié)：一階慣性環(huán)節(jié)加純遲延或二階慣性環(huán)節(jié)加純遲延：為每臺(tái)燃燒器的權(quán)系數(shù),

代表燃燒器,

★磨煤機(jī)的啟動(dòng)對主汽溫的影響

m代表磨煤機(jī).

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在BC區(qū)域，因機(jī)組熱負(fù)第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

單元機(jī)組系統(tǒng)模型的擬合與仿真研究◆系統(tǒng)模型的擬合(選定37%，50%，75%,100%四個(gè)典型工況點(diǎn))

(5.22)內(nèi)環(huán)采用PID控制器控制器參數(shù)和廣義汽溫被控對象動(dòng)態(tài)特性如下:

(5.23)2022/11/23

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單元機(jī)組系統(tǒng)模型的擬第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

★廣義對象的擬合仿真研究圖5.6廣義對象的擬合仿真結(jié)果◆系統(tǒng)仿真研究★燃料量擾動(dòng)仿真研究★典型負(fù)荷下仿真研究★機(jī)組升降負(fù)荷擾動(dòng)試驗(yàn)圖5.7燃料量擾動(dòng)響應(yīng)為廣義被控對象傳遞函數(shù),

,,為內(nèi)環(huán)PID控制器比例、積分時(shí)間、微分時(shí)間常數(shù)參數(shù).2022/11/23

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★廣義對象的擬合仿真研第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

(a)100%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線

(b)75%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線(c)50%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線

(d)37%負(fù)荷下階躍響應(yīng)曲線2022/11/23

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(a)100%負(fù)荷第五章單元機(jī)組的模糊自適應(yīng)逆控制

降負(fù)荷曲線

升負(fù)荷曲線

本章小結(jié)

本章給出了非線性模糊自適應(yīng)逆控制的存在性，可行性條件以及其逆模型的求解方法。證明了模糊自適應(yīng)逆控制控制對象動(dòng)態(tài)向應(yīng)的優(yōu)越性。將此方法應(yīng)用于單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的主汽溫控制中，分析了單元機(jī)組的時(shí)滯特性及燃料擾動(dòng)特性，對單元機(jī)組典型負(fù)荷點(diǎn)下的廣義被控對象進(jìn)行分析和簡化。給出了擬合仿真曲線，利用單元機(jī)組廣義負(fù)荷特性，進(jìn)行了典型負(fù)荷下的階躍響應(yīng)仿真，并與常規(guī)PID控制器進(jìn)行了比較，并就實(shí)際運(yùn)行中的負(fù)荷升降過程進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。證明模糊自適應(yīng)逆控制具有優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)性能指標(biāo)。2022/11/23

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降負(fù)荷曲線升負(fù)第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

逆系統(tǒng)的解析實(shí)現(xiàn)

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)逆控制本章小結(jié)

仿真研究2022/11/23

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逆系統(tǒng)的解析實(shí)現(xiàn)第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

圖6.3逆系統(tǒng)解析實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)需要引入原系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)信號(hào)作為反饋信號(hào)，而且對每個(gè)輸入引入

個(gè)積分器，

全部輸入引入：

逆系統(tǒng)的解析實(shí)現(xiàn)為了工程實(shí)用化，將原非線性系統(tǒng)的逆模型與原系統(tǒng)串聯(lián)后，經(jīng)線性化成偽線性系統(tǒng)，必須能夠構(gòu)造其逆系統(tǒng)，逆系統(tǒng)具體構(gòu)造方法有兩種，解析實(shí)現(xiàn)和非解析實(shí)現(xiàn)，而解析實(shí)現(xiàn)必要條件是逆系統(tǒng)的解析表達(dá)式精確已知時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。所謂逆系統(tǒng)的解析實(shí)現(xiàn)是指，采用專門的硬件控制器或采用通用計(jì)算機(jī)加軟件的方法，直接根據(jù)逆系統(tǒng)的表達(dá)式，完成相應(yīng)的解析非線性運(yùn)算。2022/11/23

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圖6.3逆系統(tǒng)解析實(shí)第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

(6.14)作變換，設(shè)：

系統(tǒng)的狀態(tài)變量：系統(tǒng)的輸入變量：系統(tǒng)的輸出變量：狀態(tài)方程如下：單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)逆控制◆單元機(jī)組的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2022/11/23

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(6.14)作變換，第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

◆單元機(jī)組的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型可逆性分析求對輸入雅可比矩陣的秩：

(6.16)2022/11/23

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◆單元機(jī)組的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

系統(tǒng)的相對階數(shù)證明系統(tǒng)是可逆的。由于：。◆逆系統(tǒng)的構(gòu)造逆系統(tǒng)的解析表達(dá)式為：2022/11/23

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系統(tǒng)的相對階數(shù)證明系統(tǒng)第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

逆系統(tǒng)表達(dá)式簡寫成如下：

設(shè)逆系統(tǒng)的輸入為：

得逆系統(tǒng)表達(dá)式圖6.4單元機(jī)組系統(tǒng)的逆結(jié)構(gòu)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

逆系統(tǒng)表達(dá)式簡寫成如下第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

仿真研究選用在100%平衡工作點(diǎn)，選定系統(tǒng)初值入為：

對系統(tǒng)的輸入量的速率和幅值限制如下：在壓力給定值上增加一個(gè)幅值1atm，時(shí)間寬度為500s的脈沖序列信號(hào)情況下：

功率響應(yīng)曲線、水位響應(yīng)曲線、壓力響應(yīng)曲線。

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仿真研究選用在100第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制逆系統(tǒng)方法

圖6.5功率響應(yīng)曲線

圖6.6水位響應(yīng)曲線

圖6.7壓力響應(yīng)曲線本章小結(jié)

本章應(yīng)用逆系統(tǒng)的基本理論，對單元機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的控制效果比較理想，完全能夠滿足單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的要求，從而獲得優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)特性與抗干擾能力。

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圖6.5功率響應(yīng)曲線第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制方法研究

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)逆控制仿真研究

逆系統(tǒng)動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)本章小結(jié)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

逆系統(tǒng)動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)設(shè)非線性原系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如下:

(7.3)根據(jù)逆系統(tǒng)構(gòu)造理論，求出其逆系統(tǒng)的表達(dá)式為：

(7.4)其中，是階的

Brunovsky標(biāo)準(zhǔn)型。2022/11/23

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逆系統(tǒng)動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

采用動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的逆系統(tǒng)如圖所示。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制方法研究圖7.5動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的逆系統(tǒng)

圖7.7多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆復(fù)控制◆神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆復(fù)合控制器設(shè)計(jì)步驟第一步：分析被控系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性第二步：根據(jù)被控系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性，并考慮最終的控制設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)并“構(gòu)造”出合理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)步驟包括以下四步：2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

采用動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的逆系第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

(1)被控對象的可逆性分析；(2)確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)；(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)的訓(xùn)練；(4)偽線性系統(tǒng)的線性化與解耦效果分析。第三步：分析由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)與原被控系統(tǒng)復(fù)合成的偽線性系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，運(yùn)用各種成熟的控制器設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出附加控制器，從而與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)一起構(gòu)成復(fù)合控制器?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)逆控制

◆

300MW單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型在100%負(fù)荷點(diǎn)上的動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型的傳遞函數(shù)為：(7.12)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單元機(jī)組協(xié)第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

在70%負(fù)荷點(diǎn)上的動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型的傳遞函數(shù)為：(7.12)為機(jī)前壓力的變化量；

為是實(shí)發(fā)功率的變化量；為燃料量的變化量；

為調(diào)節(jié)汽門開度的變化量。

◆

300MW單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型熱力學(xué)分析

Δμ階躍擾動(dòng)下的功率響應(yīng)

ΔB階躍擾動(dòng)下的功率響應(yīng)2022/11/23

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在70%負(fù)荷點(diǎn)上的動(dòng)態(tài)特性第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

Δμ階躍擾動(dòng)下的主蒸汽壓力響應(yīng)

ΔB階躍擾動(dòng)下的主蒸汽壓力響應(yīng)

◆

300MW單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)圖7.12單元機(jī)組協(xié)調(diào)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆復(fù)合控制2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

Δμ階躍擾動(dòng)下的主蒸汽壓力第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

◆

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)復(fù)合控制器設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)典控制理論，對于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)線性化和解耦的一般非線性系統(tǒng)，可以針對線性化和解耦后的各（積分型的或穩(wěn)定線性的）子系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸出反饋的閉環(huán)控制器以期獲得優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)特性與較好的抗干擾能力，如下圖；圖7.17輸出反饋控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)合逆控制閉環(huán)控制器具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下

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◆單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

仿真研究仿真參數(shù):

機(jī)組容量：300MW；

仿真步長為T=1；仿真時(shí)間為600秒；

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)速率

；慣性系數(shù)

機(jī)側(cè)PID控制器的參數(shù)為：

；◆100%負(fù)荷點(diǎn)做功率和壓力的定值階躍擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)

功率定值擾動(dòng)下的功率響應(yīng)

功率定值擾動(dòng)下的壓力響應(yīng)

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仿真研究仿真參數(shù):機(jī)組第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

壓力定值擾動(dòng)下的功率響應(yīng)壓力定值擾動(dòng)下的壓力響應(yīng)◆100%負(fù)荷點(diǎn)燃料量階躍擾動(dòng)和汽機(jī)閥門開度階躍擾動(dòng)(內(nèi)擾)試驗(yàn)燃料量階躍擾動(dòng)下的功率響應(yīng)

燃料量階躍擾動(dòng)下的壓力響應(yīng)

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壓力定值擾動(dòng)下的功率響應(yīng)第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

汽機(jī)閥門開度階躍擾動(dòng)下的功率響應(yīng)閥門開度階躍擾動(dòng)下的壓力響應(yīng)本章小結(jié)

提出了靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加上若干積分器組成的動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近逆系統(tǒng)中的靜態(tài)非線性函數(shù)，積分部分反映逆系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。從而由靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加積分器構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)真正成為被控系統(tǒng)的逆系統(tǒng)。根據(jù)提出的控制思想，對單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析了單元機(jī)組的典型數(shù)學(xué)模型，對由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)和原系統(tǒng)組成的單元機(jī)組偽線性復(fù)合系統(tǒng)，分析了其非理想線性化、解耦本質(zhì)和偽線性系統(tǒng)的“物理特性”。在此基礎(chǔ)上，指出了設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆復(fù)合控制器的必要性，為單元機(jī)組設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆復(fù)合控制器，形成單元機(jī)組的復(fù)合閉環(huán)控制系統(tǒng)。對單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的各種變負(fù)荷進(jìn)行了擾動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)。2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第七章單元機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制

汽機(jī)閥門開度階躍擾動(dòng)下的功第八章結(jié)論與展望

本文研究了幾種比較先進(jìn)的控制策略在火電單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制中的應(yīng)用，以典型的單元機(jī)組簡化非線性模型為研究對象，應(yīng)用非線性控制的相關(guān)原理和方法研究了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、整定、工程實(shí)現(xiàn)等問題，致力于推動(dòng)先進(jìn)控制策略的工程應(yīng)用，提高協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對過程非線性的適應(yīng)能力。將來還要深入研究的方向?yàn)椋?/p>

綜合運(yùn)用先進(jìn)的信息和控制技術(shù)提高協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的整體性能。

單元機(jī)組動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型還有待于進(jìn)一步深入研究。

對單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制擴(kuò)展到電廠級(jí)和電網(wǎng)級(jí)進(jìn)行研究。

工程實(shí)現(xiàn)和可靠性問題。2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第八章結(jié)論與展望本文研究了幾種比較先進(jìn)請各位評(píng)委老師批評(píng)指正!請各位評(píng)委老師批評(píng)指正!先進(jìn)控制策略在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究答辯人：王慶利導(dǎo)師：井元偉教授先進(jìn)控制策略在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究本文的主要內(nèi)容第一章緒論第三章模糊控制在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制中的應(yīng)用第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型分析第四章單元機(jī)模糊自適應(yīng)控制backstepping方法第五章單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)逆控制第六章單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)逆系統(tǒng)方法第七章單元機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法第八章結(jié)論與展望

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所本文的主要內(nèi)容第一章緒論第三章模糊控制在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控

單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意義第一章緒論單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制存在的主要問題

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意

單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意義◆

作為鍋爐－汽輪機(jī)系統(tǒng)的控制中樞，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代電站自動(dòng)化系統(tǒng)中最為核心的組成單元。◆高參數(shù)、大容量單元機(jī)組在電網(wǎng)中所占的比例愈來愈大◆用電結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，電網(wǎng)日負(fù)荷曲線的高峰與低谷之差增大

◆對大范圍變化負(fù)荷時(shí)協(xié)調(diào)控制對象所表現(xiàn)出來的非線性特性，傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制算法未能很好地解決

第一章緒論2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組控制系統(tǒng)研究的目的和意義◆作為鍋爐－汽輪機(jī)系統(tǒng)的

單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

第一章緒論單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是把鍋爐及汽輪機(jī)作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合控制單元機(jī)組控制的任務(wù)是使機(jī)組負(fù)荷緊密跟蹤外界負(fù)荷需求并保持汽機(jī)前汽壓的穩(wěn)定。

◆保證機(jī)組負(fù)荷跟隨負(fù)荷指令變化，盡可能快的負(fù)荷升降速率◆保證機(jī)前壓力跟隨壓力定值變化◆控制器結(jié)構(gòu)簡單

◆提供靈活的運(yùn)行方式

◆兼顧其它控制回路及參數(shù)的性能

圖1.1負(fù)荷響應(yīng)過程動(dòng)態(tài)指標(biāo)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)第一章緒論單元機(jī)組協(xié)調(diào)控

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制存在的主要問題

負(fù)荷/壓力增量預(yù)測控制、柔性控制、基于PID的解耦控制、基于PID的魯棒、基于PID的內(nèi)?？刂频鹊取?shí)際控制效果往往很難超越傳統(tǒng)的工程方法，與仿真結(jié)果存在較大差距

模糊多模型控制[2]、模糊內(nèi)模控制[3]、多變量預(yù)測控制[4]、多變量魯棒控制[5]、自適應(yīng)控制[6]、反饋線性化控制等等。這些方法大多利用對象做仿真◆側(cè)重于理論方法研究的有

第一章緒論◆側(cè)重于工程實(shí)用研究的有原因算法復(fù)雜、可調(diào)參數(shù)物理意義不明晰、干擾、系統(tǒng)復(fù)雜

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制存在的主要問題負(fù)荷/壓力增量預(yù)測控制、柔◆

復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[7]多變量強(qiáng)耦合多目標(biāo)相互關(guān)聯(lián)機(jī)組動(dòng)態(tài)從本質(zhì)上說是非線性的機(jī)組動(dòng)態(tài)特性是時(shí)變的系統(tǒng)存在著不確定干擾能量平衡指標(biāo)、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)難以直接、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地得到鍋爐側(cè)存在著很大的純遲延運(yùn)行的安全性要求第一章緒論2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所◆復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[7]第一章緒論202

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀第一章緒論◆

基于傳統(tǒng)的控制方法研究基于間接能量平衡單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制方法

基于直接能量平衡單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制方法基于解耦的多變量控制方法研究基于魯棒控制方法研究基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的控制方法基于反饋線性化方法基于反步設(shè)計(jì)方法基于多模型及增益調(diào)度方法◆

基于智能的控制方法研究模糊控制方法模糊神經(jīng)元與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法基于分層遞階控制方法研究基于預(yù)測優(yōu)化控制方法研究專家系統(tǒng)遺傳算法2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀第一章緒論◆基于傳統(tǒng)第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩種方法單元機(jī)組動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型分析本章小結(jié)

單元機(jī)組典型動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型

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控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩種方法◆

側(cè)重于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的簡化模型-----實(shí)驗(yàn)建?！?/p>

側(cè)重于機(jī)理分析的模塊化模型-----機(jī)理建模優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)驗(yàn)建模-體現(xiàn)動(dòng)態(tài)特性和非線性，適用于控制算法設(shè)計(jì)機(jī)理建模-體現(xiàn)參數(shù)內(nèi)在關(guān)系，適合仿真研究2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型研究的兩種方第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組動(dòng)態(tài)模型分析◆

單元機(jī)組能量傳遞簡化流程圖2.1單元機(jī)組能量傳遞簡化流程圖2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型單元機(jī)組動(dòng)態(tài)模型分析圖2.第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型◆

單元機(jī)組燃燒與傳熱過程

爐內(nèi)燃燒與傳熱過程表達(dá)式:(2.1)

(2.2)其中：：為爐膛受熱有效吸熱量變化量

(2.5)鍋爐蓄熱量為:：為進(jìn)入蒸汽管道的蒸汽流變化量：為管道入口的蒸汽壓力變化量

：為鍋爐的蓄批熱系數(shù)

：為燃燒強(qiáng)度變化量：為燃料變化量管道蓄熱量為：

(2.6)：為進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流變化量：為蒸汽管道出口壓力變化量：為蒸汽管道蓄熱系數(shù)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型◆單元機(jī)組燃燒與傳熱過第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

蒸汽管道兩端的壓力降與管道蒸汽量之間的關(guān)系為：

(2.8)其中為蒸汽管道的阻力系數(shù),機(jī)前壓力與汽輪機(jī)進(jìn)汽量之間有以下關(guān)系

(2.11)汽輪機(jī)做功過程表達(dá)式：(2.16)單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性圖：圖2.2單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性結(jié)構(gòu)圖2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型蒸汽管道兩端的壓力降與管道第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

(2.19)其中，為鍋爐汽包壓力，；

為機(jī)組輸出的電功率，

為鍋爐汽包內(nèi)液體密度

為燃油調(diào)節(jié)閥開度為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度，為給水調(diào)節(jié)閥開度，

鍋爐汽包水位為蒸汽量為蒸汽消耗

單元機(jī)組典型動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型◆

Astrom燃油機(jī)組模型2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型(2.19)其中，為鍋爐第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

◆

線性多變量模型其中，為機(jī)組輸出實(shí)際功率(MW)；為機(jī)前壓力(MPa)；為鍋爐燃料指令為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度(%)200MW機(jī)組模型如下[77,78]；

；

300MW機(jī)組模型如下[77,78]

(2.20)2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型◆線性多變量模型其中第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

；

；

◆

Cheres模型圖2.4簡化的單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性結(jié)構(gòu)圖2022/11/23

控制理論與導(dǎo)航技術(shù)研究所第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型；；◆Chere第二章單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型

本章小結(jié)本章介紹的模型一是側(cè)重于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的簡化模型，一是側(cè)重于機(jī)理分析的模塊化模型，對于簡化模型結(jié)構(gòu)簡單，便于控制器設(shè)計(jì)和參數(shù)整定，由模型得到的控制器的形式也相對簡單，易于工程實(shí)現(xiàn)，從機(jī)組運(yùn)行和維護(hù)的角