火电机组再热汽温多模型约束预测控制方法及工程实现研究

摘要

火电机组再热汽温控制系统在机组运行中占据着重要地位，其控制性能将直接影响机组的安全运行和经济性。但是再热汽温系统是一个大滞后、参数时变的复杂非线性系统，采用传统的控制策略往往难以取得令人满意的控制效果，需要研究新的控制策略。
　　预测控制能较好地处理对象的大滞后特性，并且在约束求解和多变量控制领域有方便地应用。由于对象模型的频率响应特性对控制性能有重要影响，可以采用频域中的渐进辨识方法辨识再热汽温对象模型以用于预测控制。又由于再热汽温系统在全工况运行时具有较强的非线性，可以用多模型方法对预测控制进行改进。
　　本文根据火电机组再热汽温对象特性和运行要求，研究适用的多模型约束预测控制算法，主要研究内容包括:
　　1、基于现场运行数据，利用渐进辨识方法，建立了多个负荷点处的再热汽温动态数学模型。根据对象的非线性特性，研究了再热汽温对象典型工况下的多模型划分;然后根据某电厂的运行数据，用渐进辨识法分别辨识了再热汽温系统在多个负荷点处的导前区、惰性区、以及挡板对象模型。
　　2、提出了一种带减温水量目标值的再热汽温多模型约束预测控制方法。该方法通过在优化性能指标中引入减温水量目标值，可以实现稳态时减少减温水投入的目的。此外，研究了多变量串级控制系统的约束求解方法，分别推导了采用求导和二次规划两种两种求解方法的计算公式，并加入了可测扰动前馈控制和不可测扰动补偿，抑制扰动对控制性能的影响;最后通过仿真实验验证了该方法的优越性。
　　3、研究了再热汽温多模型约束预测控制方法的工程化方法，完成了优化控制系统的软件开发。包括:软件整体架构设计和编程技术优化、系统通信实现、DCS组态逻辑修改、控制器无扰切换、阀门非线性补偿等内容，为下一步工程应用打下了良好基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 渐进辨识方法研究现状

1．3 多模型方法和预测控制方法研究现状

1．3．1 多模型方法研究现状

1．3．2 预测控制方法研究现状

1．4 再热汽温控制方法研究现状

1．5 本文主要研究内容

第二章 基于渐进辨识法的再热汽温多模型辨识方法研究

2．1 引言

2．2 渐进理论

2．2．1 信号谱

2．2．2 渐进理论

2．3 再热汽温系统多模型渐进辨识方法

2．3．1 渐进辨识法的参数估计

2．3．2 渐进辨识法的结构选择

2．3．3 渐进辨识法的模型检验

2．3．4 再热汽温系统结构介绍及多模型划分

2．4 基于渐进辨识方法的再热汽温对象多模型辨识

2．4．1 开环对象渐进辨识方法仿真研究

2．4．2 闭环对象渐进辨识方法仿真研究

2．4．3 现场闭环数据再热汽温导前区渐进辨识

2．4．4 现场闭环数据再热汽温惰性区渐进辨识

2．4．5 现场闭环数据挡板对象渐进辨识

2．5 本章小结

第三章 基于多模型约束预测控制的再热汽温优化控制方法研究

3．1 引言

3．2 基于多模型约束预测控制的再热汽温优化控制方法

3．2．1 再热汽温多模型约束预测控制系统结构

3．2．2 带减温水目标值的再热汽温多模型约束预测控制方法

3．2．3 再热汽温多模型约束预测控制方法的实现

3．3 再热汽温优化控制方法仿真研究

3．3．1 两种约束求解方法对比

3．3．2 带减温水目标值DMC和传统DMC对比

3．3．3 减温水目标值约束撤销实验

3．3．4 减温水通道抗积分饱和实验

3．3．5 不可测扰动补偿控制器实验

3．3．6 控制器参数设置

3．4 本章小结

第四章 再热汽温多模型约束预测控制方法的工程化研究

4．1 引言

4．2 再热汽温多模型约束预测控制软件编写

4．2．1 阀门非线性补偿

4．2．2 控制软件结构及算法编程技术

4．2．3 再热汽温控制软件的通信实现

4．2．4 DCS系统组态图修改

4．2．5 控制软件相关配置文件介绍

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文主要工作内容

5．2 今后工作展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目