无模型控制方法及其在过热汽温控制系统中的应用

摘要

随着电力系统的发展，超临界机组已经成为我国电力行业的主力机组，而超临界机组的直流运行特性、变参数的运行方式，与亚临界汽包炉相比在动态特性及控制上都具有很大的特殊性。本文以某600MW超临界直流炉为研究对象，建立兼顾仿真精度要求和控制系统设计要求的汽水系统模型，并采用先进的无模型控制算法进行过热汽温控制系统的设计。本文具体研究内容如下： （1）采用Lagrange流体质点追踪方法建立了受热面的分布参数模型；补充锅炉系统其它部分的仿真模型，主要包括汽水分离器、喷水减温器等环节的仿真模块，构成锅炉本体仿真模型：对已建立的仿真模型作75％－BMCR和100％－BMCR两种典型工况下的动态特性实验，并建立基于实验结果的汽温对象传递函数模型，为进一步开展过热汽温控制系统的设计奠定基础。 （2）详细介绍迭代反馈整定方法（Iterative Feedback Tuning）的理论，结合已建立的过热汽温对象的模型，设计基于IFT的二自由度PID过热汽温控制系统，并和常规整定方法作比较。 （3）详细介绍虚拟参考反馈整定方法（Virtual Reference Feedback Tuning）的理论，结合己建立的过热汽温对象的模型，设计基于VRFT的二自由度PID过热汽温控制系统，并和常规整定方法作比较。 （4）总结无模型控制算法的特点及优点，比较迭代反馈整定方法（IFT）和虚拟参考反馈整定方法（VRFT）之间的区别与联系。探讨无模型控制方法在热工过程实际工程中应用的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 锅炉汽水系统建模和控制的相关研究现状

1.2.1 锅炉汽水系统建模研究的相关现状

1.2.2 锅炉过热汽温控制研究的相关现状

1.3 无模型控制方法研究的相关现状

1.3.1.迭代反馈整定算法(IFT)研究的相关现状

1.3.2.虚拟参考反馈整定算法(VRFT)研究的相关现状

1.4 本文的研究方案和主要内容

参考文献

第二章 超临界直流炉汽水系统的建模与分析

主要符号说明表

2.1 引言

2.2 受热面的分布参数模型

2.2.1 基本物理方程

2.2.2 汽水系统单相受热面的分布参数模型

2.2.3 双相受热面的分布参数模型

2.2.4 受热面动态计算的统一方程

2.3 蒸汽发生器的数学模型

2.3.1 相变点位置的计算及划分汽水区域的标准

2.3.2 蒸汽发生器的数学模型

2.4 汽水分离器的数学模型

2.5 喷水减温器的数学模型

2.6 炉膛传热模型

2.7.水和水蒸汽状态方程

2.8.汽温对象的辨识及验证

2.8.1 传递函数辨识方法

2.8.2 传递函数辨识结果验证

2.9.本章小结

参考文献

第三章 迭代反馈整定方法在过热汽温控制系统中的应用

3.1 引言

3.2 迭代反馈整定方法的基本原理

3.2.1 迭代反馈整定方法的设计指标及其最小化

3.2.2 梯度信号的无偏估计

3.2.3 迭代反馈整定算法的总结及收敛性证明

3.3 仿真实例

3.4 迭代反馈整定方法在过热汽温控制系统中的应用仿真研究

3.4.1 75%—BMCR的仿真试验

3.4.2 100%—BMCR的仿真试验

3.5 本章小结

参考文献

第四章 虚拟参考反馈整定方法在过热汽温控制系统中的应用

4.1 引言

4.2 虚拟参考反馈整定的基本框架结构

4.2.1 虚拟参考设计的基本思想

4.2.2 仿真实例

4.3 滤波器的设计及作用

4.3.1 滤波器的选择

4.3.2 滤波器的分析

4.3.3 仿真实例

4.4 有噪声情况下VRFT方法的性能

4.4.1 辅助变量的选择

4.4.2 有噪声情况下VRFT算法步骤

4.5 VRFT方法在过热汽温控制系统中的应用仿真研究

4.6 本章小结

参考文献

第五章 结束语

致谢

作者在硕士研究生期间撰写和发表的论文