基于自适应遗传算法的离心压缩机模型参数辨识

摘要

离心式压缩机是工业生产中的关键设备，它具有排气压力高、输送流量小的优点，在航天、能源、化工及冶金等行业中发挥着十分重要的作用。为了适应循环经济发展的需要，合理利用钢铁冶炼过程中的富余煤气，节约能源，同时减少煤气放散带来的环境污染，宝钢投产建成兼具经济效益和社会效益的燃气—蒸汽联合循环发电工程。离心压缩机为燃气轮机提供高压煤气，是整个发电工艺流程的重要设备。针对实际生产过程中离心式压缩机系统的性能分析和研究，建立压缩机系统的机理模型是主要的技术手段，而结合系统的实际运行数据确定模型中的参数是一个亟待解决的问题。
　　本文以宝钢联合循环发电机组离心压缩机为对象，研究多级离心式压缩机模型参数辨识问题。通过分析离心压缩机的工作机理，利用压缩机对煤气做功过程中的能量守恒以及煤气质量守恒关系，建立离心压缩机的机理模型。结合现场大量实测数据，采用基于sigmoid函数的自适应遗传算法辨识机理模型中的四个非线性参数，得到离心压缩机的准确模型，并利用现场数据对所建立的模型与标准遗传算法和余弦改进型自适应遗传算法拟合效果进行了对比分析验证。仿真结果表明，基于sigmoid函数的自适应遗传算法收敛速度更快，稳定性更好，适合于处理传统搜索算法解决不好的复杂的和非线性问题，具有全局优化能力，且参数辨识后的模型输出与实际测量值的相对误差更小。模型验证结果表明，辨识后的参数能够准确反应离心式压缩机的实际工作特性，得到较高精度的模型。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 研究的历史及现状

1．2．1 压缩机概述

1．2．2 系统辨识的发展和现状

1．2．3 遗传算法的发展历程及国内外研究现状

1．2．4 遗传算法在系统辨识中的应用

1．3 本文研究内容和主要工作

第2章 离心压缩机工作机理分析

2．1 离心压缩机工作原理及性能描述

2．1．1 工作原理

2．1．2 主要性能描述

2．2 离心压缩机的性能曲线与工作点

2．2．1 离心压缩机性能曲线

2．2．2 离心压缩机工作点

2．3 离心压缩机模型的建立

2．3．1 单级离心压缩机模型

2．3．2 多级离心压缩机模型

2．4 模型参数的分析

2．5 本章小结

第3章 自适应遗传算法研究

3．1 遗传算法基本原理及特点

3．2 标准遗传算法基本步骤

3．3 自适应遗传算法

3．3．1 线性自适应遗传算法

3．3．2 余弦改进型的自适应遗传算法

3．3．3 基于sigmoid函数的自适应遗传算法

3．3．4 性能分析

3．4 本章小结

第4章 离心压缩机模型参数辨识

4．1 数据预处理

4．2 参数辨识的优化模型及算法流程

4．3 优化结果及模型验证

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的论文