灰色广义预测控制在工业锅炉自动控制系统中的应用研究

摘要

工业锅炉控制系统是一个复杂的时变动态过程，具有很强的非线性、紧耦合、大滞后、强干扰，传统的控制算法很难使之达到理想的控制效果和较高的自动投运率。本文采用广义预测控制(GPC)和具有比例积分结构的广义预测控制(PIGPC)及灰色广义预测控制(GGPC)分别对锅炉的汽包水位、燃烧系统进行有效的控制，并对系统的性能进行定量定性分析。仿真结果验证了它们具有鲁棒性好、跟踪快速和抑制干扰能力强等特点。因此应用先进控制算法对工业锅炉进行控制，获得了优良调节品质、提高了燃烧效率、实现了节约能源，不仅具有学术研究价值，而且具有显著的经济效益和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

创新点声明

1绪论

1.1锅炉控制研究的背景和意义

1.2国内外蒸汽锅炉控制的研究状况及其发展

1.2.1蒸汽锅炉控制策略的发展

1.2.2锅炉辅机的节能化运行

1.3本文要研究的主要内容

2预测控制的产生和应用

2.1预测控制的产生背景

2.2预测控制在国内外的发展和现状

2.3预测控制的基本原理

2.4预测自校正控制系统概述

2.5灰色广义预测控制的产生与特点

3广义预测控制基本原理及其应用

3.1 CARIMA模型描述

3.2加权广义预测自校正控制器

3.3具有比例积分结构的广义预测控制器(PIGPC)

3.3.1控制律设计

3.3.2控制律的简化实现

3.4预测自校正控制器的实现

3.4.1最小二乘法加时变遗忘因子的辨识方法

3.4.2自校正控制器的实现

3.5灰色广义预测控制模型

3.5.1单步多变量灰色广义预测控制算法

3.5.2多步多变量预测模型

3.6最优控制律

3.6.1单步多变量最优控制律

3.6.2多步多变量最优控制律

3.7自校正控制器

4灰色广义预测控制在锅炉自动控制系统中的应用研究

4.1锅炉工艺过程概述

4.2锅炉汽包水位控制系统

4.2.1汽包水位控制系统简介

4.2.2汽包水位被控对象的动态特性

4.2.3汽包水位控制系统结构

4.3锅炉汽包水位广义预测控制方案

4.3.1锅炉汽包水位的动态特性数学模型

4.3.2广义预测控制设计与算法

4.4锅炉过热蒸汽温度自动控制系统

4.4.1锅炉过热蒸汽温度控制系统对象特性

4.4.2锅炉过热蒸汽温度自动控制系统设计

4.5炉膛负压控制系统

4.6锅炉燃烧控制系统的任务

4.6.1锅炉燃烧系统控制方案

4.6.2锅炉燃烧控制系统的模型建立

5控制系统的性能分析

5.1概述

5.2广义预测控制的性能分析

5.2.1广义预测控制系统闭环传递函数

5.2.2广义预测控制的内模控制描述

5.3灰色广义预测控制的性能分析

5.3.1 GGPC的内模结构及其闭环系统特性

5.3.2模型匹配时GGPC系统的稳定性

5.3.3模型失配时GGPC系统的稳定鲁棒性

结论

攻读学位期间已发表的学位论文

致谢

参考文献