预整定自适应PID控制在350MW超临界机组给水控制系统中的应用

摘要

为了满足不断增长的电力需求，伴随着能源和环保压力的不断增大，我国的火电机组建设向大容量、高参数的大型机组的发展转变。20世纪80年代以来，我国开始引进亚临界火电机组技术，虽在机组技术的消化、吸收、运用、改进方面取得一定的成绩，并广泛推广300MW、600MW的亚临界火电机组，使其成为我国火力发电厂的主力发电设备，但该机组仍然存在能耗高和污染环境这两大突出缺点。这两大缺点十分突出，成为制约我国电力工业发展的突出矛盾。因此，学习掌握国内、国外在本专业领域的先进技术，研究并制造超临界、超超临界火电机组，成为提高火电机组的热效率，实现节能降耗和改善环保状况的必由之路。
　　作为调节锅炉给水流量功能的锅炉给水控制系统，是火力发电厂单元机组控制系统中较为重要的环节之一，该控制系统性能水平的高低直接影响机组能否安全、稳定、经济运行。近年来，随着机组容量的不断增大，来自锅炉受热面产生的热负荷也随之不断提高，因而给水的系统对锅炉负荷的影响不断增加，系统动态特性变化幅度也随之增加。然而锅炉作为一种动态特性存有较大时变且内部存在较多非线性变量的特点，决定了当对其进行建模时，难以建立精确的模型，因而在控制方法的选择上存在着诸多的困难，特别是利用传统控制方法。首先，在对控制器进行参数整定时就要耗费大量的人力、时间成本；其次，因被控对象存在较大的时变性，有时系统表现为非线性，更有甚者控制设备会发生变化，为了适应上述特性，在给水控制过程中必须高频地对控制器比较带进行切换操作，但即使如此操作，采用常规控制方法的给水控制系统也难以实现理想的控制效果。因此，一种算法简单、鲁棒性强，同时能够进对控制器的参数自整定的控制方法亟需被提出。
　　本文在超临界锅炉给水控制对象中引入自适应PID控制器，作者在机组调试过程中，设计了自适应PID模型，并进行仿真实验，应用到超临界机组的调试中，进行了参数整定，投入自动。若使用传统方法对经典PID控制器参数整定，其方法为首先获取控制对象的数学模型，然后依照具体整定原则来确定PID参数。然而在实际工控领域中，被控过程原理复杂，不同于理论模型，实际存在高度非线性、时变不确定性和纯滞后等等特点。因此在实际控制中，一种不仅不用依赖数学建模就能进行PID参数整定，并且能够实时在线调整PID参数的方法成为可以满足实时控制的新需求。自适应PID控制是解决这一问题的有效途径。自适应PID控制顾名思义，同时整合了自适应控制和常规 PID控制的优点。首先，从自适应控制的角度来看，其优点在于可以自动识别被控过程参数、自动整定控制器参数、自动适应被控过程参数的变化等；其次，从常规PID控制的角度来讲，其优点在于结构简单、鲁棒性好、可靠性强，且为工程调试人员所熟知。上述描叙的优点，使得自适应PID控制成为工控领域令学者和工程师满意的控制装置，是该领域研究的热点和发展方向。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究现状及发展动态分析

1.2.1 超临界给水控制系统

1.2.2 预整定自适应PID控制算法

1.3 课题研究的内容

第2章 超临界直流炉给水系统

2.1 超临界直流锅炉

2.2 给水系统的组成

2.3 给水控制系统的控制任务

第3章 给水控制方案

3.1 负荷小于30%时的控制

3.1.1 三冲量控制

3.1.2 双冲量控制

3.1.3 单冲量控制（即为控制储水箱水位）

3.2 负荷大于30%时的控制

3.2.1 中间点温度控制

3.2.2 中间点焓控制

第4章 预整定自适应PID

4.1 PID控制器参数预整定

4.1.1 PID控制算法

4.1.2 PID控制算法分类及特点

4.1.3 PID控制算法的改进

4.1.4 控制器参数对系统性能的影响

4.1.5 PID控制器参数的整定方法

4.2 预整定自适应PID

4.2.1 PID控制器参数的经验整定方法

4.3 控制方案

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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