预测函数控制在热工自动控制系统中的应用

摘要

目前火电厂的单元机组都朝着大容量、高参数方向发展，对热工自动化水平提出了越来越高的要求。为了保证生产的安全性和经济性，对在热工自动控制系统中应用的先进控制策略进行深入研究是必要的。模型预测控制作为一种先进的控制策略，因为其控制效果比较好，抗干扰性和鲁棒性强，目前应用得范围最广，实用价值最高。随着研究不断深入，现在已经有第三代模型预测控制，被称为预测函数控制。预测函数控制除了保持了模型预测控制的基本特征，还有其独特性，即结构化控制输入，这不仅解决了不明确的控制输入的影响问题，减少了算法的在线计算量，提高了算法的实时性，而且具有很强的应用价值。
　　本文对针对预测函数控制算法进行了深入地研究。首先，对单变量预测函数控制算法原理进行推导，对其闭环性能和稳定性、鲁棒性进行分析。然后，研究了带延迟的单变量被控对象的预测函数算法，并对直流锅炉中间点焓值的控制进行仿真应用；再对无自平衡的单变量被控对象，基于阶跃响模型推导出新的预测函数控制算法，并在汽包锅炉的给水控制中进行仿真应用。最后，推导出基于状态空间模型的多变量预测函数控制算法，并且成功地在协调控制系统中进行仿真验证。通过上述研究，验证了预测函数控制算法在热工自动控制中的可行性和优越性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的及意义

1.2 研究现状和发展方向

1.2.1 基于模型的预测函数控制

1.2.2 多变量系统的预测函数控制

1.2.3 其他先进预测函数控制

1.3 研究主要内容

第2章 预测函数的基本原理

2.1 预测函数的基本原理

2.1.1 基函数选择

2.1.2 参考轨迹

2.1.3 预测模型

2.1.4 反馈矫正

2.1.5 滚动优化

2.2 预测函数的控制性能分析

2.2.1 预测函数控制系统的稳定性和鲁棒性分析

2.2.2 预测函数参数的选择

2.3 本章总结

第3章 单变量预测函数控制算法研究

3.1 带时滞的PFC控制

3.1.1 带时滞的PFC控制算法原理

3.1.2 带时滞对象的PFC仿真应用

3.2 一类非自衡被控对象的PFC控制

3.2.1 非自衡被控对象的PFC控制的原理

3.2.2 非自衡被控对象的PFC的应用

3.3 本章总结

第4章 多变量PFC控制算法研究

4.1 基于状态空间模型的多变量PFC算法原理

4.2 PFC在单元机组协调控制中的仿真研究

4.2.1 单元机组协调控制系统

4.2.2 带前馈的预测函数控制

4.2.3 多变量PFC的应用

4.3 本章小结

第5章 结论和展望

参考文献

读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢