电站锅炉过热蒸汽温度的多模型LQR控制

摘要

近年来，线性二次型调节器(LQR)已经被众多国内外学者广泛的研究与应用。在火力发电厂单元机组控制系统中，过热蒸汽温度是整个火电机组中的最高温度，过热蒸汽温度的控制性能直接影响着整个控制系统的运行安全和生产效率。目前，在火电机组中最常用的过热蒸汽温度控制方法是基于常规PID的串级控制系统，但是火电厂过热蒸汽温度系统具有大滞后、大惯性以及动态特性随机组负荷变化的不确定性等特性，这就大大增加了过热汽温系统控制的难度。常规的PID串级控制方法难以取得令人满意的控制效果。
　　本文首先介绍了过热蒸汽温度控制的意义和重要性以及对过热蒸汽温度系统控制的研究现状。然后介绍了线性二次型调节器控制原理和设计方法以及LQR控制的性能分析。对LQR控制器中加权矩阵的作用进行分析研究并采用遗传算法对加权矩阵Q和R参数进行全局范围内寻优处理，以获得更优的LQR控制器参数。本文根据过热汽温随负荷变化所呈现出的静态特性，建立了典型负荷工况下过热蒸汽系统数学模型，并在此基础上引入多模型控制系统，介绍多模型控制方法及原理。利用多模型LQR控制策略，对升负荷过程中过热汽温的动态特性数学模型进行设计与仿真试验。仿真结果表明：多模型线性二次型调节器控制方法对过热蒸汽温度的控制取得了很好的控制效果，改善了过热汽温的动态特性并且具有较好的鲁棒性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 过热蒸汽温度控制的意义和重要性

1.2 过热蒸汽温度系统的特性

1.3过热蒸汽温度控制的现状

1.4 本文的主要内容

第二章 控制系统的LQ R设计与性能分析

2.1 LQR系统的基本理论及稳定性

2.2 LQR系统的鲁棒性

2.3 LQR系统的容错性

2.4 跟踪问题的LQR设计

2.5 本章小结

第三章 LQR加权矩阵的遗传算法优化设计

3.1加权矩阵Q和R的选择

3.2 LQR加权矩阵的选取对控制性能的影响

3.3 遗传算法

3.4 基于遗传算法优化LQR加权矩阵

3.5 本章小结

第四章 过热蒸汽温度的多模型LQR控制系统设计与仿真研究

4.1 多模型控制

4.2 多模型建模过程

4.3 多模型LQR控制系统的设计

4.4 基于多模型LQR控制的过热蒸汽温度系统仿真研究

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢