分布式预测控制及其在火电厂中的应用

摘要

本文主要研究了基于状态空间模型的分布式预测控制理论以及在火电厂多变量控制系统中的应用问题。首先，基于预测控制(MPC)理论，本文对基于状态空间模型的预测控制进行了阐述，并系统论述了分布式预测控制的算法理论。该方法可以有效的简化集中预测控制的难度，同时又充分利用预测控制的模型要求低、综合控制效果好、计算机在线运算方便的特点。其次，本文针对实际工业系统状态变量的难以测量甚至不可测问题，对算法进行了改进，建立以历史时刻输入和输出为状态变量的新模型，该改进措施替代了状态观测器的作用，确保了系统在优化控制过程中得到准确的状态变量值，并且研究了无约束问题中，预测控制器的解析表达。最后，文章针对火电厂多变量控制系统:锅炉—汽轮机协调控制系统(CCS)和循环流化床(CFB)锅炉燃烧系统进行了基于状态空间模型的分布式预测控制器设计。这两个火电厂的工业系统也分别代表了两种典型的多变量控制问题难点，前者子系统之间动态特性相差很大，后者变量之间耦合严重。本文将该方法运用到了这两个系统的控制器设计中，并取得了良好的控制效果，证明了算法的有效性和优越性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究现状

1．2．1 分布式预测控制

1．2．2 火电厂控制协调控制

1．2．3 火电厂循环流化床锅炉燃烧控制

1．3 本文主要研究内容

第2章 基于状态空间模型的分布式预测控制

2．1 引言

2．2 基于状态空间模型的预测控制

2．2．1 状态空间模型

2．2．2 预测控制滚动优化求解过程

2．3 基于系统状态空间模型的分布式预测控制

2．4 本章小结

第3章 DMPC在锅炉汽机协调控制系统应用

3．1 锅炉汽机协调系统建模

3．1．1 单元机组动态模型分析

3．1．2 单元机组燃烧与传热过程

3．1．3 汽轮机做功过程

3．2 锅炉—汽轮机协调控制线性系统仿真

3．3 锅炉—汽轮机协调控制非线性系统仿真

3．4 本章小结

第4章 DMPC在循环流化床锅炉燃烧系统中的应用

4．1 循环流化床锅炉的建模

4．2 基于状态空间的分布式预测控制的算法改进

4．3 循环流化床锅炉燃烧系统控制仿真

4．4 本章小结

第5章 结论和展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢