基于反步法的汽轮发电机组协调控制系统研究

摘要

汽轮发电机组协调控制系统是一个典型的非线性、时变、大迟延、强耦合系统。传统的控制策略难以满足电网对协调控制系统的设计要求和控制品质要求。本文对现有的汽轮发电机组典型模型作了总结。针对通用简化机、炉非线性模型-deMello模型，采用反步法，引入虚拟控制变量，逐步构造偏差信号的Lyapunov能量函数，设计出综合非线性控制器。该控制器保证了系统的稳定性，实现跟踪误差收敛于零，并使系统具有良好的动态性能。针对模型中的未知时间常数，引入自适应方法，设计了参数的自适应律，并将控制算法在Simulink平台上进行了仿真验证。最后在华电仿真机STAR90平台上针对鹤壁3期300MW机组模型进行了仿真试验。仿真结果表明基于反步法设计的控制器具有一定的理论意义和工程实用价值。

目录

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声明

第一章绪论

1.1选题的背景及意义

1.2汽轮发电机组协调控制系统概述

1.2.1汽轮发电机组协调控制模型的研究现状

1.2.2汽轮发电机组协调控制策略的研究现状

1.3非线性反步法的发展状况

1.4本文的主要工作及内容

第二章非线性反步设计方法

2.1 Lyapunov稳定性分析基础

2.1.1系统平衡状态以及稳定性定义

2.1.2 Lyapunov第二法

2.2基于反步法的控制器设计

2.3一类不确定非线性系统的自适应控制

2.4举例

2.5本章小结

第三章汽轮发电机组动态特性机理分析与模型简介

3.1汽轮发电机组数学模型机理分析

3.1.1炉内燃烧与传热过程

3.1.2管道传递过程

3.1.3汽轮机做功过程

3.2典型汽轮发电机组模型介绍

3.2.1线性多变量模型

3.2.2典型非线性简化模型

3.3本章小结

第四章汽轮发电机组协调控制系统的设计

4.1协调控制系统控制原理和结构

4.2模型已知条件下的协调控制系统反步法设计

4.2.1模型工作点的坐标变换

4.2.2控制器的设计(Ⅰ)

4.2.3控制器的设计(Ⅱ)

4.2.4仿真研究

4.3含有未知参数的协调控制系统自适应反步设计

4.3.1控制器Ⅰ的自适应反步设计

4.3.2控制器Ⅱ的自适应反步设计

4.3.3 MATLAB环境下的仿真试验

4.4本章小结

第五章基于STAR-90平台的协调控制系统仿真

5.1 STAR-90仿真支撑软件简介

5.2基于反步法设计的控制器在STAR-90仿真支撑软件的实现

5.2.1算法的建立

5.2.2模型模块的建立

5.2.3将模块与电厂模型模块连接调试

5.3试验操作流程

5.3仿真结果与分析

5.4本章小结

第六章结束语

参考文献

致 谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况