两种过热汽温预测控制方法的性能对比分析

文章选取过热汽温作为被控对象,采用DMC和GPC两种典型预测控制算法分别对其进行控制。首先简单地叙述了这两种算法的原理,然后利用MATLAB软件编写程序进行仿真。根据仿真结果,讨论了各控制参数对系统的影响,并且对DMC和GPC在模型失配时系统鲁棒性进行了比较。结果表明,增益失配比例在一定范围内,GPC可以迅速使系统达到平衡;在时间常数失配的情况下,DMC比GPC具有更好的适应性。     

多模型DMC算法的模块化设计与应用研究

多模型DMC算法应用到热工优化控制平台中具有很大的现实意义。在对热工优化控制平台和多模型DMC算法介绍的基础上完成多模型DMC算法的模块化过程,即将多模型DMC算法封装成高级算法模块。模块化过程的关键技术包括采样文件管理、采样状态刷新、上下位数据交互以及中间点进入数据库的实现。最后,选取一个非线性热工对象,在优化控制平台中调试发现多模型DMC算法模块相对于PID模块取得更好的控制效果。     

提高Smith预测控制系统鲁棒性的方法研究

针对热工过程控制中存在的大惯性、大迟延 ,采用Smith预测控制解决此类问题。针对实际过程中经常出现的模型失配现象 ,提出一种改进型Smith预测控制结构并采用ITAE准则优化控制器参数 ,它能很好的避免传统Smith预测控制的缺点。此方法适用于火电厂主蒸汽压力控制系统 ,仿真结果证明该算法具有良好的控制品质和鲁棒性能。     

积分对象模型预测控制研究

预测控制系统存在响应时间较大或者包含积分环节的非自衡对象系统时，为改善控制效果，需要加大预测时域，由于优化存在于预测时域中，数值求解过程可能随着预测时域过长陷入病态。为此，提出一种指数加权的渐进稳定优化策略。首先，对状态空间模型重构以嵌入积分作用简化反馈校正环节，同时引入Laguerre函数进一步提升MPC执行效率；然后，在预测控制设计中使用指数加权将模型特征值规定在单位圆内，保证模型的稳定；最后，通过修改权重矩阵实现长预测时域优化控制的闭环渐近稳定性。对包含积分对象的单变量及多变量系统进行仿真验证，仿真结果表明：提出的MPC算法可有效避免数值解病态，同时提升系统的动态及稳态性能。     

基于状态等式约束的DMC算法研究

动态矩阵控制（DMC）是模型预测控制的一种典型算法,它以被控对象的单位阶跃响应为预测和控制的模型,通过在线滚动优化和反馈校正来实施优化控制。对于存在状态等式约束的线性系统,该文在解决系统状态重构问题时构造了一种新的状态观测器-投影卡尔曼滤波器,使系统的状态更好地符合约束条件,增强系统的稳定性。Matlab仿真结果证明了其优越性。     

无差拍优化T型三电平APF模型预测电流控制

为实现T型三电平有源电力滤波器(APF)的高性能电流跟踪控制及其鲁棒性,提出了一种无差拍优化有限集模型预测控制(FCS-MPC)算法,并设计了滤波电感在线观测器。首先,为降低滚动优化过程的运算量,提出了一种基于谐波电流无差拍预测的电压矢量控制集简化方法,减少了每个控制周期内迭代计算的次数。然后,为降低电感参数失配对FCS-MPC算法性能的影响,设计了一种电感观测器完成参数的在线修正。最后,通过仿真对所提算法完成验证。仿真结果表明,所提算法不仅保持了传统FCS-MPC优越的动静态响应性能,同时显著减少了数字实现的运算量,提升了参数失配时控制系统的鲁棒性。     

电炉温度的递推子空间自适应预测控制方法

为解决预测控制中遇到的被控对象的不确定性及模型失配等问题,提出了一种基于遗忘因子的递推子空间自适应预测控制策略.同时结合子空间辨识与广义预测方法,形成了完全数据驱动预测控制器,为了提高递推子空间算法的实时计算效率还采用了Givens旋转方法,只更新受影响的列而不是整个矩阵,避免了在每一步都要进行QR分解.通过这种优化策略,在很大程度上节约了计算时间.最后利用电炉模型进行了仿真实验,验证了设计方法的有效性.     

基于等效采样的TIADC通道失配校准方法

本文针对TIADC(时域交替模数转换器)的通道失配校准存在过程复杂、计算量大的问题,设计了一种高效的通道失配校准方法。基于等效采样原理,将单个ADC多个周期的采样数据重叠显示在一个周期内,通过比较各个ADC重叠波形的平均值、幅值范围和相位,即可实现同时校准偏移失配、增益失配和时间失配,免除了频域转换或正弦拟合等步骤。仿真和实际测试结果表明,本文方法能准确测量上述失配误差,在显著提升TIADC性能的同时,能有效降低校准的复杂性,减小运算量。     

多变量DMC预测控制算法在热工系统控制中的应用研究

针对复杂热工系统多变量、强耦合的特点,介绍了多变量的动态矩阵控制(DMC)算法用于热工系统控制的实现步骤,提出了DMC控制器参数自整定方法.将DMC控制器应用于中储式钢球磨煤机(球磨机)制粉系统进行的仿真表明,该控制方法具有较好的解耦性能,提高了过程控制的品质.     

基于动态矩阵控制的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化策略

为了提高拓展移相控制的双有源桥（DAB）DC-DC变换器的电压动态响应性能,降低系统的电流应力,利用使电流应力最小的优化相移角与输出电压之间的关系,提出了一种将电压动态矩阵控制(DMC) 算法与变换器电流应力优化方法相结合的控制算法,并从预测模型、滚动优化、反馈校正三个环节详细介绍了DAB的DMC电压预测控制的具体实现过程,最后,将所提出的控制方法与电压闭环PI控制的拓展移相电流应力优化算法进行仿真比较,仿真结果表明：该方法不仅减小了电流应力,而且在变换器启动阶段以及负载突变时,大大改善了变换器的电压动态响应性能。     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能。以某660MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强。     

采用二次DFT的高精度介损数字测量方法

为了减小离散傅立叶变换(DFT)算法用于介损测量中出现非同步采样造成的误差,提出了一种改进的算法。在等时间间隔采样的条件下,先使用一次DFT计算出实际的工频周期,修正每个工频周期的实际采样点数,使之满足同步采样条件,再采用二次DFT求出介质损耗角。通过软件仿真,在考虑电网频率波动和谐波含量变化的情况下,模拟采用不同的采样模数转换(A/D)分辩率和采样频率,对该改进算法与传统DFT算法进行分析比较,证明了该改进算法在计算精度、算法稳定性方面大大提高。根据仿真结果,对采用该改进算法的介损测量设备的硬件选型提出了建议,并给出了相应的A/D分辨率、采样频率的建议值。     

永磁同步电机改进型电流预测控制策略研究

为了提高永磁同步电机电流预测控制的鲁棒性,研究了一种改进型电流预测控制算法。该算法以定子电流预测值与采样值之间的偏差作为补偿依据,引入的电流预测补偿因子可以实时对电机定子期望参考电压进行偏差修正,补偿项使反馈电流跟踪给定值,实现了下一个控制周期结束时电流误差为零的目标。改进后的电流预测控制策略能有效抑制电机参数失配带来的系统不稳定问题,增强了传统电流预测控制策略的鲁棒性,仿真和实验结果分析了该算法的有效性和可行性。     

采用定子电流与扰动观测的永磁同步电机改进预测电流控制

提出了一种采用定子电流和扰动观测补偿的改进预测电流控制(PCC)算法。理论上永磁同步电机PCC具有优异的控制性能,但现实系统中离散采样延时与电磁参数时变等问题使得原理上基于模型的预测电流控制器的控制品质严重恶化。设计了龙伯格(Luenberger)状态观测器实现对定子电流与参数扰动的观测,并应用于补偿和改进经典的无差拍预测电流控制器。将观测到的当前时刻的定子电流替代当前时刻的采样电流用于反馈控制,以补偿采样延时;运行过程中电磁参数的变化使得模型参数失配,其影响以电压扰动的形式被观测出来,并补偿到预测控制输出的电压指令中。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

基于前馈有约束DMC的锅炉烟气脱硝控制系统设计

针对固定摩尔比脱硝控制策略动态过程控制效果差和鲁棒性差的问题,提出了采用动态矩阵预测控制(DMC)算法与前馈控制结构相结合的方法优化该脱硝控制策略。同时,为了提高DMC算法的运算效率,采用集结策略设计动态矩阵预测控制简化算法,并采用粒子群算法进行控制量约束的设计,将预测算法的输出限制在有实际意义的范围内。最后,将优化后的脱硝控制算法应用到电厂锅炉烟气脱硝控制系统中。实践结果表明,优化后的脱硝控制系统响应速度快、鲁棒性强、抗干扰性强,控制效果显著提升。     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动.态矩阵预测(DMC)拄制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出.根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能.以某660 MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强.     

永磁同步电机多步模型预测电流控制成本函数优化计算研究

针对表贴式永磁同步电机(PMSM)多步模型预测电流控制过程中运算量大的问题,提出一种成本函数优化计算的多步模型预测控制。成本函数优化计算采用事件触发机制,通过设置成本函数阈值动态精简多步预测的运算量。仿真结果表明：成本函数优化计算的多步模型预测电流控制性能良好,与传统方法完全等价,控制效果相当。基于STM32H743单片机平台,优化方法和传统方法单控制周期执行时间。试验结果表明：对于多步预测,优化算法可减少单控制周期执行时间,两步预测减小至77.71%,三步预测减小至53.95%,四步预测减小至39.76%,五步预测减少至33.48%,在控制性能与传统方法相当的条件下,提高系统实时性能。     

简化的DMC-PID串级控制及其在汽温系统中的应用

DMC控制(动态矩阵控制)中控制量的计算涉及到矩阵的求逆，计算量较大。提出了一种SDMC(简化的DMC算法)，并且与串级控制相结合，形成SDMC—PID控制策略。应用于电厂过热汽温系统仿真研究表明，该方案使控制系统具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能，提高了系统的动静态性能指标。     

改进的时域同步插值算法在基于TDA谐波和间谐波测量中的应用

时域同步插值可以解决非同步采样下多周期FFT谐波与间谐波测量的精度问题,但多周期窗口化会引起插值点跑位且插值计算量较大.文中提出了一种改进的时域同步插值算法,通过计算理想插值点的跑位数来确定其对应插值区间,并对相应的步长比例因子进行修正,解决了跑位问题;采用递推的方法求解步长比例因子,减少了插值运算量.仿真结果表明,该算法结合时域平均(TDA)运用于谐波和间谐波测量,非同步采样情况下仍有着较高的精度.     

永磁同步电机模型预测电流控制比较研究

对永磁同步电机的3种模型预测电流控制方案进行了比较研究。传统模型预测电流控制策略在单个采样周期中输出一个电压矢量,选择使价值函数最小的电压矢量输出。双矢量模型预测电流控制策略在单个采样周期中输出2个电压矢量,并分别计算2个电压矢量的作用时间,使输出电压矢量与期望电压矢量更加接近。三矢量模型预测电流控制策略在单个采样周期中输出2个有效电压矢量和一个零矢量,扩大备选电压矢量的覆盖范围,减小电流脉动。为了比较3种控制策略的动、静态性能,进行了对比仿真分析。仿真结果表明,多矢量模型预测电流控制具有良好的动静态性能,与传统模型预测电流控制相比,能有效地减小电流脉动。