基于多变量广义预测控制算法的两级过热汽温协调联动控制

大型火力发电机组过热汽温被控对象具有大迟延、大惯性、受干扰因素多以及不同负荷下的被控对象模型变化大等特性,同时面临着煤质多变、环境多变等各种复杂恶劣的工况,以传统PID控制和单变量广义预测控制为基础的汽温控制效果有限。利用递推最小二乘法（recursive least square,RLS）建立了过热汽温系统3个典型工况下的模型,并基于多变量广义预测控制构建了两级过热汽温联动控制优化策略,同时将该策略应用于某电厂330 MW亚临界机组。结果表明,无论是稳态工况还是复杂的变负荷工况,优化控制策略都能够很好地控制过热器出口汽温。     

基于多变量广义预测控制算法的脱硝优化研究及应用

大型火力发电机组脱硝系统被控对象具有大迟延、大惯性、受干扰因素多以及不同负荷下的被控对象模型变化大等特性，传统的PID控制不能满足控制要求。为解决这一问题，利用递推最小二乘法（recursive least square，RLS）建立了脱硝系统多变量模型，并基于多变量广义预测控制构建了脱硝系统优化控制策略，同时将该策略应用于某电厂330 MW亚临界机组。实践结果表明：无论是稳态工况还是复杂的变负荷工况，脱硝优化控制策略都能够很好地控制脱硝系统出口NO_x浓度，大大降低了NO_x浓度的波动，减少了尿素使用量，实现了脱硝系统稳定经济运行。     

基于间隙度量的多模型过热汽温预测控制

针对火电机组主汽温被控对象所具有的大惯性、大迟延以及其随机组负荷变化而发生的参数时变性,为解决传统串级控制方案在机组深度调峰情况下控制品质恶化的问题,提出了一种基于间隙度量的多模型过热汽温预测控制策略。引入间隙度量理论来确定各模型输出的权值。首先选取若干个典型工况设计局部预测控制器;再运用间隙度量理论,计算各个局部预测控制器的输出权值,进而加权求出控制器的输出值。仿真研究表明,该方法可以很好地应对机组负荷变化时被控对象参数变化的问题;与使用常规的串级控制以及单模型预测控制方案相比,主汽温的动态和稳态性能得到了改善。     

1000MW超超临界机组汽温多模型预测控制研究

针对电厂过热汽温对象大惯性、大滞后及参数随负荷变化显著的特点,利用非线性过程(线性不确定过程)在多个工作点上的线性化模型,把整个对象工作空间划分为若干子空间,而每个子空间可以找到一个较精确的固定模型,再通过加权子模型获得复杂对象的全局近似模型作为预测模型,然后采用线性优化或非线性优化方法计算预测控制器输出进行汽温控制,并给出具体的现场应用实施方案。实际仿真和应用结果证明无论对于稳态过程或负荷变化过程,过热汽温都能维持在要求的控制范围内,能够有效保证机组的安全经济运行。     

基于改进广义预测控制的过热蒸汽温度优化

为保证超(超)临界机组过热蒸汽温度控制品质良好,提出了基于改进粒子群算法的阶梯式广义预测控制方法.首先利用模拟退火算法避免了粒子群算法(PSO)易于陷入局部最优问题,然后将改进后的PSO算法引入广义预测控制(GPC)的滚动优化环节中.建立了锅炉过热汽温的阶梯式广义预测串级控制系统.仿真结果表明,在不同负荷以及变工况下,相比于串级PID和传统广义预测控制,所提出的控制策略使过热汽温控制系统表现出更好的给定值跟随性能、良好的抗干扰性及负荷适应性.     

外高桥1000MW超超临界机组闭环控制系统设计

外高桥1000MW超超临界机组是被控特性复杂多变且多变量相关的对象,协调控制系统采用负荷指令的静、动态前馈和汽轮机与锅炉间的解耦回路来保证控制品质;由于该机组锅炉为直流炉,燃水比既与负荷控制相关又与汽温控制密不可分,燃烧和给水控制系统采用以负荷指令为基础的比值控制加二者的解耦回路以基本保证燃水比;过热汽温控制采用以焓值调节器的指令修正给水流量指令来精确保证燃水比为主要手段,以喷水减温为辅助手段;Smith预估器被应用于过热、再热器喷水控制回路中,以解决汽温这种大迟延、大惯性对象的控制难题。     

660MW超临界机组过热汽温控制研究

根据超临界直流炉过热汽温控制的特点,设计基于被控对象特性的汽温控制系统。该系统采用控制中间点焓值调整燃水比和两回路喷水减温调节相结合实现过热汽温的控制。运行结果表明,在稳态和变负荷工况下,该汽温控制系统调节品质优良。     

330MW火电机组深度调峰下AGC控制优化研究及应用

深度调峰模式下负荷指令变化较频繁,且变化幅度较大,传统PID控制回路已难以快速响应、匹配深度调峰背景下的宽负荷段要求,导致单元机组协调控制系统多变量、强耦合、滞后大的缺点日益显现。针对单元机组协调控制对象存在多变量、强耦合的难题,建立基于多变量模型辨识技术的机组动态特性模型,优化机组主汽温控制策略,结合控制器实时挖掘计算并输出重要控制指令,最终实现机组的快速响应能力。     

基于串级PID的过热汽温多模型切换控制

提出了一种易于工程实现的过热汽温先进控制策略。在常规串级PID控制的基础上,设计了多模型切换控制方案,有效避免了单一控制模式不能适应系统工况变化的问题,另外,主调PID控制器的参数通过内模原理整定,较好地保留了内模控制器的特点,能够有效克服过热汽温对象的大迟延特性。所设计的控制系统已经成功应用于某电厂300MW机组,从投运效果看,当机组负荷大范围变化时,过热汽温仍能维持在正常范围内,保证了机组的安全经济运行。     

过热汽温自适应逆控制方案研究

针对火电厂锅炉过热汽温对象,将神经网络辨识技术和自适应逆控制技术相结合,提出了一种过热汽温自适应逆控制方案.该方案首先利用RBF神经网络在线辨识被控对象模型获得其Jacobian信息,在此基础上利用对角回归神经网络(DRNN)在线辨识获得被控对象的逆模型作为控制器,串联在控制对象前面构成自适应逆控制系统.通过对超临界600 MW机组过热汽温对象进行仿真研究表明,该控制方案能很好地适应过热汽温对象特性的变化,并且可以有效克服对象的大惯性和非线性,获得良好的控制品质.     

基于SIS平台的先进控制策略在汽温控制中的仿真及应用

提出了基于SIS平台的先进控制策略。以某电厂SIS系统为例,锅炉过热蒸汽温度作为研究对象,分不同的工况建立起不同的神经网络模型并采用不同的控制算法。仿真结果表明:分不同的工况建立的过热汽温神经网络动态模型,能够很好地预测对象的动态特性,基于神经网络模型的动态矩阵预测控制策略取得了优于传统PID的控制效果。     

约束预测控制在低氮燃烧机组过热蒸汽温度控制系统中的应用

针对某低氮燃烧机组运行过程产生的燃烧滞后、汽温波动大等问题,提出一种带有约束优化的预测控制算法,并将其应用到电厂过热蒸汽温度控制系统中,构成串级预测控制系统。仿真结果表明：带有约束的过热蒸汽温度串级预测控制系统的控制量能被有效控制在约束范围内,系统的抗干扰性和鲁棒性均优于常规PID控制系统,过热蒸汽温度控制品质得到很大提升。     

基于多模型切换的过热汽温广义预测控制

火电厂过热汽温对象具有时滞、惯性和参数时变的特性.固定参数常规PID控制器在对象特性发生变化后,控制品质会有所下降.基于多模型切换的过热汽温广义预测控制策略,对若干典型工况点下的固定模型设计子控制器,当系统工况发生变化后,通过有效的切换策略及时准确地切换到最适控制器.提出一种新的平滑切换方法,可有效抑制切换时对象出现的大幅扰动现象.仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

基于焓值控制的超临界机组给水控制策略优化与仿真研究

超临界机组中的控制技术是超临界发电技术中的重要一环,纯直流阶段的给水控制是超临界机组整个控制系统的核心之一。在传统给水控制系统的基础上,设计了以燃水比为基础,以控制住汽水分离器出口微过热蒸汽焓为目的的控制策略,进而达到控制给水量至合适值的目的,保证整个系统的平衡稳定。在机组变负荷工况下,将二者作为主控对象进行动态校正。仿真结果表明,优化控制策略之后的系统能将主蒸汽温度控制在可调范围之内,同时也保证了燃水比的精确性和快速性。     

基于内模原理电站锅炉汽温控制策略的工程应用

针对电站锅炉汽温被控对象大滞后、大惯性的特点，设计了一种新的基于内模控制原理的过热汽温控制策略。该控制策略已成功应用于徐州电厂6号机组670t／h超高压锅炉，现场调试和机组运行结果表明，这种基于内模控制原理的控制策略具有结构简单、在线调整参数少、可以明显提高控制回路的鲁棒性及抗干扰能力。现场试验结果表明，与传统串级比例-积分-微分（PID）调节方案相比，无论对于稳态过程或动态过程，新控制策略的调节品质均有明显提高。     

基于间接能量平衡的锅炉汽温GPC-PID串级控制

针对电站锅炉汽温对象由于存在大惯性、大时滞、非线性和难以建立精确模型,使得传统串级PID控制算法在满足AGC负荷响应快速性和准确性方面存在较大不足等问题,基于直接能量平衡思想,提出一种间接能量平衡法(IEBM)。通过IEBM构造并预测整定出反映变负荷工况的导前汽温设定值,把原串级控制系统中副控制器的随动控制功能改变为定值控制,从而达到间接控制锅炉主汽温和再热汽温的目的。由于系统能及时"预测"到汽温迟延受不同负荷的影响,导前汽温成为控制的主体,采用广义预测控制策略(GPC),而主回路仍然采用PID控制器,构成新型基于多模型RBF神经网络离线辨识的IEBM-GPC-PID串级控制系统。经现场实测数据仿真结果表明,提出的方法能够明显地提升汽温的控制效果,改善控制系统的鲁棒性。     

解耦二自由度控制策略在过热汽温串级控制中的应用

在串级控制中,由于内环的抗干扰控制器和外环的跟踪设定点控制器存在着耦合关系,因此在设计过程中不能对它们进行单独地设计,在工程应用中,常常会因为一个控制器的设计不当,而导致系统的重复设计。本文针对这一问题,采用了一种基于内模控制原理的二自由度的控制结构,该设计方案可以将控制系统的设定点响应与内环的抗干扰作用解耦。结合H2范数的性能指标设计了与控制方案结构相对应的设定点跟踪控制器和内环抗干扰控制器,每个控制器都可以单独地进行参数调整。火电厂中过热汽温系统是一类大滞后、大惯性的控制问题,在实践中大都采用串级的控制方式。在本文中将解耦二自由度串级控制策略应用到过热汽温控制中。从仿真结果来看,无论是系统跟踪设定点能力还是系统的抗干扰能力都得到了很大的改善。     

基于模糊自适应内模控制的主蒸汽温度控制系统研究

采用一阶时滞模型作为主蒸汽温度广义被控对象模型,设计基于模糊自适应内模控制的主蒸汽温度控制系统。在不同典型工况辨识得到不同对象模型参数,根据模型参数和模糊自适应规则自动整定控制器参数。对所设计的控制系统进行仿真和实际应用。结果表明,在外部扰动或模型不能准确匹配及不同工况运行时,此控制策略较传统串级PID控制和Smith预估控制具有更好的控制品质。