多变量时滞过程的解耦内模控制及应用

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于内模控制结构提出了一种解析解耦内模控制器矩阵的设计方法,该方法设计的内模控制器同时具有解耦器和控制器的作用。其优点是能够实现标称系统输出响应之间的近似或完全解耦,且用遗传算法对于解析模型进行降阶或近似处理,从而简化了推导解耦控制器矩阵的运算量;并可以通过调整内模控制器的滤波器时间常数来补偿被控过程的模型不确定性所导致的控制品质下降。用该方法对国产200MW火电机组带汽—汽换换热器的多变量强耦合再热汽温控制系统进行了控制系统的设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。并且在过程模型和过程失配时显示了较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

过热汽温多模型预测控制的现场应用

为了改善传统比例-积分-微分控制器(PID)控制不能适应工况变化的情形,该文将多模型预测控制(MMPC)应用于某300MW火电机组的过热汽温控制。为了避免模型切换造成的控制信号振荡,采用线性加权的方式获得平滑的控制输出。通过现场实验和模型辨识获得一组二级减温喷水模型,仿真验证了线性加权方式的可行性。通过C++编程实现该控制系统并投入实用。经过长期的现场运行,结果表明,该方法能够有效提高机组的平均主汽温,降低汽温平均偏差并减小了喷水阀门动作,适应大范围的工况变化。     

基于多模型切换的过热汽温自适应预测控制

为了克服电厂过热汽温对象大惯性、大滞后及参数随负荷显著变化对系统控制带来的困难,采用了一种基于多模型切换的自适应预测控制策略.采用多个固定模型和2个自适应模型并行辨识过热汽温对象的动态特性.在每个采样时刻基于切换性能指标选出最优的局部模型作为当前模型,并据此设计预测控制器,从而实现全工况运行的自适应控制.同时证明了所提出的多模型控制策略可以保证闭环系统输入输出有界稳定.仿真结果表明该控制策略在大工况范围具有良好的动态调节品质和鲁棒性能.     

基于多模型切换阶梯式广义预测控制的电站锅炉主汽温控制

为改善大型电站锅炉主汽温控制中自动化程度低、控制品质较差的问题,针对过热回路的大惯性、大滞后以及对象模型随负荷变化较大等特点,提出了一种基于模型切换的阶梯式广义预测控制方法,并将风量、上层磨煤量、蒸汽流量等影响因素综合应用于主汽温串级控制.该方法已在山东石横电厂1 025 t/h大型锅炉中进行了应用,结果表明,在机组正常工作负荷范围内均具有很好的控制品质,成功解决了该厂自建厂以来一直无法解决的主汽温自动控制问题.同时此控制器的设计具有较好的通用性和可移植性,适用于大滞后严重非线性时变系统的控制,易于推广应用.     

带有多重输出误差反馈的改进型内模控制器

本文通过对被控对象模型的传递函数并行结构分解,引入多重输出误差反馈,并根据内模结构来设计系统控制器。理论分析表明,依照上面方式设计的内模控制器,只要适当选择输出误差反馈增益,在被控对象模型与内模相同时,可实现极点配置,从而使内模控制器可适用于不稳定对象。文中还给出了设计实例。     

循环流化床锅炉汽温系统的自抗扰控制

循环流化床汽温系统存在大滞后、大延迟、多时变、非线性等诸多问题,针对含时滞的回路,实施自抗扰控制,设计循环流化床锅炉(CFBB)串级汽温自抗扰控制系统,利用新型自抗扰控制器参数整定方法优化控制器参数,进行跟踪实验、扰动实验和鲁棒性实验。仿真结果表明:自抗扰控制技术能够使CFBB汽温控制系统的动态性能得到改善,过渡过程更加平稳,系统输出几乎没有超调,调节时间缩短,并且自抗扰控制器对被控对象参数变化有较好的性能鲁棒性。本文方法的有效性和适用性,为提高循环流化床锅炉汽温控制系统的控制品质提供新的思路。     

过热汽温的模拟柔性神经网络直接自适应控制系统

提出一种模拟复合正交柔性神经网络,并应用于电厂过热汽温的直接自适应控制方法。模拟柔性神经网络被用作为过热汽温控制系统中的主、副调节器,以改善控制系统的动态性能。神经网络采用5层网络结构,网络隐层节点采用带参数的Sigmoid函数构成的Laguerre（拉盖尔）复合正交多项式。网络在学习过程中,输入层与隐层之间不用调整权值,仅连续调整输出层与隐层之间的权值和隐层中Sigmoid函数的参数,以提高网络的学习适应性。网络隐层节点（处理元）是复合正交多项式的展开项,展开项的多少决定着网络的学习速度和精度。通过对具有严重参数不确定性、扰动以及大迟延的电厂过热汽温被控对象进行仿真研究,结果表明控制系统的干扰和超调明显减小,在控制系统的动态性能上,所提控制方法优于常规控制方法。电厂过热汽温控制取得了令人满意的效果。     

基于支持向量机算法的锅炉汽温软测量研究

为对电站锅炉过热汽温进行校正及辅助测量,以支持向量机算法对过热汽温进行软测量,利用历史数据建立过热汽温的软测量模型。软测量模型描述了过热汽温与机组负荷、汽包压力、给水量、燃料量等机组运行参数之间的关系,辅助测量仪表对过热汽温进行测量和校正,保证汽温在设定范围内,保证机组的安全运行。     

广义预测控制在锅炉汽温调节中的应用

本文研究采用广义预测控制GPC(Generalized Predictire Control)方法对火电厂锅炉过热汽温进行自动控制。通过仿真试验并同常规的PID型汽温调节系统比较表明,这种新型的控制规律将使汽温调节质量得到较大改善。文中还对GPC算法的鲁棒性进行了仿真研究,尽管被控对象的动态特性在较大范围内变化,但GPC算法使系统仍有良好的动态品质。因此,广义预测控制在锅炉过热汽温调节系统中的应用是很有前途的。     

单元机组协调系统的多模型自适应解耦控制

针对火电单元机组被控对象多变量、强耦合及模型参数随负荷显著变化的特点,提出一种基于多模型自适应解耦控制的协调控制策略.采用多个固定模型和2个自适应模型并行辨识机组对象的动态特性,在每个采样时刻基于切换性能指标选出最优的局部模型作为当前模型,并据此设计解耦控制器,从而实现全工况运行的自适应控制.同时对多模型控制系统的全局稳定性进行了证明.通过对300MW亚临界直流燃煤机组协调控制系统的仿真表明:该控制策略对负荷变化适应快,且可获得良好的动、静态解耦控制效果.     

应用神经网络的变流器波形复合控制策略

针对港口现有岸电电源产品所采用控制策略的不足，研究分析了岸电电源PWM可逆变流器数学模型在DQ坐标系下的特点，提出了一种基于改进的重复控制和神经网络内模控制的变流器输出波形复合控制策略.采用BP神经网络结构作为内模控制器的预估模型和控制器，神经网络预估模型可在线学习建立与被控对象相匹配的精确模型，神经网络控制器动态响应快，输出无静差，扰抗性好.实验证明，应用该复合控制策略的系统整流功率因数接近于1；供电非线性混合负载输出波形失真率低于2%；动态响应快，在2个周期内恢复稳定输出.     

模糊内模预估控制在烟叶复烤中的应用

烟叶复烤过程是一个不确定的时滞系统,为了对时滞性进行有效的控制,本文提出了一种新的模糊内模预估控制方法。它的最大特点是采用智能化的模糊模型预估器作为被控过程的内部模型,对实际输出起预测作用,从而克服时滞对系统带来的不利影响。同时,根据预测误差建立模糊内模控制器,在线修正、补偿被控过程的模型失配。数字仿真显示,这种控制方法优于常规控制方法,在烟叶复烤过程有广泛的应用前景。     

一种大迟延系统的控制方法

大迟延系统在工业生产过程中比较常见但又难以控制,并且大部分工业生产过程都具有非线性的特征,被控对象的传递函数随负荷的变化而变化.在利用传统串级PID对实际系统进行控制的时候,很难得到理想的控制效果,难以保证控制品质,因此针对此问题提出基于物理机理的PID控制方法.该方法的控制策略主要是基于被控对象和控制过程的物理机理,使其可以不需要经过复杂的计算和补偿环节,取消了串级控制回路,从而使系统结构更加简单有效,控制性能得到较大改善,可适应大范围负荷变化的需要.由于火电厂主汽温为典型的大惯性、大迟延、非线性系统,被控对象的传递函数随负荷的变化而改变,所以选取主汽温为被控对象进行仿真实验.实验结果证明,基于物理机理的PID控制与传统串级PID相比,可以达到更好的控制效果.     

纯滞后系统算法设计与仿真研究

在当被控对象与模型失配情况下,Smith预估控制往往难以达到满意的效果。针对具有此种情况的纯滞后工业过程,提出了一种内模控制设计方法;通过仿真结果表明,内模控制能克服被控对象增益和时间常数变化对控制性能的影响,有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

600 MW超临界锅炉汽温特性的数值模拟

应用数值模拟方法,研究了一台600 MW超临界锅炉中间点温度和过热汽温的变化特性,发现在燃水比及给水焓变化后,中间点温度与过热汽温度的变化方向一致,但过热汽温的变化幅度较大.结果表明,燃水比对过热汽温有较大的影响,而中间点温度能反映出燃水比是否合适.因此,在超临界机组的运行中,控制好中间点温度,就可较好地控制好过热汽温.     

积分时滞对象的一种新型复合控制策略

针对Smith预估器控制积分时滞对象时的鲁棒稳定性不强，且常值负荷扰动导致输出静差等问题，提出了一种负荷扰动补偿-预测比例积分复合控制策略．基于期望的互补灵敏度函数，反推出一个预测比例积分控制器用于稳定被控对象，并保证设定值扰动过程中的动态品质，同时设计了一个纯比例作用的负荷扰动补偿器，以消除负荷扰动对被控输出的影响．该控制策略有两个工程物理意义明确的可调参数，且参数的整定过程相对独立．仿真结果表明，在模型失配和负荷扰动存在的情况下，该系统仍可保持稳定的被控输出和光滑的控制作用，有较好的鲁棒稳定性和良好的动态调节品质．     

火力发电锅炉主汽温控制系统的动态矩阵控制策略

针对火力发电锅炉主汽温控制系统的大惯性、纯滞后和非线性等特点,提出一种基于动态矩阵控制的主汽温预测控制策略。根据过热蒸汽传输通道特性,将减温水流量扰动作为前馈补偿;综合考虑机组负荷、燃料波动等扰动因素设计动态矩阵控制器;采用有限时段的滚动优化策略,并引入基于误差的反馈校正算法,从而能全面考虑模型失配、时变、干扰等引起的不确定性,及时弥补这些因素造成的影响,提高系统的鲁棒性。仿真结果表明:与常规PID和Smith预估控制策略相比,在施加扰动情况下所设计的控制策略调节时间最多可减少314.28 s,超调量最多可降低12.6%;在模型失配情况下调节时间最多可减少516.66 s,超调量最多可降低15.46%。工程应用结果表明:主汽温控制偏差低于±5℃,动态和稳态性能得到了很大改善,能有效满足发电锅炉主汽温控制系统的实际要求。     

基于模糊控制的电厂过热汽温控制系统仿真

把模糊控制的特性与常规的PID算法结合起来，利用MATLAB中的SIMULINK工具箱，将模糊控制器应用于过热汽温控制，并对其进行了仿真，仿真结果表明，基于模糊控制器的过热汽温智能控制系统具有良好的控制品质。     

超临界压力锅炉给水及过热汽温的自适应逆控制

研究了一种超临界压力锅炉给水及过热汽温的自适应逆控制方法.通过锅炉系统动态特性分析,构造了锅炉给水及过热汽温控制对象逆动力学模型输入向量结构,采用递推最小二乘支持向量机实现逆动力学模型的在线辨识,建立自适应逆控制系统,同时考虑直流锅炉出口汽温以及微过热汽温等对给水量和各级喷水量的共同需要,实现直流锅炉给水及过热汽温的综合控制.仿真试验表明,该控制系统具有良好的控制品质和自适应能力,并能有效地消除汽温分段控制方法中存在的控制量反复振荡现象.     

基于模型完全动态延时逆的内模控制方法

分析了常规内模控制中存在的缺点，提出了一种基于模型完全动态延时逆的内模控制方法，取消低通滤波器的设计，以逆的延时时间的调整来提高系统的鲁棒稳定性，并结合自适应逆控制原理，采用有效消除被控对象下游输出端和上游输入端扰动的内模控制方法。