復雜熱工系統(tǒng)多變量先進控制方法的應用研究.pdf

1、典型的復雜熱工系統(tǒng)都具有多個控制量和被控量，并且各控制量和被控量之間存在著嚴重的耦合。常規(guī)的系統(tǒng)控制方案結合前饋補償、串級等控制策略，采用基于PID線性控制算法的多個SISO反饋控制回路組成的分散控制結構，目前仍在廣泛應用，但無法保證長期正常投入運行，導致系統(tǒng)運行參數(shù)偏離經濟指標較大，造成大量能量損失，增加了設備故障率，嚴重影響系統(tǒng)的經濟效益和安全可靠運行。因此，研究適合于復雜熱工系統(tǒng)的多變量先進控制方法，以有效地實現(xiàn)其自動控制和優(yōu)化運

2、行，具有十分重要的理論意義和實用價值。本文在綜述了電廠球磨機中儲式制粉系統(tǒng)等熱工系統(tǒng)先進控制方法與應用研究現(xiàn)狀的基礎上，進行了復雜熱工系統(tǒng)多變量先進控制方法的應用研究。 本文第一章為緒論，首先闡述了課題的背景與意義，綜述了目前國內外電廠球磨機中儲式制粉系統(tǒng)等熱工系統(tǒng)先進控制算法的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，基于目前復雜熱工系統(tǒng)實際控制中存在的問題，提出了本文的主要工作內容。 本文第二章針對電廠球磨機中儲式制粉系統(tǒng)研究了多變量系統(tǒng)

3、的解耦控制方法。在對球磨機中儲式制粉系統(tǒng)生產工藝流程進行簡要介紹的基礎上，對其進行了耦合性分析，并說明多變量系統(tǒng)回路的配對方法，不僅要參考系統(tǒng)的相對增益矩陣，而且要根據(jù)實際過程的工藝和控制要求，才能選擇更為合適的輸入輸出匹配。在選擇好回路配對后，根據(jù)系統(tǒng)各回路的動態(tài)特點，提出了將前饋補償解耦控制和部分解耦控制方法結合的球磨機中儲式制粉系統(tǒng)解耦控制方案，并對其進行了系統(tǒng)設計和仿真驗證。由仿真結果可以看出，采用部分前饋補償解耦，可以較好地將

4、負壓控制回路分離出來，使系統(tǒng)3×3被控對象簡化為2×2被控對象。 本文第三章研究了復雜熱工系統(tǒng)多變量PID控制器的分散繼電反饋自整定技術。在對已提出的MIMO系統(tǒng)P1D控制器參數(shù)分散繼電反饋自整定方法進行研究的基礎上，結合燃煤大型火電機組協(xié)調控制對象的特點，提出了具有前饋解耦的協(xié)調控制系統(tǒng)的改進設計方法，仿真驗證結果表明所提出的新方法，可以使系統(tǒng)獲得較好的控制效果。 本文第四章將迭代反饋理論和繼電反饋自整定方法有機結合起

5、來，提出了多變量分散PID控制器的參數(shù)自整定方法——迭代繼電反饋自整定方法，這種設計方法與已有的設計方法相比較，對控制對象的先驗知識和模型的要求低，物理概念清晰，因此便于在工程上應用。針對簡化的電廠球磨機中儲式制粉系統(tǒng)對象，用該方法進行控制系統(tǒng)設計和仿真驗證，結果表明該方法能夠較好地整定控制器參數(shù)，使系統(tǒng)獲得令人滿意的控制效果。本文第五章論述了復雜熱工系統(tǒng)多變量DMC控制算法，提出了DMC參數(shù)的自整定方法。通過對一個典型的雙輸入雙輸出系

6、統(tǒng)的仿真研究，分析了部分參數(shù)變化對控制性能的影響。實例仿真部分，將提出的自整定方法應用于簡化的球磨機中儲式制粉系統(tǒng)對象，從系統(tǒng)仿真結果看，提出的參數(shù)自整定算法能有效控制系統(tǒng)的輸出，滿足工業(yè)控制的要求。 本文第六章介紹了應用軟件研究開發(fā)方面的工作?；赑C平臺采用VC++設計開發(fā)了多變量預測控制應用軟件包，包括階躍響應、控制矩陣、參數(shù)輸入、系統(tǒng)仿真等模塊。該軟件可以在PC機的WINDOWS操作系統(tǒng)下運行，而且對硬件要求較低，具有較